CN103821087A - 预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，包括钢管桁架和多块独立的桥面板，每块桥面板的下端面上设有与钢管桁架的两根上弦钢管一一配合的两定位凹槽；每根上弦钢管上焊接有多个环形耳板，环形耳板的两端平面部分通过高强螺栓与桥面板固接。本组合梁的施工方法：预制桥面板；安装钢管桁架；安装靠近桥头的桥面板；在已安装桥面板上拼装辅助桁架；辅助桁架后退；将待安装桥面板运至已安装桥面板前端，并旋转90度；辅助桁架前移，吊起待安装桥面板，并前推到位；推顶复位，重复步骤5-7，直至安装完全部桥面板。采用本组合梁结构，可避免大量空间作业，大幅度缩短施工工期和降低了成本，并可保证施工期间人员安全、提高工程质量。本施工方法，可大幅度降低施工难度、缩短施工周期。

Description

预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁及施工方法

技术领域

本发明涉及空间钢管混凝土桁架组合梁，特别涉及一种预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁及其施工方法。 

背景技术

在桥梁建造技术领域，空间钢管混凝土桁架组合梁是一种新型桥梁结构，已建成此类结构形式的桥梁如干海子特大桥等。该种桥梁自重较同跨径混凝土简支梁减少50%左右，在增大桥梁跨越能力同时，也可减少下部结构工程量，因此该桥型具有很好的发展前景。 

目前国内外空间钢管混凝土桁架组合梁施工，一般先采用拖拉、分段吊装等方法架设钢管桁架，然后向上、下弦钢管内压注混凝土，待钢管内混凝土达到设计要求后，以钢管桁架为现浇桥面板模板的支撑，高位架设桥面板模板，现场浇注桥面板。采用此方法浇注桥面板，模板安装、混凝土浇注均在高空原位完成，工期较长，施工难度较大，桥面板施工质量不易保证，人员安全及结构质量存在极大隐患。 

为缩短工期、保证桥面板施工质量，也可以将桥面板在安装钢管桁架前浇筑，即桥面板和钢管桁架一起拖拉或吊装架设，采用此种施工方法时，桥面板将增加安装时结构重量，对于桥墩不高、能设置临时支墩场地，可采用大吨位吊车分段吊装带有桥面板的钢管桁架；桥墩较高或不能设置临时支墩时，采用吊车分段吊装无法实现，只能采用拖拉架设，此时，桥面板重量将对结构拖拉架设过程中结构为大悬臂时产生很大内力，致使这种结构体系和施工方法无法实现，只能采用先架设钢管桁架、再施工桥面板的施工方法。 

针对空间钢管混凝土桁架组合梁结构特点，研发新型结构体系及施工方法，对拓宽这种新型结构场地适用范围、缩短工期、保证施工过程人员安全及施工质量，有很好现实意义。 

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种降低施工难度、提高桥面板施工质量和缩短工期，提高施工人员安全性的预制桥面板空间钢管 混凝土桁架组合梁及施工方法。 

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 

预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，包括钢管桁架，其特征在于：还包括沿着桥梁纵向顺次铺设在钢管桁架上部的多块独立的桥面板，在每块桥面板的下端面上设有与钢管桁架的两根上弦钢管一一配合的两定位凹槽，上弦钢管的上半部分与定位凹槽形成弧面接触；在每根上弦钢管上沿管长方向焊接有多个环形耳板，每个环形耳板由包紧在上弦钢管下半部分的圆弧部分及设在圆弧部分两端的平面部分构成，环形耳板的两端平面部分通过高强螺栓及螺母与对应位置的桥面板固定连接。 

本发明还可以采用如下技术方案： 

在每根上弦钢管上沿管长方向焊接有多组剪力钉，在对应位置的桥面板上设有预留孔洞，每组剪力钉插入到对应桥面板的预留孔洞内，剪力钉与对应桥面板通过浇注在预留孔洞内的混凝土固连。 

在每块桥面板的一侧端面上设有剪力键，在另一侧端面上的对应位置设有插孔，相邻的桥面板通过剪力键与插孔的插装配合相连接。 

相邻桥面板的横向接缝之间涂制有密封胶。 

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 

预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤： 

1、先期预制桥面板； 

2、在桥墩上安装钢管桁架，在钢管桁架的上、下弦钢管内灌注混凝土； 

3、待上、下弦钢管内混凝土达到设计强度后，从桥头开始逐块安装桥面板，其中靠近桥头部分的桥面板由布置在桥头的吊车进行吊装和安放，安放到位后，用高强螺栓和螺母将桥面板与钢管桁架固定连接在一起； 

4、在吊车不能满足安装要求后，在已安装桥面板上拼装能沿顺桥方向移动的辅助桁架； 

5、将辅助桁架后退到距前端已安装桥面板端部大于单块桥面板横向长度的位置； 

6、将待安装桥面板顺桥向放置在运板平车上，将其运至已安装桥面板前 端，然后水平旋转90度，使其与已安装桥面板呈平行状态； 

7、辅助桁架前移就位并固定，设在辅助桁架上横梁的竖向提升装置将运板平车上待安装桥面板垂直吊起，设在辅助桁架顶部的水平推顶装置将待安装桥面板向前推送，推送到位后下放，使该桥面板与已安装的最前端桥面板对齐，最后通过高强螺栓和螺母将该桥面板与钢管桁架固连在一起； 

8、辅助桁架上的水平推顶装置复位，重复上述步骤5至步骤7，对另一块桥面板进行安装，直至安装完全部的桥面板。 

本发明具有的优点和积极效果是： 

采用上述的组合梁结构，桥面板预制可与桥梁下部结构同时进行，在安装完钢管桁架，且在上、下弦管内压注混凝土达到设计强度后，即可从桥头开始逐块安装已预制好的桥面板。这种预制桥面板结构形式和现浇桥面板形式相比，不需要再高位架设桥面板模板和现场浇注桥面板，只需将一块块已预制好的桥面板与钢管桁架固定连接即可，从而可避免大量空间作业，大幅度缩短桥梁的施工工期和降低成本，并保证施工期间人员安全、提高工程质量。上述施工方式先用吊车安装靠近桥头部分的桥面板，然后以已安装的桥面板为运输平台，通过平板运输工具和在桥面板上架设的辅助桁架的配合工作来完成远离桥头部分的桥面板的逐块安装。该种施工方法可大幅度降低施工难度、缩短施工周期，且在桥墩较高或不能设置临时支墩时，不受影响，因此，该发明可拓宽这种新型组合梁结构的场地适用范围。 

附图说明

图1是本组合梁结构横截面示意图； 

图2是图1的侧面图； 

图3是图1的平面图； 

图4是不带预留孔洞的桥面板的横截面示意图； 

图5是图4的平面示意图； 

图6是带预留孔洞的桥面板的横截面示意图； 

图7是图6的平面图； 

图8是施工过程中桥面板处于运输状态的示意图； 

图9是施工过程中辅助桁架吊装安装桥面板的纵向示意图； 

图10是施工过程中辅助桁架吊装安装桥面板的横向示意图。 

图中：1、钢管桁架；11、上弦钢管；111、剪力钉；12、下弦钢管；13、腹杆；2、桥面板；21、定位凹槽；22、预留孔洞；23、剪力键；24、插孔；2A、已安装桥面板；2B、待安装桥面板；3、环形耳板；4、螺栓；5、螺母；1，、辅助桁架；2，、竖向提升装置；3，、水平推顶装置。 

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下： 

预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，请参阅图1-7。包括钢管桁架1，钢管桁架参考现技术，其包括两根上弦钢管11、下弦钢管12及连接上下弦钢管的腹杆13。还包括沿着桥梁纵向顺次铺设在钢管桁架上部的多块独立的桥面板2。在每块桥面板的下端面上设有与钢管桁架的两根上弦钢管一一配合的两定位凹槽21，上弦钢管的上半部分与定位凹槽形成弧面接触。在每根上弦钢管上沿管长方向按一定间距焊接有多个环形耳板3。每个环形耳板由包紧在上弦钢管下半部分的圆弧部分及设在圆弧部分两端的平面部分构成。两端的平面部分通过高强螺栓4和螺母5与对应位置的桥面板固定连接。具体的，在环形耳板的两端平面部分及桥面板的对应位置均设置螺栓孔，通过穿装在螺栓孔内的高强螺栓及连接螺栓的螺母，将上弦钢管与桥面板固定连接在一起，螺母可设在桥面板的上端或预埋在桥面板内。 

目前，国内施工设备和施工技术可以保证桥面板的预制精度，这种结构体系的关键是预制桥面板和钢管桁架能否共同工作。为增强桥面板和上弦钢管间的联结，防止桥面板和上弦钢管间出现相对剪切滑移，除采用在上弦钢管上焊接环型耳板、通过高强螺栓将桥面板联结在一起外，在每根上弦钢管上沿管长方向按照一定间距焊接有多组剪力钉111，在对应位置的桥面板上设有预留孔洞22，每组剪力钉插入到对应桥面板的预留孔洞内，剪力钉与对应桥面板通过浇注在预留孔洞内的混凝土固连。 

为确保纵向相邻桥面板间剪力传递及方便安装对位，在每块桥面板的一侧端面上设有剪力键23，在另一侧端面上的对应位置设有插孔24，相邻的桥面板通过剪力键与插孔的插装配合相连接。剪力键及配合的插孔的数量可根 据实际桥面的宽度进行适应性设计，当桥面加宽时，可适当增加剪力键和插孔的数量。 

为保证相邻桥面板横向接缝密贴，拼装桥面板时，在板间接缝涂制密封胶。 

在桥面宽度较小和承载能力不高的情况下，上述桥面板可采用混凝土结构，当桥面较宽或承载能力较高时，桥面板内可设置横桥向预应力束，即在每块桥面板内间隔设置横桥向的预应力钢筋。根据需要，还可沿桥纵向在各桥面板间设置纵向体外预应力束，即在桥面板的外部下端桥面板之间设置纵向的预应力钢筋。 

预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁的施工方法，请参见图1-10，包括如下施工步骤： 

1、先期预制桥面板，即在预制场提前做好一块块桥面板。 

2、在桥墩上安装钢管桁架，在钢管桁架的上、下弦钢管内灌注混凝土。钢管桁架的安装及在上、下弦钢管内灌注混凝土与现有的施工方法相同，在此不再累述。 

3、待上、下弦钢管内混凝土达到设计强度后，从桥头开始逐块安装桥面板，其中靠近桥头部分的桥面板由布置在桥头的吊车进行吊装和安放，安放到位后，用高强螺栓和螺母将桥面板与钢管桁架固定连接在一起。具体的，使桥面板下端面的两定位凹槽与钢管桁架的两上弦钢管一一配合，使桥面板上的螺栓孔与焊接在上弦钢管对应位置的耳板上的螺栓孔对齐，然后通过穿装在两螺栓孔内的螺栓和相配合的螺母，实现桥面板与钢管桁架的固定连接。 

4、在吊车不能满足安装要求后，在已安装桥面板上拼装能沿顺桥方向移动的辅助桁架1。具体的，辅助桁架可采用附图中的菱形桁架结构。在已安装的桥面板上沿桥宽方向靠近两端的位置安装轨道，菱形桁架滑动安装在两轨道上，在菱形桁架的上横梁上安装有实现重物垂直吊装的竖向提升装置2，在菱形桁架的顶部设有能驱动上横梁移动的水平推顶装置3。 

5、将辅助桁架后退到距前端已安装桥面板端部大于单块桥面板横向长度的位置。具体的，可在辅助桁架上连接导链，通过人工拽拉导链来拉动辅助桁架后退。 

6、将待安装桥面板顺桥向放置在运板平车上，将其运至已安装桥面板前端，然后水平旋转90度，使其与已安装桥面板呈平行状态； 

7、辅助桁架前移就位并固定，设在辅助桁架上横梁的竖向提升装置将运板平车上待安装桥面板垂直吊起，设在辅助桁架顶部的水平推顶装置将待安装桥面板向前推送，推送到位后下放，使该桥面板与已安装的最前端桥面板对齐，最后通过高强螺栓和螺母将该桥面板与钢管桁架固连在一起。本步骤中桥面板与钢管桁架的对正及连接与步骤3相同，请参见，在此不再累述。上述辅助桁架前移可人工推送，到位后通过销轴定位即可。 

8、辅助桁架上的水平推顶装置复位，重复上述步骤5至步骤7，对另一块桥面板进行安装，直至安装完全部的桥面板。 

Claims (5)

1.预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，包括钢管桁架，其特征在于：还包括沿着桥梁纵向顺次铺设在钢管桁架上部的多块独立的桥面板，在每块桥面板的下端面上设有与钢管桁架的两根上弦钢管一一配合的两定位凹槽，上弦钢管的上半部分与定位凹槽形成弧面接触；在每根上弦钢管上沿管长方向焊接有多个环形耳板，每个环形耳板由包紧在上弦钢管下半部分的圆弧部分及设在圆弧部分两端的平面部分构成，环形耳板的两端平面部分通过高强螺栓及螺母与对应位置的桥面板固定连接。

2.根据权利要求1所述的预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，其特征在于：在每根上弦钢管上沿管长方向焊接有多组剪力钉，在对应位置的桥面板上设有预留孔洞，每组剪力钉插入到对应桥面板的预留孔洞内，剪力钉与对应桥面板通过浇注在预留孔洞内的混凝土固连。

3.根据权利要求1所述的预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，其特征在于：在每块桥面板的一侧端面上设有剪力键，在另一侧端面上的对应位置设有插孔，相邻的桥面板通过剪力键与插孔的插装配合相连接。

4.根据权利要求1所述的预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁，其特征在于：相邻桥面板的横向接缝之间涂制有密封胶。

5.预制桥面板空间钢管混凝土桁架组合梁的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：

1、先期预制桥面板；

2、在桥墩上安装钢管桁架，在钢管桁架的上、下弦钢管内灌注混凝土；

3、待上、下弦钢管内混凝土达到设计强度后，从桥头开始逐块安装桥面板，其中靠近桥头部分的桥面板由布置在桥头的吊车进行吊装和安放，安放到位后，用高强螺栓和螺母将桥面板与钢管桁架固定连接在一起；

4、在吊车不能满足安装要求后，在已安装桥面板上拼装能沿顺桥方向移动的辅助桁架；

5、将辅助桁架后退到距前端已安装桥面板端部大于单块桥面板横向长度的位置；

6、将待安装桥面板顺桥向放置在运板平车上，将其运至已安装桥面板前端，然后水平旋转90度，使其与已安装桥面板呈平行状态；

7、辅助桁架前移就位并固定，设在辅助桁架上横梁的竖向提升装置将运板平车上待安装桥面板垂直吊起，设在辅助桁架顶部的水平推顶装置将待安装桥面板向前推送，推送到位后下放，使该桥面板与已安装的最前端桥面板对齐，最后通过高强螺栓和螺母将该桥面板与钢管桁架固连在一起；

8、辅助桁架上的水平推顶装置复位，重复上述步骤5至步骤7，对另一块桥面板进行安装，直至安装完全部的桥面板。

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