CN102704406A - 基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，包括以下步骤：A、制作组合工字梁：先制作钢梁，接着在预制场对钢梁的上翼缘和下翼缘的部分位置分别进行一期混泥土浇注，对应形成上翼缘板和道床板一期混凝土块，以完成组合工字梁的制作；B、将两组步骤A制作成型的组合工字梁在施工现场按照待制组合槽型梁的需求吊装到位；C、以步骤B吊装到位的组合工字梁为支架安装吊模；D、在吊模上对组合工字梁的下翼缘进行道床板二期混凝土浇注，完成组合槽型梁的制作。所述步骤A制作的组合工字梁主要是通过上翼缘混凝土板受压，下翼缘钢条受拉来承受荷载，实现梁的功能。

Description

基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法
技术领域
本发明涉及一种钢-混凝土组合桥梁结构的施工方法，特别涉及一种组合槽型梁道床板吊模现浇的施工方法，属于桥梁结构技术领域。
背景技术
槽型梁也称为U形梁，国外最早于20世纪初对其展开研究，1952年首次应用于英国罗什尔汉桥。此后，在日本、法国、德国等国家的桥梁工程中多次采用。我国在上世纪70年代末开始对其进行研究，并于1982年在京承（德）线怀柔车站附近建造了首座双线铁路槽型梁，随后在轨道交通以及公路桥梁中多次应用。通过实践和研究表明：槽型梁具有建筑高度低、噪音小的优点，是一种非常适合于轨道交通的桥梁结构。
然而，槽型梁属于下承式板梁组合结构，截面中心轴偏低，导致纵向预应力产生抗力弯矩的效率很低，一般需要配置大量的预应力束，因此导致结构预应力束布置困难，结构耐久性较差。
目前，现有的槽型梁多采用满堂支架就地浇筑的施工方法，该方法需要搭设满堂支架，对桥下地基进行整平和加固，因而影响桥下车辆通行和城市环境，以及因此带来的施工工作量大、周期长、费用高等缺点；而采用现有的整体预制吊装或主梁预制吊装施工方法，却对吊装和运输能力要求很高。这些问题都给槽型梁的应用和推广造成了一定的困难。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，该方法具有不影响桥下车辆通行和城市生态环境，现场作业量较小，施工进度快，吊装能力要求较低，预应力束需求较少等优点。
为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：
一种基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，包括以下步骤：A、制作组合工字梁：先制作钢梁，接着在预制场对钢梁的上翼缘和下翼缘的部分位置分别进行一期混泥土浇注，对应形成上翼缘板和道床板一期混凝土块，以完成组合工字梁的制作；B、将两组步骤A制作成型的组合工字梁在施工现场按照待制组合槽型梁的需求吊装到位；C、以步骤B吊装到位的组合工字梁为支架安装吊模；D、在吊模上对组合工字梁的下翼缘进行道床板二期混凝土浇注，完成组合槽型梁的制作。所述步骤A制作的组合工字梁主要是通过上翼缘混凝土板受压，下翼缘钢条受拉来承受荷载，实现梁的功能。
所述吊模包括上横梁、下横梁、底模以及吊杆；所述上横梁横向架设在两片组合工字梁的上方，而下横梁则悬挂在底模的下面，上横梁与下横梁通过吊杆固定。
所述钢梁包括钢腹板以及与钢腹板下缘焊接固定的钢条。
所述钢腹板为波纹钢板或者平钢板。
所述步骤A制作的组合工字梁设置有预拱弧度。
所述步骤A中下翼缘浇注一期混凝土块的部位对应为下翼缘的支座位置处。
根据以上的技术方案，可以获得以下的有益效果：
（1）组合工字梁上翼缘有混凝土块，其横向刚度较大，在整个结构的自重荷载和施工荷载作用下具有良好的稳定性和抗扭能力，从而有效防止组合工字梁整体侧倾失稳。
（2）通过采用组合工字梁作为吊模支承，完成全桥的施工操作，从而避免现场搭设满堂支架，降低现场作业量和施工难度，缩短施工周期，整个过程无需中断桥下交通，最低限度影响环境，综合经济效益好。
（3）全桥自重荷载由钢条承担，道床板混凝土处于无拉应力状态。因此，充分发挥钢材的抗拉性能，可大幅减少预应力束，由此提高结构耐久性并带来明显的经济效益。随着桥梁跨径增加，该施工方法的优势愈加明显。
（4）工厂焊接钢梁，预制厂制作组合工字梁，方便使用成套的制作设备和模板，保证施工质量，加快施工进度。
（5）组合工字梁只有上翼缘和下翼缘的支座处有混凝土快，腹板为钢结构，结构较为轻便，与原有道床板吊模现浇施工相比，可减轻一半以上的吊装重量。
附图说明
图1是本发明所述施工方法制作组合槽型梁的立体示意图；
图2是本发明施工方法制作组合槽型梁成桥状态的立体示意图；
图3是本发明所述施工方法所采取倒T形截面钢梁的立体示意图； 
图4是本发明所述施工方法所采取的组合工字梁立体示意图；
图5是本发明的施工过程示意图，共包括a、b、c、d四个步骤。
图中：1-上横梁；2-下横梁；3-吊杆；4-底模；5-钢梁；6-上翼缘板；7a-道床板一期混凝土；7b-道床板二期混凝土块；8-钢条；9-钢腹板；10a-开孔钢板剪力连接件；10b-栓钉剪力连接件；11-组合工字梁。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
以下结合附图1-5，对本发明实施过程作进一步描述： 
A．将钢腹板9焊接于钢条8之上形成钢梁5，如图5（a）所示，并应根据槽型梁的结构自重来确定钢条8的截面尺寸及预拱值；该步骤可在工厂内进行焊接组装；钢腹板为波纹钢板或者平钢板，其中采用波纹钢板不需要设置防止侧倾失稳的构造措施，而采用平钢板则需要在其表面设置栓钉剪力连接件，然后浇筑外包混凝土，以防止其侧倾或者失稳
B．在钢梁5的上缘、下缘设置若干开孔钢板剪力连接件10a、栓钉剪力连接件10b；一般来讲，采用工字形截面钢梁，可在钢梁的上下缘焊接栓钉剪力连接件10b；而采用倒T形截面钢梁，可在钢梁的上缘设置开孔钢板剪力连接件10a，而在钢梁的下缘焊接栓钉剪力连接件10b，如图3所示。事实上，钢梁可以在上下缘都焊接钢条，制作成工字形钢梁，然后在钢条的外表面焊接栓钉剪力连接件；也可以只在下缘焊接钢条，制作成倒T形钢梁，节省钢材用量，然后同样在钢条的外表面焊接栓钉剪力连接件，并在钢梁的上缘设横向排孔，安装开孔钢板剪力连接件，简称PBL剪力连接件
C．在预制场安装模板，将钢梁5吊装就位，绑扎钢筋，然后在钢梁下缘的部分位置浇筑道床板一期混凝土块7a、钢梁上缘浇注上翼缘板6混凝土，形成不完整的预制组合工字梁11，如图4和图5（b）所示；当然，该步骤也可以在现场进行施工，只是不及预制件能够缩短工期；另外，下翼缘浇注一期混凝土块的部位对应为下翼缘的支座位置处。
D．待混凝土达到规定强度和龄期后，将组合工字梁11运输至现场，按照待制组合槽型梁的需求吊装于支座之上，如图5（c）所示，然后在组合工字梁11端部用型钢将其横向临时固定，防止组合工字梁11意外侧倾。
E．以组合工字梁11为支架安装吊模，吊模包括上横梁1、下横梁2、吊杆3和底模4等，其中上横梁1横向搭设在两片组合工字梁11上，而下横梁2则悬挂在底模4的下面，做为底模的支撑，上横梁与下横梁通过吊杆3进行连接，并用螺栓固定，如图1所示。
F．在吊模的底模4上绑扎钢筋网，并对组合工字梁11内预留的连接钢筋和道床板7钢筋网进行焊接，然后浇筑道床板二期混凝土7b以及腹板等部位的混凝土；
G．待混凝土达到规定强度和龄期后，张拉道床板7内预应力，最后拆除吊模及临时防止侧倾装置等，完成组合槽型梁的制作，如图2和图5（d）所示。
在实际应用中，应根据槽型梁的结构自重及其组合工字梁11的抗弯刚度来确定钢梁5的预拱弧度，以确保成桥线形满足要求；当组合工字梁做为支架承担道床板二期混凝土和自身的重量时，梁的跨径区域将会产生一定的下挠变形，预拱弧度将平衡这种变形；在设计时，可根据槽型梁正常使用极限状态的裂缝宽度验算要求或者抗裂性验算要求来配置预应力钢束。

Claims (6)

1.一种基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制作组合工字梁：先制作钢梁，接着在预制场对钢梁的上翼缘和下翼缘的部分位置分别进行一期混泥土浇注，对应形成上翼缘板和道床板一期混凝土块，以完成组合工字梁的制作；B、将两组步骤A制作成型的组合工字梁在施工现场按照待制组合槽型梁的需求吊装到位；C、以步骤B吊装到位的组合工字梁为支架安装吊模；D、在吊模上对组合工字梁的下翼缘进行道床板二期混凝土浇注，完成组合槽型梁的制作。
2.根据权利要求1所述基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，其特征在于，所述吊模包括上横梁、下横梁、底模以及吊杆；所述上横梁横向架设在两片组合工字梁的上方，而下横梁则悬挂在底模的下面，上横梁与下横梁通过吊杆固定。
3.根据权利要求1所述基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，其特征在于，所述钢梁包括钢腹板以及与钢腹板下缘焊接固定的钢条。
4.根据权利要求3所述基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，其特征在于，所述钢腹板为波纹钢板或者平钢板。
5.根据权利要求1所述基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，其特征在于，所述步骤A制作的组合工字梁设置有预拱弧度。
6.根据权利要求1所述基于组合槽型梁的道床板无拉应力施工方法，其特征在于，所述步骤A中下翼缘浇注一期混凝土块的部位对应为下翼缘的支座位置处。
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