CN104294748A - 一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法 - Google Patents

一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合梁斜拉桥用结合段构造,包括连接于混凝土梁与组合梁之间的混凝土梁-组合梁连接结构,组合梁包括纵桥向布设的钢主梁,钢主梁为工字形且其包括钢主梁顶板、钢主梁底板和主梁钢腹板;钢主梁顶板和钢主梁底板均伸入至混凝土梁内,混凝土梁-组合梁连接结构包括前承压板、后承压板和结合段钢腹板,该结合段构造简单、设计合理且施工速度快、使用效果好,能解决钢-混结合部构造存在的构造复杂、结合效果较差等问题。本发明还公开了一种结合段构造施工方法,包括步骤:一、施工支架搭设;二、钢结构吊装;三、混凝土梁-组合梁连接结构施工;四、混凝土浇注,该方法步骤简单、设计合理、施工方便且施工速度快,施工效果好。

Description

一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法
技术领域
本发明属于桥梁施工技术领域,尤其是涉及一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法。
背景技术
斜拉桥的主梁材料一般有钢和混凝土两种,主梁按这两种材料的不同组合可分为钢梁、混凝土梁、组合梁和混合梁。组合梁在横截面内由钢和混凝土两种材料组成,是不同材料在截面内的组合。组合梁的优点是用混凝土板代替正交异性钢桥面板,经济性好、刚度大,可拆分为小构件,易于运输和安装;但其缺点是需要解决好桥面板开裂问题。组合梁斜拉桥在300m-600m跨度范围内,具有良好的适用性。混合梁斜拉桥中跨采用钢梁以减轻自重、增大跨越能力;边跨采用混凝土梁起到了配重的作用,提高全桥的整体刚度。该桥型能够充分发挥钢和混凝土两种材料的优势,经济性好。混合梁斜拉桥是跨越能力最大的一种斜拉桥桥型,具有十分广阔的应用前景。但目前所建成的有结合段的混合梁斜拉桥均采用的是钢箱梁与混凝土梁相结合的方式,即边跨采用的是混凝土箱梁,边跨的断面形式为整体混凝土箱型断面或双边箱型混凝土断面;而中跨采用的是钢箱梁,中跨的断面形式为整体封闭式钢箱或双边钢箱断面。
混合梁是指主梁沿梁的长度方向由钢和混凝土两种材料组成,主梁的梁体为钢梁,边跨的梁体为混凝土梁。钢主梁重量较轻,跨越能力强,而混凝土主梁自重大,造价低。混合梁合理使用钢材和混凝土两种材料,充分发挥钢梁和混凝土梁各自的优势,改善了结构体系的受理力性能,灵活利用施工条件,优化工程经济性,但是钢梁和混凝土梁连接部(简称钢-混结合部)是主梁刚度突变点,容易形成结构体系的弱点,是有待深入研究的关键技术问题之一,并且钢-混结合部的位置及构造是混合梁斜拉桥设计的关键。现如今,实际施工时所采用的钢-混结合部构造均不同程度地存在施工工艺复杂、施工速度快、结合效果较差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法,其构造简单、设计合理且施工速度快、施工质量易于保证,能有效解决钢-混结合部构造存在的构造复杂、施工不便、结合效果较差等问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:包括连接于混凝土梁与组合梁之间的混凝土梁-组合梁连接结构,所述组合梁包括沿纵桥向布设的钢主梁;所述钢主梁的横截面形状为工字形且其包括钢主梁顶板、位于钢主梁顶板下方的钢主梁底板和连接于钢主梁顶板与钢主梁底板之间的主梁钢腹板,所述钢主梁顶板、钢主梁底板和主梁钢腹板均沿纵桥向布设;所述钢主梁顶板和钢主梁底板均伸入至混凝土梁内,所述钢主梁顶板伸入至混凝土梁内的节段为顶板伸入段,所述钢主梁底板伸入至混凝土梁内的节段为底板伸入段,所述顶板伸入段的长度小于所述底板伸入段的长度;所述混凝土梁-组合梁连接结构包括位于所述底板伸入段前后两端上方的前承压板和后承压板以及连接于前承压板与后承压板之间的结合段钢腹板,所述前承压板的高度与钢主梁顶板和钢主梁底板的间距相同且其位于钢主梁顶板和钢主梁底板之间,所述后承压板和前承压板均沿横桥向布设,所述结合段钢腹板沿纵桥向布设,且后承压板的高度小于前承压板的高度;所述结合段钢腹板的左右两侧均安装有多个腹板剪力钉,多个所述腹板剪力钉均沿横桥向布设且其均浇筑于混凝土梁内,所述底板伸入段上设置有多个底板剪力钉,多个所述底板剪力钉均浇筑于混凝土梁内。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述混凝土梁为双边肋梁,所述双边肋梁包括两道沿纵桥向布设的混凝土梁肋,两道所述混凝土梁肋呈左右对称布设;所述组合梁中钢主梁的数量为两道,两道所述钢主梁呈左右对称布设且二者通过多道钢横梁连接为一体并形成组合梁梁体,多道所述钢横梁均沿横桥向布设且其沿纵桥向由前至后连接于两道所述钢主梁之间;所述混凝土梁-组合梁连接结构为混凝土梁肋-钢主梁连接结构,所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构的数量为两个,两个所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构呈左右对称布设且二者分别连接于混凝土梁的两道混凝土梁肋与组合梁的两道钢主梁之间;所述顶板伸入段和所述底板伸入段均位于混凝土梁肋内,多个所述腹板剪力钉和多个所述底板剪力钉均浇筑于混凝土梁肋内。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述组合梁梁体上铺装有预制混凝土桥面板;所述预制混凝土桥面板的左右两侧均设置有一道呈纵桥向布设的混凝土湿接缝,两道所述混凝土湿接缝分别位于两个所述钢主梁上方;所述预制混凝土桥面板通过两道所述混凝土湿接缝分为中部桥面板和两个分别位于所述中部桥面板左右两侧的侧部桥面板,两个所述钢主梁的钢主梁顶板上部均设置有多个钢主梁顶部剪力钉,多个所述钢主梁顶部剪力钉均呈竖直向布设且其均位于混凝土湿接缝内。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述结合段钢腹板由上部腹板和位于所述上部腹板下方的下部腹板组成,所述上部腹板位于后承压板上方且其为直角梯形,所述下部腹板为长方形;所述上部腹板的上部长度与所述顶板伸入段的长度相同;所述上部腹板的下部宽度与所述下部腹板的长度均与后承压板和前承压板之间的间距相同,所述下部腹板的宽度与后承压板高度相同。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述顶板伸入段的长度为 所述底板伸入段的长度为L2=(1.8~2.5)×H,所述后承压板(3-3)的高度为其中H为钢主梁顶板和钢主梁底板之间的间距且其为前承压板的高度。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述前承压板和后承压板分别位于结合段钢腹板的前后两侧,多个所述腹板剪力钉均位于结合段钢腹板后部,所述结合段钢腹板上安装腹板剪力钉的区域为剪力钉布设区;所述结合段钢腹板上开有多个通孔,所述结合段钢腹板上开设通孔的区域为开孔区,所述开孔区位于所述剪力钉布设区的前侧和下方。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述混凝土梁内设置有钢筋笼;所述混凝土梁-组合梁连接结构还包括多道沿横桥向布设的普通钢筋,所述普通钢筋自通孔穿过且其与所述钢筋笼紧固连接为一体;所述混凝土梁上下部均设置有多道沿纵桥向布设的纵向预应力筋,所述纵向预应力筋的一端锚固在混凝土梁的外端和其另一端锚固在前承压板上,所述前承压板和后承压板上均开有多个供纵向预应力筋穿过的纵向预应力孔道;所述混凝土梁内设置有多道沿横桥向布设的横向预应力筋,所述结合段钢腹板上开有多个分别供横向预应力筋穿过的横向预应力孔道。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述前承压板和后承压板均呈竖直向布设,多个所述底板剪力钉均呈竖直向布设;所述钢主梁顶板和钢主梁底板的宽度相同,所述钢主梁顶板位于钢主梁底板的正上方且二者呈平行布设,所述主梁钢腹板位于钢主梁顶板和钢主梁底板之间的中部,所述主梁钢腹板与钢主梁顶板呈垂直布设;所述前承压板和后承压板均为矩形板且二者的宽度均与钢主梁顶板的宽度相同。
上述混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征是:所述顶板伸入段上开有多个排气孔;所述钢主梁顶板中位于所述顶板伸入段后侧的节段为顶板过渡段,所述顶板过渡段的长度为1000mm~2000mm,所述顶板伸入段和所述顶板过渡段上均设置有多个顶板剪力钉,所述顶板剪力钉与底板剪力钉呈平行布设。
同时,本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、施工方便且施工速度快、施工效果好的混合梁斜拉桥用结合段构造施工方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤一、施工支架搭设:在施工现场,对当前所施工结合段的施工支架进行搭设;
所述结合段为连接于混凝土梁与组合梁之间的混凝土梁-组合梁连接结构;所述组合梁中的钢主梁沿纵桥向方向由多个钢主梁段拼装而成,多个所述钢主梁段中与混凝土梁连接的钢主梁段为结合段钢主梁段;所述混凝土梁沿纵桥向方向由多个混凝土梁段拼装而成,多个所述混凝土梁段中与组合梁连接的混凝土梁段为结合段混凝土梁段;
步骤二、钢结构吊装:将预先加工完成的前承压板、后承压板和结合段钢腹板均吊装至步骤一中所述施工支架上;
步骤三、混凝土梁-组合梁连接结构施工:对所述结合段混凝土梁段进行混凝土浇注之前,对当前所施工的混凝土梁-组合梁连接结构进行施工;
对所述混凝土梁-组合梁连接结构进行施工时,先将所述结合段钢主梁段的钢主梁顶板和钢主梁底板均插入至对所述结合段混凝土梁段进行成型施工的成型模板内,并对步骤二中吊装至所述施工支架上的前承压板、后承压板和结合段钢腹板分别进行安装;同时,在所述底板伸入段上布设多个底板剪力钉,并在结合段钢腹板上安装多个腹板剪力钉;
步骤四、混凝土浇注:对所述结合段钢主梁段进行混凝土浇注施工,便完成结合段的施工过程。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、结合段的构造简单、设计合理且施工速度快、施工质量易于保证,结合段钢腹板由前至后高度呈直线渐变,且结合段钢腹板中高度渐变的节段上间隔开有通孔,通孔内穿入普通钢筋并与混凝土主梁构造钢筋相连;另外,混凝土梁段的纵向预应力钢束直接锚固在前承压板上,不再设置锚板,仅保留锚杯。同时,结合段钢腹板采用剪力钉与开孔两种形式与混凝土梁连接,因而连接质量好。另外,钢主梁顶板和钢主梁底板均伸入至混凝土梁内,并且钢主梁顶板与钢主梁底板上均设置有剪力钉进行加强连接。实际施工时,可根据需要,对结合段处钢主梁竖向加劲肋的布设间距和尺寸、钢主梁纵向加劲肋的尺寸以及钢主梁顶板与钢主梁底板的尺寸进行增加调整,并且调整方便。
2、混凝土梁结构设计合理、投入成本较低、施工速度快且受力性能好、使用效果好,混凝土梁采用双边肋断面,适用于桥梁宽度在30m以内,构造简单,混凝土施工方便,外侧可加悬臂作为人行道。
3、组合梁结构设计合理、投入成本较低、施工速度快且受力性能好、使用效果好,采用通过多道钢横梁将两道工字形的钢主梁连接为一体,结构受力明确,构造简单,实际加工及连接简易,加工精度要求低,并且后期检测及防腐养护均非常简单。同时,与封闭的钢箱梁相比,不需要内部长期除湿、养护;预制混凝土桥面板采用混凝土,便于与沥青混凝土铺装层衔接,桥面养护容易,技术要求低。
3、混凝土梁与组合梁所组建双塔混合梁斜拉桥体系的结构简单、设计合理且受力性能好,中跨全部或部分采用组合梁,边跨部分或全部采用混凝土梁,且混凝土梁与组合梁之间通过结合段进行连接,该双塔混合梁斜拉桥体系的中跨和边跨存在较大的刚度和自重差异,中跨重量仅为边跨的1/2~1/3左右,边跨对中跨可起到很好的锚固和压重作用;边跨刚度较大的混凝土梁对整桥的刚度提高具有明显作用。并且,该双塔混合梁斜拉桥体系的经济性好,与全部采用组合梁的斜拉桥相比,在跨越能力相同的条件下,边跨长度可适当缩短,且以造价低廉的混凝土梁代替了组合梁边跨,经济性相对较好。另外,与中跨采用钢梁的混合梁斜拉桥相比,相当于用造价相对较低的组合梁代替了昂贵的钢箱梁,在300m~600m跨径范围有明显的经济性优势,同时回避了正交异性钢桥面板易疲劳开裂及施工要求极高的桥面铺装层问题,也体现了很好的经济性。同时,双塔混合梁斜拉桥体系的施工速度快且施工周期短,边跨采用支架现浇,可和主塔同时施工,中跨采用拼接钢主梁和预制混凝土桥面板组合而成,也可与主塔及边跨同时施工,中跨钢主梁拼接速度快,比悬臂浇筑混凝土斜拉桥施工速度快。
4、组合梁中两道钢主梁的布设位置分别与混凝土梁中两道混凝土梁肋的布设位置相对应,混凝土梁与组合梁之间的连接方便,确保两道钢主梁与两道混凝土梁肋紧固连接即可,并且连接质量易于保证。
5、结合段的使用效果好且连接质量易于保证,采用前后双承压板进行连接,前后双承压板与结合段钢腹板共同承担轴向压力,避免了局部应力过大,保证压应力平稳、可靠传递。另外,通过结合段钢结构保证连接强度,其中结合段钢结构包括顶板伸入段、底板伸入段、结合段钢腹板、前承压板和后承压板,并且结合段钢结构与混凝土结构通过剪力钉、预应力钢束、开孔穿入普通钢筋(抗剪)等多种措施连接,连接可靠,剪力传递平滑。
6、所采用结合段能有效提高主梁刚度,并使得主梁刚度(包括竖向与横向上的抗弯刚度和抗扭刚度)过渡平稳,无明显的刚度突变。
7、由于钢-混结合部的位置及构造是混合梁斜拉桥设计的关键,本发明结合段的位置选取非常简便,既可以位于边跨上,也可以位于中跨上。由于结合段采用施工支架进行施工,因而结合段的具体位置取决于实际施工条件,具体是施工现场可供搭设施工支架的位置而定。并且,结合段的结构简单、设计合理、受力明确且受力性能优良,斜拉桥主梁以承受压应力为主,弯矩为辅,结合段承受极大的轴向压力,同时要求可承担一定弯矩、剪力。实际使用时,结合段能进行可靠的轴向压力传递,材料各部位应力平滑过渡,避免应力突变;并且,主梁抗弯刚度平滑过渡,能有效避免截面刚度突变;同时,主梁抗剪刚度平滑过渡,能有效避免突变。
8、结合段施工速度快,施工周期短且施工质量易于保证。
综上所述,本发明能有效解决钢-混结合部构造存在的构造复杂、施工不便、结合效果较差等问题。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明所施工结合段在双塔混合梁斜拉桥体系中的布设位置示意图。
图2为本发明所施工结合段所连接混凝土梁的横断面结构示意图。
图3为本发明所施工结合段所连接组合梁的横断面结构示意图。
图3-1为图3中A处的局部放大示意图。
图4为本发明所施工结合段的结构示意图。
图5为图4的A-A剖视图。
图6为图4的B-B剖视图。
图7为图4的C-C剖视图。
图8为图4的D-D剖视图。
附图标记说明:
1-混凝土梁;             1-1-混凝土梁肋;  1-11-纵向预应力筋;
1-12-预应力锚具;        1-2-现浇混凝土桥面板;
1-3-混凝土横梁;         2-组合梁;        2-1-钢主梁;
2-11-钢主梁顶板;        2-12-钢主梁底板; 2-13-主梁钢腹板;
2-14-钢主梁纵向加劲肋;  2-15-钢主梁竖向加劲肋;
2-2-预制混凝土桥面板;   2-21-混凝土湿接缝;
2-3-钢主梁顶部剪力钉;   2-4-钢横梁;
2-41-钢横梁竖向加劲肋;  2-42-钢横梁水平加劲肋;
2-43-横梁钢顶板;        2-44-横梁钢底板;
3-结合段;               3-1-结合段钢腹板;
3-2-前承压板;           3-3-后承压板;    3-4-底板剪力钉;
3-5-通孔;               3-6-腹板剪力钉;
3-7-横向预应力孔道;     3-8-纵向预应力孔道;
3-9-顶板剪力钉;         4-主塔;          4-1-主塔基础;
5-斜拉索;               6-过渡桥墩;      7-辅助桥墩。
具体实施方式
如图4所示的一种混合梁斜拉桥用结合段构造,包括连接于混凝土梁1与组合梁2之间的混凝土梁-组合梁连接结构,所述组合梁2包括沿纵桥向布设的钢主梁2-1,详见图3和图3-1。所述钢主梁2-1的横截面形状为工字形且其包括钢主梁顶板2-11、位于钢主梁顶板2-11下方的钢主梁底板2-12和连接于钢主梁顶板2-11与钢主梁底板2-12之间的主梁钢腹板2-13,所述钢主梁顶板2-11、钢主梁底板2-12和主梁钢腹板2-13均沿纵桥向布设。结合图5、图6、图7和图8,所述钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12均伸入至混凝土梁1内,所述钢主梁顶板2-11伸入至混凝土梁1内的节段为顶板伸入段,所述钢主梁底板2-12伸入至混凝土梁1内的节段为底板伸入段,所述顶板伸入段的长度小于所述底板伸入段的长度。所述混凝土梁-组合梁连接结构包括位于所述底板伸入段前后两端上方的前承压板3-2和后承压板3-3以及连接于前承压板3-2与后承压板3-3之间的结合段钢腹板3-1,所述前承压板3-2的高度与钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12的间距相同且其位于钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12之间,所述后承压板3-3和前承压板3-2均沿横桥向布设,所述结合段钢腹板3-1沿纵桥向布设,且后承压板3-3的高度小于前承压板3-2的高度。所述结合段钢腹板3-1的左右两侧均安装有多个腹板剪力钉3-6,多个所述腹板剪力钉3-6均沿横桥向布设且其均浇筑于混凝土梁1内,所述底板伸入段上设置有多个底板剪力钉3-4,多个所述底板剪力钉3-4均浇筑于混凝土梁1内。
如图2所示,本实施例中,所述混凝土梁1为双边肋梁,所述双边肋梁包括两道沿纵桥向布设的混凝土梁肋1-1,两道所述混凝土梁肋1-1呈左右对称布设。
同时,所述双边肋梁还包括多道沿纵桥向由前至后连接于两道所述混凝土梁肋1-1之间的混凝土横梁1-3,多道所述混凝土横梁1-3均沿横桥向布设,两道所述混凝土梁肋1-1通过多道所述混凝土梁肋1-1连接为一体。两道所述混凝土梁肋1-1的上部之间通过现浇混凝土桥面板1-2连接,多道所述混凝土横梁1-3均位于现浇混凝土桥面板1-2下方且其与现浇混凝土桥面板1-2连接为一体。
如图3、图3-1所示,所述组合梁2中钢主梁2-1的数量为两道,两道所述钢主梁2-1呈左右对称布设且二者通过多道钢横梁2-4连接为一体并形成组合梁梁体,多道所述钢横梁2-4均沿横桥向布设且其沿纵桥向由前至后连接于两道所述钢主梁2-1之间。所述混凝土梁-组合梁连接结构为混凝土梁肋-钢主梁连接结构,所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构的数量为两个,两个所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构呈左右对称布设且二者分别连接于混凝土梁1的两道混凝土梁肋1-1与组合梁2的两道钢主梁2-1之间。所述顶板伸入段和所述底板伸入段均位于混凝土梁肋1-1内,多个所述腹板剪力钉3-6和多个所述底板剪力钉3-4均浇筑于混凝土梁肋1-1内。
本实施例中,所述组合梁梁体上铺装有预制混凝土桥面板2-2。
如图3、图3-1所示,本实施例中,所述预制混凝土桥面板2-2的左右两侧均设置有一道呈纵桥向布设的混凝土湿接缝2-21,两道所述混凝土湿接缝2-21分别位于两个所述钢主梁2-1上方。所述预制混凝土桥面板2-2通过两道所述混凝土湿接缝2-21分为中部桥面板和两个分别位于所述中部桥面板左右两侧的侧部桥面板,两个所述钢主梁2-1的钢主梁顶板2-11上部均设置有多个钢主梁顶部剪力钉2-111,多个所述钢主梁顶部剪力钉2-111均呈竖直向布设且其均位于混凝土湿接缝2-21内。
如图1所示,本发明所施工的连接于混凝土梁1与组合梁2之间的混凝土梁-组合梁连接结构(即结合段3)用于双塔混合梁斜拉桥体系,该双塔混合梁斜拉桥体系包括支撑于下部结构结构上的混合梁和两个布设于所述混合梁上的主塔4,两个所述主塔4的两侧与所述混合梁之间均设置有多道斜拉索5。所述混合梁由两个混凝土梁1和连接于两个所述混凝土梁1之间的组合梁2组成,两个所述混凝土梁1与组合梁2之间均通过结合段3进行连接,所述组合梁2、两个所述混凝土梁1和两个所述结合段3均沿所施工混合梁斜拉桥的纵桥向布设。
本实施例中,两个所述主塔4分别为位于所述混合梁上前后两侧的前主塔和后主塔,两个所述混凝土梁1分别为位于组合梁2前后两侧的前侧混凝土梁和后侧混凝土梁,所述组合梁2分为前后两个组合梁段,且两个所述组合梁段分别为与所述前侧混凝土梁连接的前侧组合梁段和与所述后侧混凝土梁连接的后侧组合梁段。所述前主塔前侧所设置的斜拉索5与所述前侧混凝土梁连接且其后侧所设置的斜拉索5与所述前侧组合梁段连接,所述后主塔前侧所设置的斜拉索5与所述后侧组合梁段连接且其后侧所设置的斜拉索5与所述后侧混凝土梁连接。
实际施工时,所述混合梁以两个所述主塔4为界分为中跨和两个分别位于所述中跨前后两侧的边跨,所述中跨位于两个所述主塔4之间;所述结合段3位于所述中跨上或所述边跨上。
本实施例中,所述下部结构结构包括两个主塔基础4-1、两个过渡桥墩6和多个辅助桥墩7,所述混合梁的两端分别支撑于两个所述过渡桥墩6上,两个所述主塔4分别支撑于两个主塔基础4-1上,所述辅助桥墩7为对混凝土梁1进行支撑的支撑桥墩。
由于结合段3一般选择在主梁弯矩较小的部位。因而,所述结合段3位于所述混合梁上靠近主塔4的区域或靠近辅助桥墩7的区域。本实施例中,本实施例中,所述结合段3位于所述中跨上,并且结合段3位于靠近主塔4的区域。
本实施例中,所述混凝土梁1的现浇混凝土桥面板1-2与组合梁2的预制混凝土桥面板2-2紧固连接为一体,所述现浇混凝土桥面板1-2与预制混凝土桥面板2-2的宽度相同。
如图2所示,所述混凝土梁1中的两道所述混凝土梁肋1-1均呈竖直向布设。所述混凝土梁1与组合梁2连接的一端为结合端且其另一端为外端。实际施工时,可以根据具体需要,对前后相邻两道所述混凝土横梁1-3之间的间距以及各道混凝土横梁1-3的宽度进行相应调整。实际施工非常简便。
实际施工过程中,混凝土梁1采用双边肋断面,因而适用于桥梁宽度在30m以内的斜拉桥,其构造简单,混凝土施工方便,施工速度快,并且混凝土梁1的外侧可加悬臂作为人行道。且与混凝土箱梁相比,混凝土保湿、养护时间较短。
两道所述钢主梁2-1的布设位置分别与所述混凝土梁1中的两道所述混凝土梁肋1-1的布设位置相对应。因而,所述混凝土梁1与组合梁2之间的连接方便,并且连接质量易于保证。
本实施例中,所述钢横梁2-4包括横梁钢顶板2-43、位于横梁钢顶板2-43下方的横梁钢底板2-44和连接于横梁钢顶板2-43与横梁钢底板2-44之间的钢横梁水平加劲肋2-42,所述预制混凝土桥面板2-2安装于横梁钢顶板2-43上,两道所述钢主梁2-1的钢主梁底板2-12均固定在横梁钢底板2-44上;所述横梁钢顶板2-43与横梁钢底板2-44之间还设置有多道钢横梁竖向加劲肋2-41,多道所述钢横梁竖向加劲肋2-41呈均竖直向布设且其均与钢横梁水平加劲肋2-42呈垂直布设,多道所述钢横梁竖向加劲肋2-41沿横桥向由左至右布设。
所述钢横梁水平加劲肋2-42和钢横梁水平加劲肋2-42呈交错布设。实际施工时,所述钢横梁水平加劲肋2-42的数量为一道,且钢横梁水平加劲肋2-42通过多道所述钢横梁竖向加劲肋2-41分隔为多个肋板节段。
同时,所述钢主梁2-1还包括多道由上至下布设的钢主梁纵向加劲肋2-14和多道沿纵桥向由前至后布设在主梁钢腹板2-13外侧的钢主梁竖向加劲肋2-15,多道所述钢主梁纵向加劲肋2-14均与主梁钢腹板2-13呈垂直布设且其均位于主梁钢腹板2-13外侧,多道所述钢主梁纵向加劲肋2-14均沿纵桥向布设且其呈平行布设;多道所述钢主梁竖向加劲肋2-15均呈竖向布设,多道所述钢主梁竖向加劲肋2-15均沿横桥向布设且其均连接于钢主梁顶板2-11与钢主梁底板2-12之间,每道所述钢主梁纵向加劲肋2-14均通过多道所述钢主梁竖向加劲肋2-15分隔为多个加劲肋节段。
本实施例中,多道所述钢主梁纵向加劲肋2-14的结构和尺寸均相同且其均为长条形肋板,多道所述钢主梁竖向加劲肋2-15的结构和尺寸均相同且其均为长方形肋板,所述钢主梁纵向加劲肋2-14的宽度小于钢主梁竖向加劲肋2-15的宽度。
所述钢横梁水平加劲肋2-42和钢横梁水平加劲肋2-42均为矩形钢板,所述钢横梁水平加劲肋2-42的横截面形状为弧形且其形状与预制混凝土桥面板2-2的形状相同。
本实施例中,所述钢主梁顶板2-11的上表面至钢主梁底板2-12下表面之间的距离为2120mm。所述钢横梁水平加劲肋2-42的数量为两道,两道所述钢横梁水平加劲肋2-42分别为上钢横梁水平加劲肋和位于所述上钢横梁水平加劲肋下方的下钢横梁水平加劲肋。其中,所述上钢横梁水平加劲肋与钢主梁顶板2-11之间、所述下钢横梁水平加劲肋与钢主梁底板2-12之间以及两道所述钢横梁水平加劲肋2-42之间的间距均为650mm。
实际使用过程中,如图3所示的组合梁2采用通过多道钢横梁2-4将两道工字形的钢主梁2-1连接为一体,结构受力明确,构造简单,实际加工及连接简易,加工精度要求低,并且后期检测及防腐养护均非常简单。同时,与封闭的钢箱梁相比,不需要内部长期除湿、养护;预制混凝土桥面板2-2采用混凝土,便于与沥青混凝土铺装层衔接,桥面养护容易,技术要求低。
如图3所示,本实施例中,所述结合段钢腹板3-1由上部腹板和位于所述上部腹板下方的下部腹板组成,所述上部腹板位于后承压板3-3上方且其为直角梯形,所述下部腹板为长方形;所述上部腹板的上部长度与所述顶板伸入段的长度相同;所述上部腹板的下部宽度与所述下部腹板的长度均与后承压板3-3和前承压板3-2之间的间距相同,所述下部腹板的宽度与后承压板3-3高度相同。
实际布设安装时,多个所述腹板剪力钉3-6均呈水平向布设且其分多排多列布设。本实施例中,所述顶板伸入段的形状为等腰梯形。
本实施例中,所述前承压板3-2和后承压板3-3分别位于结合段钢腹板3-1的前后两侧,多个所述腹板剪力钉3-6均位于结合段钢腹板3-1后部,所述结合段钢腹板3-1上安装腹板剪力钉3-6的区域为剪力钉布设区。所述结合段钢腹板3-1上开有多个通孔3-5,所述结合段钢腹板3-1上开设通孔3-5的区域为开孔区,所述开孔区位于所述剪力钉布设区的前侧和下方。
本实施例中,多个所述底板剪力钉3-4均呈竖直向布设。
同时,所述顶板伸入段上开有多个排气孔。
实际加工时,多个所述排气孔呈均匀布设,所述排气孔为直径为Φ5mm~Φ10mm的圆孔相邻两个所述排气孔之间的间距为15cm~25cm。
本实施例中,所述腹板剪力钉3-6与结合段钢腹板3-1之间以及底板剪力钉3-4与所述底板伸入段之间均以焊接方式固定连接。
实际施工时,所述顶板伸入段的长度为所述底板伸入段的长度为L2=(1.8~2.5)×H,所述后承压板3-3的高度为其中H为钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12之间的间距且其为前承压板3-2的高度。实际加工时,所述前承压板3-2和后承压板3-3的板厚均为40mm~60mm,所述结合段钢腹板3-1的板厚为30mm~50mm,所述前承压板3-2的高度为1800mm~2300mm,所述后承压板3-3的高度为800mm~900mm。所述顶板伸入段的长度为400mm~700mm,所述底板伸入段的长度为2800mm~3500mm。
本实施例中,所述前承压板3-2和后承压板3-3的板厚均为50mm,结合段钢腹板3-1的板厚为40mm,所述前承压板3-2的高度为2030mm,所述后承压板3-3的高度为850mm。所述顶板伸入段的长度为600mm,所述底板伸入段的长度为3000mm。实际加工时,可根据具体需要,对前承压板3-2和后承压板3-3的板厚和高度、结合段钢腹板3-1的板厚以及所述顶板伸入段和底板伸入段的长度分别进行相应调整。
所述钢主梁顶板2-11中位于所述顶板伸入段后侧的节段为顶板过渡段,所述顶板过渡段的长度为1000mm~2000mm,所述顶板伸入段和所述顶板过渡段上均设置有多个顶板剪力钉3-9。所述顶板伸入段上的顶板剪力钉3-9浇筑于现浇混凝土桥面板1-2内,所述顶板过渡段上的顶板剪力钉3-9固定在预制混凝土桥面板2-2内。本实施例中,所述顶板过渡段的长度为1500mm,所述顶板剪力钉3-9与底板剪力钉3-4呈平行布设。并且,所述顶板剪力钉3-9呈竖直向布设。
本实施例中,所述顶板伸入段和所述顶板过渡段上所设置的所有顶板剪力钉3-9呈均匀布设,相邻两个所述顶板剪力钉3-9之间的间距与相邻两个所述底板剪力钉3-4之间的间距均相同。相邻两个所述顶板剪力钉3-9之间以及相邻两个所述底板剪力钉3-4之间的间距均为25cm。
实际施工时,可根据具体需要,对相邻两个所述顶板剪力钉3-9之间以及相邻两个所述底板剪力钉3-4之间的间距进行相应调整。
本实施例中,所述钢主梁底板2-12中位于所述顶板过渡段正下方的节段为底板过渡段,所述顶板过渡段和所述底板过渡为所述组合梁2的过渡段。所述顶板过渡段与底板过渡段之间为钢主梁竖向加劲肋2-15的加密布设区,安装在所述顶板过渡段与所述底板过渡段之间的钢主梁竖向加劲肋2-15的密度较大。
由上述内容可知,所述组合梁2的过渡段采用剪力钉与混凝土结合的方式进行加固。所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构采用前后承压板时连接构造,并且前承压板3-2和后承压板3-3之间的节段采用采用剪力钉和开孔两种方式进行加固。
实际加工时,多个所述通孔3-5分多排多列布设,并且多个所述底板剪力钉3-4分多排多列布设。多个所述通孔3-5呈均匀布设,多个所述腹板剪力钉3-6呈均匀布设,多个所述底板剪力钉3-4呈均匀布设。并且,相邻两个所述通孔3-5之间的间距与相邻两个所述腹板剪力钉3-6之间的间距相同。本实施例中,多个所述通孔3-5的结构和尺寸相同且其直径均为Φ50mm。
本实施例中,所述混凝土梁1内还设置有钢筋笼。所述混凝土梁-组合梁连接结构还包括多道沿横桥向布设的普通钢筋,所述普通钢筋自通孔3-5穿过且其与所述钢筋笼紧固连接为一体。
本实施例中,所述前承压板3-2和后承压板3-3均呈竖直向布设。
如图4、图5、图6、图7和图8所示,所述混凝土梁1上下部(具体是混凝土梁肋1-1的上下部)均设置有多道沿纵桥向布设的纵向预应力筋1-11,所述纵向预应力筋1-11的一端锚固在混凝土梁1(具体是混凝土梁肋1-1)的外端和其另一端锚固在前承压板3-2上,所述前承压板3-2和后承压板3-3上均开有多个供纵向预应力筋1-11穿过的纵向预应力孔道3-8。所述混凝土梁1内设置有多道沿横桥向布设的横向预应力筋1-21,所述结合段钢腹板3-1上开有多个分别供横向预应力筋1-21穿过的横向预应力孔道3-7。
本实施例中,每道所述混凝土横梁1-3上均设置有多道沿横桥向布设的横向预应力筋。也就是说,所述横向预应力筋布设在混凝土横梁1-3内。本实施例中,每道所述混凝土横梁1-3所设置的多道所述横向预应力筋布设在同一平面上且其均位于混凝土横梁1-3的底部。所述纵向预应力筋1-11通过预应力锚具1-12锚固在前承压板3-2上。
本实施例中,所述钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12的宽度相同,所述钢主梁顶板2-11位于钢主梁底板2-12的正上方且二者呈平行布设,所述主梁钢腹板2-13位于钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12之间的中部,所述主梁钢腹板2-13与钢主梁顶板2-11呈垂直布设;所述前承压板3-2和后承压板3-3均为矩形板且二者的宽度均与钢主梁顶板2-11的宽度相同。
实际施工时,对所述组合梁段进行施工时,先拼装钢主梁2-1和钢横梁2-4,之后再安装预制混凝土桥面板2-2,并在钢主梁2-1上剪力钉布设区域的湿接缝(即混凝土湿接缝2-21)内浇注微膨胀混凝土。
对混合梁斜拉桥用结合段构造进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、施工支架搭设:在施工现场,对当前所施工结合段3的施工支架进行搭设。
所述结合段3为连接于混凝土梁1与组合梁2之间的混凝土梁-组合梁连接结构。所述组合梁2中的钢主梁2-1沿纵桥向方向由多个钢主梁段拼装而成,
多个所述钢主梁段中与混凝土梁1连接的钢主梁段为结合段钢主梁段;所述混凝土梁1沿纵桥向方向由多个混凝土梁段拼装而成,多个所述混凝土梁段中与组合梁2连接的混凝土梁段为结合段混凝土梁段。
本实施例中,所示施工支架为膺架。
步骤二、钢结构吊装:将预先加工完成的前承压板3-2、后承压板3-3和结合段钢腹板3-1均吊装至步骤一中所述施工支架上。
步骤三、混凝土梁-组合梁连接结构施工:对所述结合段混凝土梁段进行混凝土浇注之前,对当前所施工的混凝土梁-组合梁连接结构进行施工;
对所述混凝土梁-组合梁连接结构进行施工时,先将所述结合段钢主梁段的钢主梁顶板2-11和钢主梁底板2-12均插入至对所述结合段混凝土梁段进行成型施工的成型模板内,并对步骤二中吊装至所述施工支架上的前承压板3-2、后承压板3-3和结合段钢腹板3-1分别进行安装;同时,在所述底板伸入段上布设多个底板剪力钉3-4,并在结合段钢腹板3-1上安装多个腹板剪力钉3-6;
步骤四、混凝土浇注:对所述结合段钢主梁段进行混凝土浇注施工,便完成结合段3的施工过程。
本实施例中,步骤四中混凝土浇注之前,还需在结合段钢腹板3-1上的各横向预应力孔道3-7内均安装横向预应力筋,并将混凝土梁肋1-1内所设置的纵向预应力筋1-11从后承压板3-3和前承压板3-2上穿出后再锚固在前承压板3-2上。
步骤四中所浇注混凝土强度达到设计强度的90%以上后,对横向预应力筋和纵向预应力筋1-11进行张拉。
本实施例中,步骤四中混凝土浇注之前,还需对所述结合段混凝土梁段内所设置的钢筋笼进行绑扎。
实际施工时,所述结合段3的位置选取非常简便。所述结合段3既可以位于所述边跨,也可以位于所述中跨(也称主跨)上。由于所述结合段3采用施工支架进行施工,因而结合段3的具体位置取决于实际施工条件,具体是施工现场可供搭设施工支架的位置而定。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:包括连接于混凝土梁(1)与组合梁(2)之间的混凝土梁-组合梁连接结构,所述组合梁(2)包括沿纵桥向布设的钢主梁(2-1);所述钢主梁(2-1)的横截面形状为工字形且其包括钢主梁顶板(2-11)、位于钢主梁顶板(2-11)下方的钢主梁底板(2-12)和连接于钢主梁顶板(2-11)与钢主梁底板(2-12)之间的主梁钢腹板(2-13),所述钢主梁顶板(2-11)、钢主梁底板(2-12)和主梁钢腹板(2-13)均沿纵桥向布设;所述钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)均伸入至混凝土梁(1)内,所述钢主梁顶板(2-11)伸入至混凝土梁(1)内的节段为顶板伸入段,所述钢主梁底板(2-12)伸入至混凝土梁(1)内的节段为底板伸入段,所述顶板伸入段的长度小于所述底板伸入段的长度;所述混凝土梁-组合梁连接结构包括位于所述底板伸入段前后两端上方的前承压板(3-2)和后承压板(3-3)以及连接于前承压板(3-2)与后承压板(3-3)之间的结合段钢腹板(3-1),所述前承压板(3-2)的高度与钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)的间距相同且其位于钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)之间,所述后承压板(3-3)和前承压板(3-2)均沿横桥向布设,所述结合段钢腹板(3-1)沿纵桥向布设,且后承压板(3-3)的高度小于前承压板(3-2)的高度;所述结合段钢腹板(3-1)的左右两侧均安装有多个腹板剪力钉(3-6),多个所述腹板剪力钉(3-6)均沿横桥向布设且其均浇筑于混凝土梁(1)内,所述底板伸入段上设置有多个底板剪力钉(3-4),多个所述底板剪力钉(3-4)均浇筑于混凝土梁(1)内。
2.按照权利要求1所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述混凝土梁(1)为双边肋梁,所述双边肋梁包括两道沿纵桥向布设的混凝土梁肋(1-1),两道所述混凝土梁肋(1-1)呈左右对称布设;所述组合梁(2)中钢主梁(2-1)的数量为两道,两道所述钢主梁(2-1)呈左右对称布设且二者通过多道钢横梁(2-4)连接为一体并形成组合梁梁体,多道所述钢横梁(2-4)均沿横桥向布设且其沿纵桥向由前至后连接于两道所述钢主梁(2-1)之间;所述混凝土梁-组合梁连接结构为混凝土梁肋-钢主梁连接结构,所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构的数量为两个,两个所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构呈左右对称布设且二者分别连接于混凝土梁(1)的两道混凝土梁肋(1-1)与组合梁(2)的两道钢主梁(2-1)之间;所述顶板伸入段和所述底板伸入段均位于混凝土梁肋(1-1)内,多个所述腹板剪力钉(3-6)和多个所述底板剪力钉(3-4)均浇筑于混凝土梁肋(1-1)内。
3.按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述组合梁梁体上铺装有预制混凝土桥面板(2-2);所述预制混凝土桥面板(2-2)的左右两侧均设置有一道呈纵桥向布设的混凝土湿接缝(2-21),两道所述混凝土湿接缝(2-21)分别位于两个所述钢主梁(2-1)上方;所述预制混凝土桥面板(2-2)通过两道所述混凝土湿接缝(2-21)分为中部桥面板和两个分别位于所述中部桥面板左右两侧的侧部桥面板,两个所述钢主梁(2-1)的钢主梁顶板(2-11)上部均设置有多个钢主梁顶部剪力钉(2-111),多个所述钢主梁顶部剪力钉(2-111)均呈竖直向布设且其均位于混凝土湿接缝(2-21)内。
4.按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述结合段钢腹板(3-1)由上部腹板和位于所述上部腹板下方的下部腹板组成,所述上部腹板位于后承压板(3-3)上方且其为直角梯形,所述下部腹板为长方形;所述上部腹板的上部长度与所述顶板伸入段的长度相同;所述上部腹板的下部宽度与所述下部腹板的长度均与后承压板(3-3)和前承压板(3-2)之间的间距相同,所述下部腹板的宽度与后承压板(3-3)高度相同。
5.按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述顶板伸入段的长度为所述底板伸入段的长度为L2=(1.8~2.5)×H,所述后承压板(3-3)的高度为其中H为钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)之间的间距且其为前承压板(3-2)的高度。
6.按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述前承压板(3-2)和后承压板(3-3)分别位于结合段钢腹板(3-1)的前后两侧,多个所述腹板剪力钉(3-6)均位于结合段钢腹板(3-1)后部,所述结合段钢腹板(3-1)上安装腹板剪力钉(3-6)的区域为剪力钉布设区;所述结合段钢腹板(3-1)上开有多个通孔(3-5),所述结合段钢腹板(3-1)上开设通孔(3-5)的区域为开孔区,所述开孔区位于所述剪力钉布设区的前侧和下方。
7.按照权利要求6所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述混凝土梁(1)内设置有钢筋笼;所述混凝土梁-组合梁连接结构还包括多道沿横桥向布设的普通钢筋,所述普通钢筋自通孔(3-5)穿过且其与所述钢筋笼紧固连接为一体;所述混凝土梁(1)上下部均设置有多道沿纵桥向布设的纵向预应力筋(1-11),所述纵向预应力筋(1-11)的一端锚固在混凝土梁(1)的外端和其另一端锚固在前承压板(3-2)上,所述前承压板(3-2)和后承压板(3-3)上均开有多个供纵向预应力筋(1-11)穿过的纵向预应力孔道(3-8);所述混凝土梁(1)内设置有多道沿横桥向布设的横向预应力筋(1-21),所述结合段钢腹板(3-1)上开有多个分别供横向预应力筋(1-21)穿过的横向预应力孔道(3-7)。
8.按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述前承压板(3-2)和后承压板(3-3)均呈竖直向布设,多个所述底板剪力钉(3-4)均呈竖直向布设;所述钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)的宽度相同,所述钢主梁顶板(2-11)位于钢主梁底板(2-12)的正上方且二者呈平行布设,所述主梁钢腹板(2-13)位于钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)之间的中部,所述主梁钢腹板(2-13)与钢主梁顶板(2-11)呈垂直布设;所述前承压板(3-2)和后承压板(3-3)均为矩形板且二者的宽度均与钢主梁顶板(2-11)的宽度相同。
9.按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造,其特征在于:所述顶板伸入段上开有多个排气孔;所述钢主梁顶板(2-11)中位于所述顶板伸入段后侧的节段为顶板过渡段,所述顶板过渡段的长度为1000mm~2000mm,所述顶板伸入段和所述顶板过渡段上均设置有多个顶板剪力钉(3-9),所述顶板剪力钉(3-9)与底板剪力钉(3-4)呈平行布设。
10.一种如权利要求1所述结合段构造的施工方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、施工支架搭设:在施工现场,对当前所施工结合段(3)的施工支架进行搭设;
所述结合段(3)为连接于混凝土梁(1)与组合梁(2)之间的混凝土梁-组合梁连接结构;所述组合梁(2)中的钢主梁(2-1)沿纵桥向方向由多个钢主梁段拼装而成,多个所述钢主梁段中与混凝土梁(1)连接的钢主梁段为结合段钢主梁段;所述混凝土梁(1)沿纵桥向方向由多个混凝土梁段拼装而成,多个所述混凝土梁段中与组合梁(2)连接的混凝土梁段为结合段混凝土梁段;
步骤二、钢结构吊装:将预先加工完成的前承压板(3-2)、后承压板(3-3)和结合段钢腹板(3-1)均吊装至步骤一中所述施工支架上;
步骤三、混凝土梁-组合梁连接结构施工:对所述结合段混凝土梁段进行混凝土浇注之前,对当前所施工的混凝土梁-组合梁连接结构进行施工;
对所述混凝土梁-组合梁连接结构进行施工时,先将所述结合段钢主梁段的钢主梁顶板(2-11)和钢主梁底板(2-12)均插入至对所述结合段混凝土梁段进行成型施工的成型模板内,并对步骤二中吊装至所述施工支架上的前承压板(3-2)、后承压板(3-3)和结合段钢腹板(3-1)分别进行安装;同时,在所述底板伸入段上布设多个底板剪力钉(3-4),并在结合段钢腹板(3-1)上安装多个腹板剪力钉(3-6);
步骤四、混凝土浇注:对所述结合段钢主梁段进行混凝土浇注施工,便完成结合段(3)的施工过程。
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