CN104674643A - 预应力钢桁架桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力钢桁架桥，其特征在于：包括上部受力钢桁架结构；上部受力钢桁架结构具有桁架片、桥面横向分配梁、桥面钢板、斜撑、横向联系、支点型钢、钢绞线及配套锚具；桁架片、桥面横向分配梁、桥面钢板、斜撑、横向联系通过焊接构成整个钢桁架结构的主体部分；桥面钢板上固定安装钢管栏杆。本发明所述的预应力钢桁架桥安装架设施工操作简易、方便的模块化钢桁架桥。通过在钢桁架底部张拉钢绞线对受拉区桁架杆件施加预压应力，可以减小结构受载变形量，消除卸载后的残余变形，帮助结构弹性复原，达到增大跨越能力，提高承载力，提高安全系数的目的。

Description

预应力钢桁架桥

技术领域

本发明涉及钢架桥领域，尤其是一种预应力钢桁架桥。

背景技术

钢桁架桥按桥面位置的不同，可分为上承式钢桁架桥和下承式钢桁架桥；上承式钢桁架桥桥面位于主桁架上部，下承式钢桁架桥桥面位于主桁架下部。钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好、自重轻，普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。

相比较我国当前100m左右跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性：1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，钢桁架自重轻、承载力高可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁；2.施工周期短，速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推、吊装和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一；3.随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为高强延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。

目前，国内外钢结构桥梁多以箱型梁桥为主，而临时应急性桥梁多采用贝雷构件组合成的装配式公路钢桥；对于跨径较大的单、双车道桥梁，选用箱型梁显然是不经济的，而贝雷梁桥主要适合于单车道、中短跨径而且荷载不大的临时性应急桥梁。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种预应力钢桁架桥，安装架设施工操作简易、方便的模块化钢桁架桥。钢桁架杆件虽强度高但往往因为整体变形过大而限制了承载或跨越能力，预应力钢桁架有效地解决了结构的变形问题，从而提高结构的承载或跨越能力。

本发明是这样实现的，构造一种预应力钢桁架桥，其特征在于：包括上部受力钢桁架结构；上部受力钢桁架结构具有桁架片、桥面横向分配梁、桥面钢板、斜撑、横向联系、支点型钢、标准强度1860Mpa∅15.24高强低松弛钢绞线及配套锚具；桁架片、桥面横向分配梁、桥面钢板、斜撑、横向联系通过焊接构成整个钢桁架结构的主体部分；桥面钢板上固定安装钢管栏杆。

根据本发明所述预应力钢桁架桥，其特征在于：

便桥桁架片由2[22a槽钢、2[18a槽钢、∠75X50X5mm和∅15mm钢管焊接而成（均为Q235钢），按110cm间距布置4片；

横向分配梁为2[14a槽钢按40cm间距布置焊接，横向分配梁上铺设1cm厚桥面钢板形成桥面（均为Q235钢）；

斜撑为□75×50×5mm与整个桁架焊接（均为Q235钢），布置间距200~400cm；

桁架底部横向联系为∠75×50×5mm与桁架焊接（均为Q235钢），布置间距200cm。

根据本发明所述预应力钢桁架桥，其特征在于：桁架片对应的端部结构为：钢绞线通过∠75X50X5mm与[22a形成的孔道，并通过锚板、锚垫板固定，并采用孔道内压注水泥浆防锈蚀和环氧砂浆锚封；该端部结构的下端设有2[14a横联、2[14a支垫；锚固端300mm范围焊接10mm厚加强钢板；支点焊接10mm厚加强钢板。

根据本发明所述预应力钢桁架桥，其特征在于：钢桁架结构总长3360.00cm，两支点间距3000.00cm，受力桁架高度187.00cm，桥面宽450.00cm，钢管栏杆高120.00cm。

根据本发明所述预应力钢桁架桥，其特征在于：所述预应力钢桁架桥还包括：

下部桥台与基础：便桥下部采用C25混凝土扩大基础和重力式桥台，分别设置于岸边和河床漫滩中，基础嵌入中风化岩层>1m；

便桥引道：桥台台背通过回填碎、片石和设置钢筋混凝土搭板形成引道与两岸地方村道连接；叙永岸台背路基底部设置3根圆管涵辅助泄洪，路基边坡采用M7.5浆砌片石护坡。

根据本发明所述预应力钢桁架桥，其特征在于：主要施工程序

加工场地平整、备料→加工焊接桁架片→安装桁架片→安装剪刀撑、横向联系、分配梁→检查接头（焊缝）→穿钢绞线张拉→等待（观察）24小时→检查各部位接头无异样→压浆、封锚→铺桥板及桥面系施工→分级荷载试验→涂刷防锈漆→投入使用；

a、连接焊缝厚度不小于较薄构件的0.8倍，焊条应与母材匹配及符合《钢结构焊接规范》GB50661-2011的相关规定；

b、张拉施工时由中间向两边对称张拉，每张拉完一束应检查桁架接头等部位，确保无异样后再继续施工；

c、张拉施工过程中连续观察跨中最大上扰度变化情况，总的上扰度应控制在5mm以内，否则应暂停施工；

d、分级荷载试验：

在跨中10m范围内布置总重50T荷载，可采用吊装钢材等材料配重，加载程序：①吊装总重的60%观察两小时无异样→②加载至总重的80%观察两小时无异样→③加载至100%观察24小时→④卸载；

荷载试验过程中连续观察跨中下扰度，总下扰度控制值60mm，接近此值时应停止加载；

e、便桥使用应实行单车通行管理，车载总重不大于40T，控制车速<5Km/t。

本发明的优点在于：本发明所述一种预应力钢桁架桥，上部受力钢桁架结构具有桁架片、桥面横向分配梁、桥面钢板、斜撑、横向联系、支点型钢、钢绞线及配套锚具；桁架片、桥面横向分配梁、桥面钢板、斜撑、横向联系通过焊接构成整个钢桁架结构的主体部分；安装架设施工操作简易、方便的模块化钢桁架桥。通过在钢桁架底部张拉钢绞线对受拉区桁架杆件施加预压应力，可以减小结构受载变形量，消除卸载后的残余变形，帮助结构弹性复原，达到增大跨越能力，提高承载力，提高安全系数的目的。

附图说明

图1是本发明立面布结构置图

图2是图1中Ⅰ-Ⅰ剖面图

图3是本发明桁架立面图

图4是图3中I-I剖面图

图5是图3中A处放大示意图

图6是图5中Ⅱ-Ⅱ侧面示意图（单个桁架片断面）

其中：桁架片、1，桥面横向分配梁(2[14a)、2，1cm厚桥面钢板、3，□75x50x5mm斜撑、4，锚固端横向联系(2[14a)、5，钢管栏杆、6，钢绞线、7，BM15-2锚板、8，2cm厚锚垫板、9，横联、10，支垫（2[14a）、11，锚固端10mm加强钢板、12，挡块、13，1cm厚预埋钢板、14，环氧砂浆锚封、15，2[22a槽钢（纵梁）、16，[18a槽钢（斜杆）、17，10mm厚支点加劲钢板、18，间距100cm∠75x50x5mm孔道加劲勒、19, ∅15mm压浆嘴、20, ∠75X50X5成孔、21。

具体实施方式

下面将结合附图1-6对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明在此提供一种预应力钢桁架桥，按照以下方式予以实施：如图所示所述预应力钢桁架桥包括上部受力钢桁架结构；上部受力钢桁架结构具有桁架片1、桥面横向分配梁（2[14a横向分配梁，布置间距40cm）2、桥面钢板3、斜撑4、横向联系5、支点型钢、钢绞线及配套锚具；桁架片1、桥面横向分配梁2、桥面钢板3、斜撑4、横向联系5通过焊接构成整个钢桁架结构的主体部分；桥面钢板3上固定安装钢管栏杆6。所述预应力钢桁架桥，钢桁架结构总长3360.00cm，两支点间距3000.00cm，受力桁架高度187.00cm，桥面宽450.00cm，钢管栏杆6高120.00cm。

所述预应力钢桁架桥，便桥桁架片1由2[22a槽钢16、2[18a槽钢17、∠75X50X5mm21和￠15mm钢管（压浆嘴20）焊接而成，按110cm间距布置4片；横向分配梁2为2[14a槽钢按40cm间距布置焊接，横向分配梁2上铺设1cm厚桥面钢板3形成桥面；斜撑4为□75×50×5mm与整个桁架焊接，布置间距200~400cm；桁架底部横向联系5为∠75×50×5mm与桁架焊接，布置间距200cm。

所述预应力钢桁架桥，桁架片1的对应的端部结构钢绞线7通过孔道内压注水泥浆防锈蚀和锚板8、锚垫板9固定，并采用环氧砂浆锚封15；该端部结构的下端设有2[14a横联10、2[14a支垫11；锚固端300mm范围焊接10mm厚加强钢板12；支点焊接10mm厚加强钢板18。

所述预应力钢桁架桥，所述预应力钢桁架桥还包括

下部桥台与基础：便桥下部采用C25混凝土扩大基础和重力式桥台，分别设置于岸边和河床漫滩中，基础嵌入中风化岩层>1m；

便桥引道：桥台台背通过回填碎、片石和设置钢筋混凝土搭板形成引道与两岸地方村道连接；叙永岸台背路基底部设置3根圆管涵辅助泄洪，路基边坡采用M7.5浆砌片石护坡。

本发明所述预应力钢桁架桥，主要施工程序包括：

加工场地平整、备料→加工焊接桁架片→安装桁架片→安装剪刀撑、横向联系、分配梁→检查接头（焊缝）→穿钢绞线张拉→等待（观察）24小时→检查各部位接头无异样→压浆、封锚→铺桥板及桥面系施工→分级荷载试验→涂刷防锈漆→投入使用。

连接焊缝厚度不小于较薄构件的0.8倍，焊条应与母材匹配及符合《钢结构焊接规范》GB50661-2011的相关规定；

张拉施工时由中间向两边对称张拉，每张拉完一束应检查桁架接头等部位，确保无异样后再继续施工；

张拉施工过程中连续观察跨中最大上扰度变化情况，总的上扰度应控制在5mm以内，否则应暂停施工；

分级荷载试验：

在跨中10m范围内布置总重50T荷载，可采用吊装钢材等材料配重，加载程序：①吊装总重的60%观察两小时无异样→②加载至总重的80%观察两小时无异样→③加载至100%观察24小时→④卸载。

荷载试验过程中连续观察跨中下扰度，总下扰度控制值60mm，接近此值时应停止加载。

便桥使用应实行单车通行管理，车载总重不大于40T，控制车速<5Km/t。

试验实施例：

宜叙高速C6分部硐底河大桥（K32+130）跨越硐底河，因现有的交通条件限制，桥梁施工用材料、设备等不能直接运输至叙永岸施工现场，硐底河大桥的施工受到严重制约。为确保工程的正常开展，项目部通过在大桥桥位下游110处架设一座临时钢便桥跨越硐底河形成运输通道，以满足工程的施工需要；便桥使用期限为2014年12月~2015年5月，共6个月。

1、桥位主要水文、地质情况

硐底河为长江二级支流，河水涨落迅速，水流坡度1.6%₀河床断面呈“U”字型，每年10月~次年5月为低水位期，桥位河床水深0.6~1.8m，流速约1.5m/s，6月~9月受地区和上游降雨量影响较大，最大水深约3.2m，最大流速约3.0m/s，最大流量约120m³/s；便桥处河床宽约45m，河床变迁不明显；地区最大风力6级，最大风速14m/s。

桥位河床地质主要由50~100cm厚强风化灰岩（[f_ao]=350KPa）和中风化灰岩（[f_ao]=1500KPa）组成，便桥两岸表层地质主要由粉质粘土和块石土覆盖（[f_ao]=180~250KPa）。

2、钢便桥设计与验算依据

2.1.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

2.2.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

2.3.《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

2.4.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

2.5.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

2.6.《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370-2007）

2.7.《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2003）

2.8.《宜叙高速公路二阶段施工图》

2.9《宜叙高速公路C6分部硐底河钢便桥施工构造图》。

钢便桥验算情况：

（1）注要验算项目及结果

验算荷载等级：公路-II级；

桥跨钢结构在自重和预应力荷载作用下各部件应力情况满足规范要求；

桥跨钢结构，整体性验算采用车道荷载，局部（偏载）验算采用车辆荷载并同时布置人群荷载对结构进行移动荷载分析，各部件应力与变形情况符合规范要求；

地基承载力验算符合规范要求；

桥台抗倾覆稳定性验算符合规范要求。

（2）验算结果汇总表

本发明便桥使用期限：6个月，验算汽车荷载-公路Ⅱ级；实行单车通行管理，通行车载<40吨，限速5km/小时；便桥主要为硐底河大桥叙永岸施工材料、设备运输使用，跨越硐底河，跨径3360cm；便桥上部构造采用型钢焊接形成受力桁架，并在桁架底部施加预压应力，桁架部分均为Q235钢材，预应力材料采用标准强度1860MPa的∅15.24高强低松弛钢绞线及BM15-2配套锚具；基础及桥台采用C25砼，基础嵌入中风化岩层>1m；固定宜宾岸桁架支点，叙永岸桁架支垫保持自由，桁架与台背间留5cm伸缩缝；采用片、碎石台背回填，叙永岸河滩路基设浆砌片石护坡，低部设置3排涵管辅助泄洪。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种预应力钢桁架桥，其特征在于：包括上部受力钢桁架结构；上部受力钢桁架结构具有桁架片（1）、桥面横向分配梁（2）、桥面钢板（3）、斜撑（4）、横向联系（5）、支点型钢、钢绞线及配套锚具；桁架片（1）、桥面横向分配梁（2）、桥面钢板（3）、斜撑（4）、横向联系（5）通过焊接构成整个钢桁架结构的主体部分；桥面钢板（3）上固定安装钢管栏杆（6）。

2.根据权利要求1所述预应力钢桁架桥，其特征在于：

便桥桁架片（1）由2[22a槽钢（16）、[18a槽钢（17）、∠75X50X5mm（21）和￠15mm钢管（20）焊接而成，按110cm间距布置4片；

横向分配梁（2）为2[14a槽钢按40cm间距布置焊接，横向分配梁（2）上铺设1cm厚桥面钢板（3）形成桥面；

斜撑（4）为□75×50×5mm与整个桁架焊接，布置间距200~400cm；桁架底部横向联系（5）为∠75X50X5mm与桁架焊接，布置间距200cm。

3.根据权利要求1所述预应力钢桁架桥，其特征在于：桁架片（1）对应的端部结构为：钢绞线（7）通过∠75X50X5mm（21）与2[22a槽钢（16）形成的孔道，通过锚板（8）、锚垫板（9）固定，并采用孔道内压注水泥浆防锈蚀和环氧砂浆锚封；该端部结构的下端设有2[14a横联（10）、2[14a支垫（11）；锚固端300mm范围焊接10mm厚加强钢板（12）；支点焊接10mm厚加强钢板（18）。

4.根据权利要求1所述预应力钢桁架桥，其特征在于：钢桁架结构总长3360.00cm，两支点间距3000.00cm，受力桁架高度187.00cm，桥面宽450.00cm，钢管栏杆（6）高120.00cm。

5.根据权利要求1所述预应力钢桁架桥，其特征在于：所述预应力钢桁架桥还包括下部桥台与基础、便桥引道；

下部桥台与基础：便桥下部采用C25混凝土扩大基础和重力式桥台，分别设置于岸边和河床漫滩中，基础嵌入中风化岩层>1m；便桥引道：桥台台背通过回填碎、片石和设置钢筋混凝土搭板形成引道与两岸地方村道连接；叙永岸台背路基底部设置3根圆管涵辅助泄洪，路基边坡采用M7.5浆砌片石护坡。

6.根据权利要求1所述预应力钢桁架桥，其特征在于：主要施工程序为：

加工场地平整、备料→加工焊接桁架片→安装桁架片→安装剪刀撑、横向联系、分配梁→检查接头（焊缝）→穿钢绞线张拉→等待（观察）24小时→检查各部位接头无异样→压浆、封锚→铺桥板及桥面系施工→分级荷载试验→涂刷防锈漆→投入使用；

a、连接焊缝厚度不小于较薄构件的0.8倍，焊条应与母材匹配及符合《钢结构焊接规范》GB50661-2011的相关规定；

b、张拉施工时由中间向两边对称张拉，每张拉完一束应检查桁架接头等部位，确保无异样后再继续施工；

c、张拉施工过程中连续观察跨中最大上扰度变化情况，总的上扰度应控制在5mm以内，否则应暂停施工；

d、分级荷载试验：

在跨中10m范围内布置总重50T荷载，可采用吊装钢材、沙袋方式配重，加载程序：①吊装总重的60%观察两小时无异样→②加载至总重的80%观察两小时无异样→③加载至100%观察24小时→④卸载；

荷载试验过程中连续观察跨中下扰度，总下扰度控制值60mm，接近此值时应停止加载；

e、便桥使用应实行单车通行管理，车载总重不大于40T，控制车速<5Km/t。