CN103392042A - 使用预制梁的连续复合框架桥系统及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用预制梁的连续复合框架桥系统及其建造方法。在该系统中，在桥墩内部位置处产生的负力矩被首次抬高和放低内部位置处的预制梁而产生的压力抵消，并且在桥台外部位置处产生的负力矩被二次抬高内部位置处的所述预制梁至水平位置或略微超过水平位置而产生的压力抵消，使得能够建造结构稳定的双跨或多跨连续桥梁。此外，将包括桥台和桥墩的下部结构与包括预制梁的上部结构结合为一体使得能够建造超静定结构。这增强了力矩分配效果，减少了由于活载产生的振动，并且提高了承受诸如地震的动载的能力。

Description

使用预制梁的连续复合框架桥系统及其建造方法

技术领域

本发明涉及使用预制梁的连续复合框架桥系统及其建造方法，并且更具体地，涉及具有结构安全性和广泛应用性的桥梁的建造系统及其建造方法。

背景技术

如图1所示，传统的加固型混凝土框架桥仅由厚板10和柱11组成，因此，需要增加厚板10和柱11之间的接合部12的横截面来提供足够的支承。但是，增加这种横截面可能会不利地增加恒载，并且还可能放低桥梁的净空高度。由于这个原因，厚板式框架桥一直只能应用于具有大致短的跨度的桥梁，并且一直在需要较长跨度的桥梁中应用使用预制梁的通用桥梁。

将上述框架桥应用到较长跨度桥梁的技术方案的一个示例是韩国专利公告第10-0543969号的名称是“Composite Rahmen bridge inwhich pre-stressed composite girder is installed to the center of slab andis connected to steel rod embedded in top of column and constructionmethod thereof（预应力复合梁安装到厚板中心并连接至嵌入在柱顶部的钢条的复合框架桥及其建造方法）”的发明（在下文中称为“引用文献”）。

图2至图5例示了该引用文献的双跨连续框架桥的建造方法。参照附图，在该引用文献的建造方法中，在将外部钢条15和内部钢条16分别插入桥台13和桥墩14的上端（参见图2）之后，将预先制造的预加应力的复合梁（即预制梁）17连接到外部钢条15和内部钢条16（参见图3），然后，涂覆板坯成型混凝土19以覆盖钢条15和16以及预制梁17，从而完成桥梁（参见图4）。

但是，在上述引用文献中，预制梁会承受由恒载和活载引起的正力矩Mp以及负力矩Mn1和Mn2，如图5所示。尽管可以通过对预先制造的预制梁预加应力将正力矩Mp抵消掉，但是没有办法将在内部位置和外部位置处产生的负力矩Mn1和Mn2抵消掉。负力矩Mn1和Mn2可能会在板坯成型混凝土中内部位置和外部位置处产生裂缝从而对桥梁的安全性造成严重的影响，因此必须定期对其维护。

发明内容

（一）要解决的技术问题

因此，本发明提出了一种新的建造方法来克服上述通用框架桥和引用文献中桥梁的问题，并且本发明的一个目的是使用预制梁来提供结构稳定的连续复合框架桥系统及其建造方法，其中引入压力来抵消在内部位置和外部位置处产生的负力矩。

（二）技术方案

根据本发明的一个方面，可以通过使用预制梁来提供连续复合框架桥系统从而实现上述方面和其它方面，其中在双跨或多跨连续框架桥的桥墩内部位置处产生的负力矩被首次抬高和放低内部位置处的预制梁而产生的压力抵消，并且在桥台外部位置处产生的负力矩被二次抬高内部位置处的所述预制梁而产生的压力抵消。

根据本发明的另一个方面，提供了使用预制梁的连续复合框架桥系统，其包括：双跨或多跨连续框架桥的桥台和桥墩；设置在所述桥台的上端处的外部临时构件和设置在所述桥墩的上端处的内部临时构件；安装在所述外部临时构件和所述内部临时构件上的多个预制梁，使得所述多个预制梁在所述内部临时构件之上彼此接触，并且压力是预先引入到所述预制梁中的；设置在所述内部临时构件之上并且用于将所述预制梁的高度保持在提高的水平处的支承构件；涂覆在所述预制梁上的板坯成型混凝土；将桥台、预制梁和板坯成型混凝土彼此结合为一体的桥台连接混凝土；以及，将桥墩和预制梁彼此结合为一体的桥墩连接混凝土。

板坯成型混凝土可以在通过使用所述支承构件从所述内部临时构件抬高所述预制梁之后涂覆；所述桥台连接混凝土可以在放低所述预制梁之后涂覆；并且所述桥墩连接混凝土可以在二次抬高所述预制梁之后涂覆。

二次抬高的高度变化可小于首次抬高的高度变化。

所述预制梁可以是基于每一跨而独立地建造的单元预制梁，并且可选自预加应力的混凝土梁、预弯梁和钢箱梁。

根据本发明的其它方面，提供了一种使用预制梁来建造连续复合框架桥系统的方法，该方法包括：在桥台和桥墩上分别安装外部临时构件和内部临时构件；在所述外部临时构件和所述内部临时构件上放置基于每一跨而独立地建造的单元预制梁；在所述内部临时构件之上，将所放置的预制梁彼此连接；从所述内部临时构件首次抬高被连接的预制梁；涂覆并且固化板坯成型混凝土；放低首次抬高的预制梁；涂覆并且固化桥台连接混凝土，从而将桥台、预制梁和板坯成型混凝土彼此结合为一体；二次抬高放低的预制梁；以及，涂覆并且固化桥墩连接混凝土，从而将所述桥墩和所述预制梁彼此结合为一体。

在所述内部位置处连接所述预制梁和所述桥墩的步骤可以包括：将侧表面设置有梁钢筋并且下端设置有连接板的所述预制梁放置在位于所述桥墩之上的临时构件上；通过连接板和防拔板固定连接钢筋；将从所述桥墩突出的桥墩钢筋连接至所述梁钢筋；以及，围绕所有元件涂覆连接混凝土，从而将所述桥墩和所述预制梁彼此结合为一体。

在所述外部位置处连接所述预制梁和所述桥台的步骤可以包括：将侧表面设置有梁钢筋并且下端设置有连接板的所述预制梁放置在位于所述桥台之上的临时构件上；通过连接板和防拔板固定所述连接钢筋；将从所述桥台突出的桥台钢筋连接至所述梁钢筋；将从所述桥台的一端突出的桥台端钢筋连接至从所述板坯成型混凝土突出的板坯成型混凝土钢筋；以及，围绕所有元件涂覆连接混凝土，从而将所述桥台和所述预制梁彼此结合为一体。

（三）有益效果

根据本发明的使用预制梁的连续复合框架桥系统及其建造方法可以对桥台顶部上的板坯成型混凝土引入压力，由此能够建造结构稳定的桥梁，这是无法由任何传统方法实现的。例如，在桥墩的内部位置处产生的负力矩被首次抬高和放低内部位置处的预制梁而产生的压力抵消，并且在桥台外部位置处产生的负力矩被二次抬高内部位置处的所述预制梁至水平位置或略微超过水平位置而产生的压力抵消，由此可以完成结构稳定的桥梁的建造。此外，将包括桥台和桥墩的下部结构以及包括预制梁的上部结构结合为一体使得能够建造超静定结构。这可以增加力矩分配效果，从而减少由活载产生的振动并且增强承受诸如地震的动载的能力。另外，由于外力产生的力矩被分配到整个桥墩上，预制梁受外力的影响更小，具有减小的高度和延伸的跨度，并且因此能够实现经济的桥梁建造。此外，由于框架桥不具有支撑结构，可增加其供水横截面，并且因为外围连接轨道的土方量减少，可以增加经济效率。

附图说明

结合附图，通过本发明的下面详细说明，将更清楚地理解本发明的上述方面和其它方面、特征以及其它优势。其中：

图1是示意性地例示了传统加固混凝土框架桥的视图；

图2至5是例示了传统双跨连续框架桥建造方法的视图；

图6至16是例示了根据本发明的一个实施方式的使用预制梁的双跨连续复合框架桥系统及其建造方法的视图；

图17至27是例示了根据本发明的另一个实施方式的使用预制梁的三跨连续复合框架桥系统及其建造方法的视图；

图28至32是例示了在连续复合框架桥系统的建造方法中将预制梁连接至内部位置处的桥墩的过程的视图；

图33至37是例示了在连续复合框架桥系统的建造方法中将预制梁连接至外部位置处的桥台的过程的视图。

具体实施方式

现在详细地参照本发明的各实施方式，在附图中例示了这些实施方式的实施例，其中相同的标号自始至终指的是相同的元件。

图6至16和图17至27分别是例示了根据本发明的实施方式的使用预制梁的双跨和三跨连续复合框架桥系统及其建造方法的视图。

参照附图，为了建造根据该实施方式的使用预制梁的双跨连续复合框架桥系统，首先，如图6所示，在已建造了桥墩14和两个桥台13的状态下，分别将外部临时构件31和内部临时构件32放置在桥台13和桥墩14的上端。这里，考虑到为了将压力引入到板坯成型混凝土中必须进行额定高度的调整，这些临时构件31和31具有预定的高度。然后，将已经通过引入压力而被预加应力的两个预制梁33放置在桥台13和桥墩14的上端，以使得这两个预制梁33的相对端在内部临时构件33之上彼此接触然后彼此连接（参见图7）。

接下来，在对应于桥墩14的内部位置处将连接的预制梁33抬高△H1后，用作将预制梁33的高度保持在提高的水平处的支承构件35被安装在内部临时构件32上，如图8所示。然后，涂覆板坯成型混凝土36，如图9所示。在这种情况下，涂覆板坯成型混凝土36以使得设置在板坯成型混凝土36的两端处的位于两个桥台13之上的钢筋37部分地露出。钢筋37的露出部分在随后的步骤中被用来将桥台13、预制梁33和板坯成型混凝土36彼此结合为一体。

在涂覆的板坯成型混凝土36固化之后，为了将对应于如图5所示的内部位置处产生的负力矩Mn2的压力引入到板坯成型混凝土36中，将首次抬高的预制梁33放低（参见图10）。在这种情况下，预制梁33被放低△H1+△H2（△H1是首次抬高的高度变化，且△H2是为了引入对应于负力矩Mn1的压力所需的二次抬高的高度变化）。作为参考，△H2是△H1的15～30%，这是因为在连续框架桥系统受活载影响的情况下，在桥台的外部位置处产生的负力矩小于在桥墩的内部位置处产生的负力矩，并且是因为二次抬高发生在桥台和桥墩结合为一体的状态下，使得超静定性程度增加了两倍，即使二次抬高的高度变化△H2很小，也能在桥台上的板坯成型混凝土中引入较大的压力。

接下来，如图11所示，在将从位于桥台13之上的板坯成型混凝土的两端突出的钢筋37和从桥台13的上端向上突出的钢筋38彼此连接之后，涂覆桥台连接混凝土39，从而将桥台13、预制梁33和板坯成型混凝土36彼此结合为一体，如图12所示。

在所涂覆的桥台连接混凝土39固化之后，被放低△H1+△H2的预制梁33通过使用传统液压起重器（未示出）而在桥墩14的内部位置处被二次抬高△H2（参见图13）。因此，产生了如图14所示的力矩，其允许将对应于双跨连续框架桥中产生的如图5所示的负力矩Mn1的压力引入到桥台13的上端。

接下来，如果如图15所示涂覆桥墩连接混凝土40从而将预制梁33和桥墩14彼此结合为一体，则通过根据本实施方式的上述建造方法完成了如图16所示的使用预制梁的双跨连续复合框架桥系统。

图17至27是例示了根据本发明的另一个实施方式的使用预制梁的三跨连续复合框架桥系统建造方法的视图。

关于该建造方法的连续步骤的描述和上述双跨连续复合框架桥系统的上述建造方法相同。与通用双跨桥和通用三跨桥之间的结构差别类似，根据本实施方式的三跨连续复合框架桥系统的建造方法的区别只在于增加了一个桥墩，因此也增加了安装在所增加的桥墩上的元件，例如内部临时构件、支承构件和桥墩钢筋，并且区别还在于两个桥墩同时经受首次抬高和首次放低以及二次抬高。

下面将总结根据本发明的实施方式的使用预制梁的连续复合框架桥系统。

在根据本发明实施方式的使用预制梁的双跨或多跨连续复合框架桥系统中，在桥墩内部位置处产生的负力矩可以被通过首次抬高和放低内部位置处的预制梁而引入到桥台上的板坯成型混凝土中的压力抵消，并且在桥台外部位置处产生的负力矩可以被通过二次抬高内部位置处的所述预制梁至水平位置或略微超过水平位置而引入到桥台上的板坯成型混凝土中的压力抵消，由此能够使用预制梁完成结构稳定的连续复合框架桥系统。

在根据本发明的使用预制梁的连续复合框架桥系统的建造方法中，所用的预制梁可以选自预加应力的混凝土梁、预弯复合梁和钢箱梁等。这里，与预制梁不同的是，钢箱梁在正力矩范围内不必预加应力。

在下文中，将描述在使用预制梁的连续复合框架桥系统的建造方法中，将预制梁连接至外部位置处的桥台的步骤和将预制梁连接至内部位置处的桥墩的步骤。

图28至32是例示了在连续复合框架桥系统的建造方法中将预制梁连接至内部位置处的桥墩的过程的视图。

图28是例示了将具有通过以预定间隔穿孔而形成的条固定孔51的连接板52的立体图，该连接板52设置在将被连接至桥墩14的预制梁33的下端，并且梁钢筋53从预制梁33突出。连接板52用来将预制梁33连接至连接钢筋54，该连接钢筋54是将桥墩14和预制梁33如图31所示彼此连接时所需的。如图29所示，梁钢筋53被连接至桥墩钢筋55，该桥墩钢筋55在建造桥墩14的过程中被插入到桥墩14中从而从桥墩14的上表面向上突出。图29例示了内部临时构件32，其是在将预先制造的预制梁33放置在桥墩14上之前被安装在桥墩14和桥墩钢筋55上的，其中桥墩钢筋55是在建造桥墩14的过程中插入的从而从桥墩14的上表面向上突出。当预先制造的图28所示的预制梁33被放置在图29所示的桥墩14之上从而在内部临时构件32之上彼此接触时，预制梁33和桥墩14被布置为如图30所示。这里，为了更清楚地理解附图，没有示出如图29所示的插入到桥墩14中从而从桥墩14的上表面向上突出的桥墩钢筋55。

在将预制梁33如图30放置之后，通过连接板52的条固定孔51将连接钢筋54固定，并且安装防拔板56从而防止预制梁33由于向下的负载而被拔出并使得能够连接所有的连接钢筋54（参见附图31），其中，该连接钢筋54是使桥墩14和预制梁33彼此连接所必需的。同时，如图32所示，为了将上部预制梁33和下部桥墩14彼此连接从而建造完整的一体式结构，在建造桥墩14的过程中插入桥墩14从而从桥墩14的上表面向上突出的桥墩钢筋55和从预制梁33突出的梁钢筋53是彼此连接的。在图32中，为了更清楚地理解附图，没有例示出如图31所示的连接钢筋54和防拔板56以及涂敷在预制梁33上的板坯成型混凝土。

接下来，如图15和26所示，围绕图28至32的过程中所描述的所有元件涂覆桥墩连接混凝土40，从而将上部预制梁33和下部桥墩14彼此完整地结合为一体。

上述将内部桥墩14和预制梁33彼此连接的过程同样可以被应用在下文将描述的将预制梁33和外部桥台13彼此连接的过程中。

图33至37是例示了在连续复合框架桥系统的建造方法中将预制梁连接至外部位置处的桥台的过程的视图。

图33是例示了具有通过以预定间隔穿孔而形成的条固定孔51的连接板52的立体图，该连接板52设置在将被连接至桥台13的预制梁33和从预制梁33突出的梁钢筋53的下端。连接板52用来将预制梁33连接至连接钢筋54，该连接钢筋54是如图36所示将桥台13和预制梁33彼此连接所需的。梁钢筋53被连接至桥台钢筋65，该桥台钢筋65是在建造桥台13的过程中被插入到桥台13中的，从而从桥台13的上表面向上突出，如图34所示。图34是例示了外部临时构件31的立体图，该外部临时构件是在将预先制造的预制梁33放置在桥台13和桥台钢筋65上之前被安装在桥台13上的，其中该桥台钢筋65是在建造桥台13的过程中被插入的，从而从桥台13的上表面向上突出。这里，在桥台13的情况下，还将桥台端连接钢筋66插入到桥台13中从而从桥台13向上突出，并且该桥台端连接钢筋66还被连接至从板坯成型混凝土36向着预制梁33的远端突出的钢筋37。

当将预先制造的如图33所示的预制梁33放置在如图34所示的桥台13之上时，预制梁33和桥台13被布置为如图35所示。这里，为了更清楚地理解附图，没有示出如图34所示的在建造桥台13时被插入到桥台13中从而从桥台13的上表面向上突出的桥台钢筋65。

在将预制梁33如图35放置之后，通过连接板52的条固定孔51固定该连接钢筋54，并且安装防拔板56，从而防止预制梁33由于向下的负载而被拔出并使得能够连接所有的连接钢筋54（参见附图36），其中该连接钢筋54是使桥台13和预制梁33彼此连接所必需的。同时，如图37所示，为了将上部预制梁33和下部桥台13彼此连接从而建造完整的一体式结构，在建造桥台13的过程中被插入从而从桥台13的上表面向上突出的桥台钢筋65和从预制梁33突出的梁钢筋53是彼此连接的。露在固化的板坯成型混凝土36外的钢筋37被连接至该桥台端连接钢筋66。在图37中，为了更清楚地理解附图，没有例示如图36所示的连接钢筋54和防拔板56。

接下来，如图12和23所示，围绕在图33至37的过程中所描述的所有元件涂覆桥台连接混凝土39，从而将上部预制梁33和下部桥台13彼此完整地结合为一体。

已经以最佳方式描述了用于实施本发明的各种实施方式。

本发明适用于使用预制梁的连续复合框架桥系统及其建造方法，从而获得稳定结构和广泛应用。

尽管已出于例示的目的描述了本发明的优选实施方式，本领域技术人员将理解的是，在不偏离本发明随附权利要求书所公开的范围和精神的情况下，可对其进行各种修改、增加和替换。

Claims (8)

1.一种使用预制梁的连续复合框架桥系统，其中在双跨或多跨连续框架桥的桥墩上的内部位置处产生的负力矩被首次抬高和放低内部位置处的预制梁而引入的压力抵消，并且在桥台上的外部位置处产生的负力矩被二次抬高内部位置处的所述预制梁而引入的压力抵消。

2.一种使用预制梁的连续复合框架桥系统，所述系统包括：

双跨或多跨连续框架桥的桥台和桥墩；

设置在所述桥台的上端处的外部临时构件和设置在所述桥墩的上端处的内部临时构件；

安装在所述外部临时构件和所述内部临时构件上的预制梁，以便在所述内部临时构件之上彼此接触，并且压力是预先引入到所述预制梁中的；

设置在所述内部临时构件之上并且用于将所述预制梁的高度保持在提高的水平处的支承构件；

涂覆在所述预制梁上的板坯成型混凝土；

将桥台、预制梁和板坯成型混凝土彼此结合为一体的桥台连接混凝土；和

将桥墩和预制梁彼此结合为一体的桥墩连接混凝土。

3.根据权利要求2所述的连续复合框架桥系统，其中：

所述板坯成型混凝土是在通过使用所述支承构件从所述内部临时构件首次抬高所述预制梁之后涂覆的；

所述桥台连接混凝土是在放低所述预制梁之后涂覆的；并且

所述桥墩连接混凝土是在二次抬高所述预制梁之后涂覆的。

4.根据权利要求3所述的连续复合框架桥系统，其中二次抬高的高度变化小于首次抬高的高度变化。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的连续复合框架桥系统，其中所述预制梁是基于每一跨而独立地建造的单元预制梁并且选自预加应力的混凝土梁、预弯梁和钢箱梁。

6.一种使用预制梁建造连续复合框架桥系统的建造方法，所述方法包括：

在桥台和桥墩上分别安装外部临时构件和内部临时构件；

在所述外部临时构件和所述内部临时构件上放置基于每一个跨接而独立地建造的单元预制梁；

在所述内部临时构件之上，将所放置的预制梁彼此连接；

从所述内部临时构件首次抬高被连接的预制梁；

涂覆并且固化板坯成型混凝土；

放低首次抬高的预制梁；

涂覆并且固化桥台连接混凝土，从而将桥台、预制梁和板坯成型混凝土彼此结合为一体；

二次抬高放低的预制梁；以及

涂覆并且固化桥墩连接混凝土，从而将桥墩和预制梁彼此结合为一体。

7.根据权利要求6所述的建造方法，其中在内部位置处连接所述预制梁和所述桥墩的步骤包括：

将侧表面设置有梁钢筋并且下端设置有连接板的所述预制梁放置在位于所述桥墩之上的临时构件上；

通过所述连接板和防拔板固定连接钢筋；

将从所述桥墩突出的桥墩钢筋连接至梁钢筋；以及

围绕所有元件涂覆连接混凝土，从而将所述桥墩和所述预制梁彼此结合为一体。

8.根据权利要求6或7所述的建造方法，其中在外部位置处连接所述预制梁和所述桥台的步骤包括：

将侧表面设置有梁钢筋并且下端设置有连接板的所述预制梁放置在位于所述桥台之上的临时构件上；

通过所述连接板和所述防拔片固定所述连接钢筋；

将从所述桥台突出的所述桥台钢筋连接至所述梁钢筋；

将从所述桥台的一端突出的桥台端钢筋连接至从所述板坯成型混凝土突出的板坯成型混凝土钢筋；以及

围绕所有元件涂覆连接混凝土，从而将所述桥台和所述预制梁彼此结合为一体。

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