CN105178165B - 受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥及其施工方法，连续刚构桥包括桥墩、桥台、钢筋混凝土主梁及桥面，所述主梁的墩顶负弯矩区段为箱形截面梁结构，所述主梁的正弯矩区段为Π形截面梁结构，正弯矩区段梁肋的底面设置有与箍筋固定连接的钢板增强层；并且所述主梁由均匀掺有柔性纤维的复合混凝土浇注而成；本发明既施工简单、受力明确，又能满足混凝土桥梁耐久性所需要的抗裂和阻裂性要求，使其适宜应用于难以用预应力布束来克服混凝土受拉开裂的中、小跨径的弯、坡、斜连续刚构桥。

Description

受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁及其施工方法，特别涉及一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥及其施工方法。

背景技术

针对某些地区大纵坡、小半径平曲线的中、小跨径的弯、坡、斜连续刚构桥，为避免混凝土结构受拉开裂引起钢筋锈蚀，常规设计通常采用施加预应力的方式来抵消桥梁在荷载作用下产生的拉应力，由于中、小跨径的弯、坡、斜连续刚构桥空间力学行为复杂，即或采用平、竖、横三维弯曲的空间预应力束或长短预应力束相结合的复杂预应力布束体系，尤其是施工技术力量薄弱的山区，实际施工得到的桥梁与设计理想结构的应力分布常常存在明显的差异，从而导致桥梁出现意外变形和开裂病害。尤其是主梁负弯矩区段桥道板顶面裂缝的存在，其上沥青铺装面层使结构裂缝不易被发现并难以维修，桥面雨水易于透过桥道板顶面裂缝渗入对负弯矩主筋起到直接腐蚀作用，加之预应力钢丝对裂缝腐蚀的敏感性会使得桥梁存在耐久性问题隐患。在建桥条件和技术力量都十分有限的山区修建这种非重大桥梁的施工队伍很难满足如此高的施工技术要求，易使实际桥梁与设计理想桥梁存在明显差异而导致桥梁后期病害隐患。

因此，针对建桥条件和技术力量都十分有限的山区，就需要一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，既施工简单、受力明确，又能满足混凝土桥梁耐久性所需要的抗裂和阻裂性要求，使其适宜应用于难以用预应力布束来克服混凝土受拉开裂的中、小跨径的弯、坡、斜连续刚构桥。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，既施工简单、受力明确，又能满足混凝土桥梁耐久性所需要的抗裂和阻裂性要求，使其适宜应用于难以用预应力布束来克服混凝土受拉开裂的中、小跨径的弯、坡、斜连续刚构桥。

本发明的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，包括桥墩、桥台、钢筋混凝土主梁及桥面，所述主梁的墩顶负弯矩区段为箱形截面梁结构，所述主梁的正弯矩区段为Π形截面梁结构，正弯矩区段梁肋的底面设置有与箍筋固定连接的钢板增强层；并且所述主梁由均匀掺有柔性纤维的复合混凝土浇注而成。

进一步，所述钢板增强层与各箍筋底边以焊接方式相连。

进一步，所述柔性纤维为聚丙烯纤维，所述主梁中复合混凝土的纤维掺量为0.9kg/m³-1.2kg/m³。

进一步，所述主梁负弯矩区段的箱形截面梁结构的底边逐渐挖空过渡变化为正弯矩区段的Π形截面梁结构。

进一步，所述主梁正弯矩区段Π形截面梁结构承受拉应力区域的梁肋下部钢筋骨架两外侧表面设有带肋钢筋网。

进一步，所述主梁负弯矩区段箱形截面梁结构承受拉应力区域的顶板钢筋骨架下侧表面设有带肋钢筋网。

进一步，所述桥面包括从上往下依次设置的沥青面层、防水层和钢纤维混凝土铺装层，钢纤维混凝土铺装层内还设置有带肋钢筋网；所述钢纤维混凝土铺装层的钢纤维掺量大于2％。

进一步，所述主梁的两端与桥台之间设有伸缩缝；所述伸缩缝中的填料原料按重量份包括20-25份赤泥、6-10份氯丁橡胶、10-20份聚甲基丙烯酸甲酯、2-8份十二烷基硫酸钠、3-8份羟丙基甲基纤维素、2-6份FERRO纤维、5-10份钢纤维、4-9份正丁醇、3-7份单烷氧基焦磷酸酯、1-4份甲基三丁酮肟基硅烷、1-4份三羟甲基丙烷和0.5-3份邻苯二甲酸二异辛酯。

进一步，所述伸缩缝中的填料原料按重量份包括22份赤泥、8份氯丁橡胶、15份聚甲基丙烯酸甲酯、5份十二烷基硫酸钠、6份羟丙基甲基纤维素、4份FERRO纤维、7份钢纤维、6份正丁醇、5份单烷氧基焦磷酸酯、3份甲基三丁酮肟基硅烷、3份三羟甲基丙烷和1.5份邻苯二甲酸二异辛酯。

本发明还公开了一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥的施工方法，包括以下步骤：

A、桥梁基础及墩台施工；

B、在支架上完成正弯矩区段Π形截面梁底增强钢板的安装，安装梁肋钢筋骨架，完成增强钢板与梁肋箍筋底边的焊接，绑扎桥道板钢筋骨架，完成主梁混凝土浇筑；

C、待混凝土达到设计强度，拆除支架，完成防撞栏杆施工；

D、完成钢纤维混凝土铺装层施工；

E、待钢纤维混凝土桥面铺装层达到设计强度，完成桥面防水层、沥青面层、伸缩缝及其它附属设施施工。

本发明的有益效果：第一，本发明的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，采用在主梁正弯矩区段梁肋的底面设置钢板增强层的结构，能够明显提高主梁钢筋混凝土结构的抗裂弯矩，增大结构的负载能力和延性抗震能力，抑制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，有效提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性；主梁由均匀掺有柔性纤维的复合混凝土浇注而成，有效抑制混凝土早期细微裂缝的产生；

第二，当进一步采用在主梁正弯矩区段Π形截面梁的梁肋受拉区域的表层设置带肋钢筋网，在主梁负弯矩区段箱形截面梁的受拉区桥道板的底层设置带肋钢筋网，并在主梁顶面设置高掺量的混杂钢纤维混凝土铺装层结构，其主要采用普通钢筋混凝土施工工艺，较预应力混凝土桥梁避免了弯、坡、斜连续刚构桥复杂的预应力体系施工，克服了难以避免的由实际结构与设计理想结构偏差而引起的意外变形和开裂病害；较普通钢筋混凝土结构能够明显提高主梁的抗裂和阻裂性能，增大桥梁的负载能力和延性抗震能力，抑制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，有效提高了桥梁的安全性和耐久性；

第三，本发明公开的施工方法中，支架拆除后再在主梁顶面浇筑抗拉强度很高的混杂钢纤维混凝土铺装层，能够确保该钢纤维混凝土铺装层不开裂，从而避免了在中、小跨径的弯、坡、斜连续刚构桥中采用常规预应力混凝土结构由施工与设计偏差引起的桥道板意外裂缝对负弯矩主筋的腐蚀隐患；

第四，本发明的受拉面层复合增强的钢筋混凝土结构，根据已有的试验研究表明，其较常规钢筋混凝土结构的抗裂强度可提高1倍，复合混凝土结构的裂缝宽度同比约为普通钢筋混凝土结构的1/2-1/3，尤其适宜应用于难以用预应力布束来克服混凝土受拉开裂的复杂型混凝土结构。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的立面图；

图2为本发明的主梁的俯视图；

图3为图1中A-A剖视图；

图4为图1中B-B剖视图。

具体实施方式

实施例一

如图所示：本实施例的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，包括桥墩、桥台7、钢筋混凝土主梁1及桥面6，所述主梁1的墩顶负弯矩区段为箱形截面梁结构，所述主梁1的正弯矩区段为Π形截面梁结构，正弯矩区段梁肋的底面设置有与箍筋11固定连接的钢板增强层2；并且所述主梁1由均匀掺有柔性纤维的复合混凝土浇注而成；所述钢板增强层2与各箍筋11底边以焊接方式相连；钢板增强层2可包括钢板体及纵向固定设置在钢板体上的肋板，肋板上设有供箍筋11穿过连接孔，成桥后连接孔内的钢筋与混凝土能够有效的保证肋板与周围混凝土之间的可靠联接。

本实施例中，所述柔性纤维为聚丙烯纤维，所述主梁1中复合混凝土的纤维掺量为0.9kg/m³-1.2kg/m³；采用聚丙烯纤维可以有效的减小因为混凝土收缩徐变等产生的次内力，而良好的抗渗能力也能有效防止内部钢筋锈蚀，重要的一点是能够增强混凝土的韧性，避免混凝土在开裂后即退出工作，有效改善了桥梁结构的承载力和耐久性；具体地说，聚丙烯纤维在搅拌的过程中会乱相分布于混凝土内，所以混凝土在塑性收缩时会受到成千上万纤维丝的影响，纤维丝将能有效的抑制混凝土内部细微裂缝的发生；由于纤维的衬托作用会使混凝土内部的集料处于均匀分布的状态，这将有效减小混凝土离析现象的发生，增强了密实性；而且，采用聚丙烯纤维还能增加混凝土的保水性，减少了表面泌水，使得混凝土水化反应能够充分的进行。

本实施例中，所述主梁1负弯矩区段的箱形截面梁结构的底边逐渐挖空过渡变化为正弯矩区段的Π形截面梁结构；在正弯矩作用下，箱梁截面下缘开裂，底板混凝土不仅没参与承担拉力，还增加了整个结构的恒载重量，故在桥梁正弯矩区段内采用Π形截面梁结构，可在保证桥梁有效承载的基础上减轻桥梁重量，简化施工工艺。

本实施例中，所述主梁正弯矩区段Π形截面梁结构承受拉应力区域的梁肋下部钢筋骨架两外侧表面设有带肋钢筋网5；所述主梁负弯矩区段箱形截面梁结构承受拉应力区域的顶板钢筋骨架下侧表面设有带肋钢筋网5；带肋钢筋网5由钢筋按一定的间距相互焊接而成，带肋钢筋网5能进一步增强主梁1的抗裂性能；具体地说，单根钢筋对于混凝土的增强作用为有限区域的线增强，而带肋钢筋网5则由线增强提升到面增强，带肋钢筋网5可限制混凝土裂缝的开展，可以将混凝土外侧的开口裂缝转为闭口裂缝，提高主梁1耐久性。

本实施例中，所述桥面6包括从上往下依次设置的沥青面层、防水层和钢纤维混凝土铺装层61，钢纤维混凝土铺装层61内还设置有带肋钢筋网5；所述钢纤维混凝土铺装层61的钢纤维掺量大于2％，或者也可以采用在普通钢纤维常规掺量1％的基础上，另加4-5％超细超短钢纤维的混杂钢纤维混凝土；钢纤维混凝土铺装层61中的混凝土可用C40防水混凝土，防水纤维也可采用聚丙烯纤维，其纤维掺量可为1.2kg/m³；沥青层的厚度可为5.0cm，钢纤维混凝土铺装层61的厚度可为10.0cm，防水层则采用标准的DPS防水层。

本实施例中，所述主梁1的两端与桥台7之间设有伸缩缝8；所述伸缩缝8中的填料原料按重量份包括20份赤泥、6份氯丁橡胶、10份聚甲基丙烯酸甲酯、2份十二烷基硫酸钠、3份羟丙基甲基纤维素、2份FERRO纤维、5份钢纤维、4份正丁醇、3份单烷氧基焦磷酸酯、1份甲基三丁酮肟基硅烷、1份三羟甲基丙烷和0.5份邻苯二甲酸二异辛酯；该填料原料通过赤泥与其他组分的协同作用，增强和改善伸缩缝8填料的物理力学性能，提高回弹值，通过正丁醇提高嵌缝料的机械强度和弹性，通过三羟甲基丙烷和邻苯二甲酸二异辛酯的协同作用，提高延伸性和断裂伸长率，改进柔软性，提高抗老化性和耐候性，通过采用FERRO纤维与钢纤维的协同作用，可提高填料的抗冲击能力，各物质间相互增强和促进，使伸缩缝8填料具有弹性、粘结性及耐久、耐候性，能长期经受拉伸、压缩和振动作用，粘结力强，能经受接缝处热胀冷缩反复拉伸、压缩而不被破坏以及施工方便等优点；经过测试，该组成的填料原料28d抗压强度为75MPa，28d抗折强度为6MPa，满足C55/65要求。

本实施例还公开了一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥的施工方法，包括以下步骤：

A、桥梁基础及墩台施工；桥台采用轻型式桥台，下设直径150cm单排桩，墩桩采用四柱式薄壁墩，桩基为4根直径120cm群桩基础；采用钻孔灌注桩；在工厂整体制作开孔带肋结构的钢板增强层，并进行外露部分钢板的防护涂装处理，运输至施工现场；

B、在预压过的支架上完成正弯矩区段Π形截面梁底增强钢板的安装，安装梁肋钢筋骨架，注意指定箍筋11应穿过增强钢板的相应连接孔，完成钢板增强层与梁肋箍筋11底边的焊接，绑扎桥道板钢筋骨架，完成主梁混凝土浇筑；增强钢板安装完成后即形成钢板增强层；

C、待混凝土达到设计强度，拆除支架，完成防撞栏杆施工；

D、完成钢纤维混凝土铺装层施工；

E、待钢纤维混凝土铺装层达到设计强度，完成桥面防水层、沥青面层伸缩缝及其它附属设施施工。

实施例二

本实施例与实施例一的区别仅在于伸缩缝8填料原料的组成，本实施例中，所述伸缩缝8中的填料原料按重量份包括22份赤泥、8份氯丁橡胶、15份聚甲基丙烯酸甲酯、5份十二烷基硫酸钠、6份羟丙基甲基纤维素、4份FERRO纤维、7份钢纤维、6份正丁醇、5份单烷氧基焦磷酸酯、3份甲基三丁酮肟基硅烷、3份三羟甲基丙烷和1.5份邻苯二甲酸二异辛酯；经过测试，该组成的填料原料28d抗压强度为86MPa，28d抗折强度为8MPa，满足C55/65要求。

实施例三

本实施例与实施例一、二的区别仅在于伸缩缝8填料原料的组成，本实施例中，所述伸缩缝8中的填料原料按重量份包括25份赤泥、10份氯丁橡胶、20份聚甲基丙烯酸甲酯、8份十二烷基硫酸钠、8份羟丙基甲基纤维素、6份FERRO纤维、10份钢纤维、9份正丁醇、7份单烷氧基焦磷酸酯、4份甲基三丁酮肟基硅烷、4份三羟甲基丙烷和3份邻苯二甲酸二异辛酯；经过测试，该组成的填料原料28d抗压强度为82MPa，28d抗折强度为7MPa，满足C55/65要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，包括桥墩、桥台、钢筋混凝土主梁及桥面，其特征在于：所述主梁的墩顶负弯矩区段为箱形截面梁结构，所述主梁的正弯矩区段为Π形截面梁结构，正弯矩区段梁肋的底面设置有与箍筋固定连接的钢板增强层；并且所述主梁由均匀掺有柔性纤维的复合混凝土浇注而成。

2.根据权利要求1所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述钢板增强层与各箍筋底边以焊接方式相连。

3.根据权利要求1所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述柔性纤维为聚丙烯纤维，所述主梁中复合混凝土的纤维掺量为0.9kg/m³-1.2kg/m³。

4.根据权利要求1所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述主梁负弯矩区段的箱形截面梁结构的底边逐渐挖空过渡变化为正弯矩区段的Π形截面梁结构。

5.根据权利要求1所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述主梁正弯矩区段Π形截面梁结构承受拉应力区域的梁肋下部钢筋骨架两外侧表面设有带肋钢筋网。

6.根据权利要求5所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述主梁负弯矩区段箱形截面梁结构承受拉应力区域的顶板钢筋骨架下侧表面设有带肋钢筋网。

7.根据权利要求1所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述桥面包括从上往下依次设置的沥青面层、防水层和钢纤维混凝土铺装层，钢纤维混凝土铺装层内还设置有带肋钢筋网；所述钢纤维混凝土铺装层的钢纤维掺量大于2％。

8.根据权利要求1所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述主梁的两端与桥台之间设有伸缩缝；所述伸缩缝中的填料原料按重量份包括20-25份赤泥、6-10份氯丁橡胶、10-20份聚甲基丙烯酸甲酯、2-8份十二烷基硫酸钠、3-8份羟丙基甲基纤维素、2-6份FERRO纤维、5-10份钢纤维、4-9份正丁醇、3-7份单烷氧基焦磷酸酯、1-4份甲基三丁酮肟基硅烷、1-4份三羟甲基丙烷和0.5-3份邻苯二甲酸二异辛酯。

9.根据权利要求8所述的受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥，其特征在于：所述伸缩缝中的填料原料按重量份包括22份赤泥、8份氯丁橡胶、15份聚甲基丙烯酸甲酯、5份十二烷基硫酸钠、6份羟丙基甲基纤维素、4份FERRO纤维、7份钢纤维、6份正丁醇、5份单烷氧基焦磷酸酯、3份甲基三丁酮肟基硅烷、3份三羟甲基丙烷和1.5份邻苯二甲酸二异辛酯。

10.一种受拉面层复合增强的钢筋混凝土连续刚构桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、桥梁基础及墩台施工；

B、在支架上完成正弯矩区段Π形截面梁底增强钢板的安装，安装梁肋钢筋骨架，完成增强钢板与梁肋箍筋底边的焊接，绑扎桥道板钢筋骨架，完成主梁混凝土浇筑；

C、待混凝土达到设计强度，拆除支架，完成防撞栏杆施工；

D、完成钢纤维混凝土铺装层施工；

E、待钢纤维混凝土桥面铺装层达到设计强度，完成桥面防水层、沥青面层、伸缩缝及其它附属设施施工。