CN105297612A - 采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法。本发明具体如下在多孔或单孔空心板框架桥顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，顶板纵向预应力筋在跨中直线布置，在两端弯起或在顶板上下缘双层布置，顶板横向预应力筋采用直线布置。本发明在现有普通钢筋混凝土空心板框架桥的基础上，根据框架桥内力分布情况，分别在顶板、底板以及侧墙里引入预应力筋，从而改善现有结构抗裂性差，耐久性以及整体性不足等缺点。

Description

采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法。

背景技术

框架桥是一种公路与铁路或公路与公路的立交桥结构形式。这种框架桥结构主要用在既有铁路或公路的平交道口改为下穿立交桥形式上，多数采用顶进法施工。顶进框架桥在我国投入使用已经有50多年的历史。这种结构采用钢筋混凝土、刚度大、施工方便，因而得到广泛的使用。据统计，随着近几年铁路提速的要求，我们国家仍然需要将原先大量的平交道口改为立交道口，每年用于平交道口改为下穿框架桥的就有几千处。传统的这种框架桥多采用实心板体框架，用料过多，截面混凝土不能充分发挥材料的作用，且易出现开裂，导致结构耐久性降低，结构自重也较大。故有人提出改用钢筋混凝土空心板式的代替实体式的框架桥，以进一步减轻结构自重，提高抗弯截面系数与横截面积之比。由于目前这种普通钢筋混凝土空心板框架桥，在使用过程中仍暴露出不少问题：对于一般城市主要道路，机动车单向宽在15m-16m,双向在30-32m，加两侧人行及非机动车道则变成三孔或四孔，导致现有空心板框架桥结构沿跨方向或需增加板墙立柱，对下穿的交通安全形成隐患，或因普通钢筋混凝土在弯拉作用下产生裂缝(跨径大于10m的孔跨，尤其如此)，雨水易从裂缝中渗透，从而腐蚀钢筋和混凝土，减低结构寿命。同时，采用钢筋混凝土来满足跨径较大的框架桥，势必造成材料的不经济即增加梁高，导致两边道路纵坡的增加。此外，由于普通钢筋混凝土框架桥在荷载的反复作用下，易在框架桥角点处产生疲劳性和损伤破坏。因此在满足结构强度可靠性的基础上，对空心板框架桥结构进行优化设计，充分发挥材料的各自特性、适当降低框架桥顶板的梁高、减少混凝土和钢筋用量，减轻结构自重，增强结构的整体性、耐久性以及延长结构使用寿命，具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是为克服钢筋混凝土空心板框架桥沿跨方向，易在混凝土受拉区产生裂缝及疲劳损伤破坏，避免结构钢筋在外界作用下雨水渗透引起的锈蚀，提高框架桥整体刚度，抗疲劳性差等缺点。本发明提出了一种采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法，该方法可以有效地改善结构的受力特性，增强结构的整体性和耐久性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法，具体如下：

在多孔空心板框架桥顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，顶板纵向预应力筋在跨中直线布置，在两端弯起或在顶板上下缘双层布置，顶板横向预应力筋采用直线布置。

一种提高整体性及耐久性的空心板框架桥，包括顶板、侧墙、底板、侧墙竖向预应力筋、顶板纵向预应力筋、顶板横向预应力筋、底板纵向预应力筋和锚具；侧墙竖向预应力筋设置在侧墙内，顶板纵向预应力筋和顶板横向预应力筋设置在顶板内；底板纵向预应力筋设置在底板内；采用锚具锚固侧墙竖向预应力筋、顶板纵向预应力筋、顶板横向预应力筋和底板纵向预应力筋。

若为空心板框架桥为单孔空心板框架桥，则侧墙受拉区采用直线布筋形式布置侧墙竖向预应力筋；在顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，在两端将顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋弯起或采用双层布筋形式。

若所述的空心板框架桥为多孔空心板框架桥，则在多孔空心板框架桥顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，顶板纵向预应力筋在跨中直线布置，在两端弯起或在顶板上下缘双层布置，对于多孔等高的空心板框架桥，若为整体预制，其预应力筋可考虑连续布置，若为单孔拼装，则应分箱体布置。顶板横向预应力筋采用直线布置。

本发明方法适用在现浇的空心板框架桥时，在浇注前，在顶板、侧墙和底板预留出预应力管道和预应力筋，待混凝土达到预定强度后，采用双向张拉法在顶板和底板张拉预应力筋；采用单向张拉法对侧墙预应力张拉，然后利用锚头进行锚固。

本发明的有益效果有：

1、通过预应力可减少孔跨梁底的拉应力及孔跨两端上缘的拉应力，降低因结构开裂引起的雨水渗透、避免钢筋锈蚀，增加结构刚度，从而改善结构受力性能，提高结构耐久性，延长寿命。

2、采用预应力筋可满足跨径在12-20m框架桥强度、刚度以及耐久性要求，增加结构的整体性，保证行车舒适度，可更好适应交通需求。

3、同等跨度的框架桥，采用预应力筋增强的空心板框架桥，其梁高要较钢筋混凝土的低，可有效减轻结构自重，提高材料的利用率，相应的，还可进一步减小地基附加应力，减缓桥体周围土体沉降量，更能适应复杂的地质环境。

4、因框架桥反复承受列车和汽车作用，采用预应力空心板框架桥比普通钢筋混凝土框架桥，能极大提高结构的抗疲劳性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是单孔空心框架桥三维图。

图2是单孔空心框架桥I-I截面剖视图。

图3是单孔空心框架桥II-II截面剖视图。

图4是单孔空心框架桥III-III截面剖视图。

图5是多孔空心框架桥三维图。

图6是多孔空心框架桥I-I截面剖视图。

图7是多孔空心框架桥II-II截面剖视图。

图8是多孔空心框架桥III-III截面剖视图，其中预应力筋为连续布置。

图9是多孔空心框架桥III-III截面剖视图，其中预应力筋为分箱体布置。

图中1.顶板，2.侧墙，3.底板，4.空心板孔，5.侧墙竖向预应力筋，6.顶板纵向预应力筋，7.顶板横向预应力筋，8.底板纵向预应力筋，9.锚头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-图8所示，采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥，包括顶板1、侧墙2、底板3、侧墙竖向预应力筋5、顶板纵向预应力筋6、顶板横向预应力筋7、底板纵向预应力筋8和锚具9。侧墙竖向预应力筋5设置在侧墙2内，顶板纵向预应力筋6和顶板横向预应力筋7设置在顶板1内；底板纵向预应力筋8设置在底板3内；采用锚具9锚固侧墙竖向预应力筋5、顶板纵向预应力筋6、顶板横向预应力筋7和底板纵向预应力筋8。

如图2所示，对于单孔空心板框架桥，根据侧墙2的内力情况，在侧墙受拉区采用直线布筋形式布置侧墙竖向预应力筋5。在实际施工时，根据现有施工条件和技术选择张拉方法。一般对于现浇浇注，侧墙竖向预应力筋5可采用单向张拉；若为预制，可根据实际的施工条件和技术进行确定。

如图3所示，对于单孔空心板框架桥，根据空心板框架桥所处位置的受荷情况以及施工方法，在顶板1和底板3沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋6和底板纵向预应力筋8；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，可考虑在顶板1的横向布置顶板横向预应力筋7；在两端可将顶板纵向预应力筋6和底板纵向预应力筋8弯起或采用双层布筋形式；实际施工时，根据现有施工条件和技术，选择合适的张拉方法，减小预应力损失。

如图6所示，对于多孔空心框架桥侧墙竖向预应力筋5的数量和布置，应依据侧墙的所受的内力情况确定，其预应力筋布置的间距满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2012)的要求。

在多孔空心板框架桥顶板1和底板3沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋6和底板纵向预应力筋8；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板1的横向布置顶板横向预应力筋7，顶板纵向预应力筋6在跨中直线布置，在两端弯起或在顶板上下缘双层布置，顶板横向预应力筋7采用直线布置。

在实际施工时，对于整体预制的多孔空心框架桥，其预应力筋可连续布置如图8所示，若为拼装结构，则分箱体布置如图9所示。则可考虑进一步沿其横向设置预应力筋，所述的空心板框架桥顶板空心板孔的数量、形式和预应力钢筋的布置取决于框架桥上所受的荷载形式以及采用的施工方法等，可通过计算进行确定，具体布置的间距应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2012)的要求。

所述的顶板纵横向预应力筋、侧墙竖向预应力筋、底板纵向预应力筋采用高强度低松松预应力钢绞线或精轧预应力钢筋，钢绞线强度1860MPa。

预应力钢筋的数量及布筋形式由空心板框架桥所处位置的受荷情况计算确定。侧墙竖向预应力筋沿横向侧墙分布于受拉区，因侧墙厚度较薄，采取直线布筋形式。考虑到施工过程的方便以及减少预应力损失，侧墙竖向预应力宜采用精轧预应力钢筋，并在侧墙顶部单边张拉，更为具体的布筋形式和数量由侧墙的内力分布决定。

进一步的，对于现浇的空心板框架桥，在浇注前预留出预应力管道和预应力筋，待混凝土达到预定强度后，可张拉各部分预应力筋，利用锚头进行锚固。对于顶底板预应力筋张拉可采用双向张拉法，以减少预应力损失；对于侧墙预应力张拉，为方便施工，采用单向张拉法。对于多孔等高的空心板框架桥，若为整体预制，其预应力筋可考虑连续布置，若为单孔拼装，则应分箱体布置。

进一步的，各预应力张拉完后，应进行封锚处理，钢束及锚头的保护层应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2012)的要求。

Claims (7)

1.采用预应力提高整体性及耐久性的空心板框架桥的方法，其特征在于：

在多孔空心板框架桥顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，顶板纵向预应力筋在跨中直线布置，在两端弯起或在顶板上下缘双层布置，顶板横向预应力筋采用直线布置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法适用在现浇的空心板框架桥时，在浇注前，在顶板、侧墙和底板预留出预应力管道和预应力筋，待混凝土达到预定强度后，采用双向张拉法在顶板和底板张拉预应力筋；采用单向张拉法对侧墙预应力张拉，然后利用锚头进行锚固。

3.一种提高整体性及耐久性的空心板框架桥，其特征在于包括顶板、侧墙、底板、侧墙竖向预应力筋、顶板纵向预应力筋、顶板横向预应力筋、底板纵向预应力筋和锚具；侧墙竖向预应力筋设置在侧墙内，顶板纵向预应力筋和顶板横向预应力筋设置在顶板内；底板纵向预应力筋设置在底板内；采用锚具锚固侧墙竖向预应力筋、顶板纵向预应力筋、顶板横向预应力筋和底板纵向预应力筋。

4.如权利要求3所述的空心板框架桥，其特征在于所述的空心板框架桥为单孔空心板框架桥。

5.如权利要求4所述的空心板框架桥，其特征在于侧墙受拉区采用直线布筋形式布置侧墙竖向预应力筋；在顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，在两端将顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋弯起或采用双层布筋形式。

6.如权利要求3所述的空心板框架桥，其特征在于所述的空心板框架桥为多孔空心板框架桥。

7.如权利要求6所述的空心板框架桥，其特征在于在多孔空心板框架桥顶板和底板沿顶板行车方向在正弯矩区分别布置顶板纵向预应力筋和底板纵向预应力筋；当横向宽度与纵向跨度之比大于0.5时，在顶板的横向布置顶板横向预应力筋，顶板纵向预应力筋在跨中直线布置，在两端弯起或在顶板上下缘双层布置，对于多孔等高的空心板框架桥，若为整体预制，其预应力筋连续布置，若为单孔拼装，则应分箱体布置；顶板横向预应力筋采用直线布置。