CN105735099A - 施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，包括主梁层和顶板预应力钢束，主梁层由多段主梁组成，顶板预应力钢束设于主梁层上方，且顶板预应力钢束两端分别与相邻的主梁固定连接。

Description

施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥及其施工方法

技术领域

本发明涉桥梁结构及其施工技术领域，尤其涉及施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥及其施工方法。

背景技术

随着近些年桥梁建设的迅速发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的桥型——先简支后连续梁桥应运而生。该种桥梁是先在预制场将简支梁预制后，经移运吊放到墩台顶的临时支座上，接着完成浇筑梁间湿接缝混凝土、张拉梁顶湿接缝处的负弯矩预应力等工序，随后拆除临时支座，将连续梁落在永久支座上完成由简支变连续的体系转换。该种桥型具有简支梁桥施工简单、快速高效的特点，又具有连续梁桥整体受力性能好，桥面接缝少，行车平顺等优点，已在高速公路上得到了广泛应用。

目前先简支后连续梁桥负弯矩区大多采用后张体内预应力技术，即在主梁顶板内预埋预应力钢束管道，待主梁间湿接缝达到设计强度，再张拉顶板预应力钢束并锚固于主梁顶板。预制主梁为现有技术其内设有底板预应力钢束，主梁可为T梁、箱梁等截面形式，但在现有的技术中仍存在诸多问题，如：大多先简支后连续T梁或箱梁顶板较薄，空间有限，但其内布置过于密集的上下层纵向普通钢筋和预应力预埋管道，在预应力张拉后顶板混凝土极易开裂，顶板质量不易保证；另外在施工时为了张拉顶板预应力钢束，需在主梁顶板预应力张拉和锚固处设置便于施工的预留槽口，顶板预留槽口的存在为施工人员在现场的施工埋下很多安全隐患；梁顶板预留槽口时还需要将顶板内的纵向钢筋打断，待张拉完顶板束后，后期再进行板内普通钢筋补强，增添了施工工序，且浪费材料；对于先简支后连续箱梁桥，施工工人还需进入梁箱内进行预应力的张拉，由于操作空间狭小，给施工带来诸多不便。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥及其施工方法，不仅施工方便、降低安全隐患、提高梁顶板质量，还可以减少施工工序，节省材料，提高桥梁经济效益。

具体技术方案为：施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，包括主梁层和顶板预应力钢束，主梁层由多段主梁组成，顶板预应力钢束设于主梁层上方，且顶板预应力钢束两端分别与相邻的主梁固定连接。

所述主梁两端的上端面设有锚块，顶板预应力钢束两端分别与相邻主梁上的锚块连接。

所述锚块包括相互之间垂直设置的横板、竖向端板和加劲板，且横板水平设置。

所述横板包括相互平行设置的上顶板和下底板，上顶板设于竖向端板的腰部，下底板设于竖向端板的底部，上顶板上设有螺栓孔，竖向端板上设有第一通孔和第二通孔，第一通孔位于上顶板上方，第二通孔位于上顶板下方。

所述加劲板的数量大于或等于两个，且相互之间平行设置。

所述主梁层上方由下至上依次设有混凝土找平层、防水层和沥青铺装层，顶板预应力钢束位于混凝土找平层内，且锚块上端面位于混凝土找平层上端面的下方。

所述顶板预应力钢束由多条预应力钢绞线组成，且预应力钢绞线上套设有聚氯乙烯套管。

所述锚块由钢质材料制成。

施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥施工方法，包括如下工序：

（1）根据桥梁结构等级、所受荷载大小、跨径设计参数进行桥梁结构分析和设计，拟定主梁截面尺寸并选用材料强度等级，确定桥梁主梁跨中底板预应力钢束和负弯矩区顶板预应力钢束数量、线形及张拉力大小，据此确定锚块钢材等级、构造尺寸、焊缝等级、螺栓等级及数量；

（2）预制简支主梁：按照传统梁的预制方法预制主梁，并将锚块预埋进主梁内，使第一通孔位于主梁外部；

（3）预制主梁安装和横向湿接缝浇筑：现场安装临时支座于设计位置，架设工序（2）中的预制主梁于临时支座上，加强定位，使主梁梁体处于两点简支状态；随后浇筑相邻主梁间横向湿接缝混凝土，并振捣密实；

（4）负弯矩区顶板预应力钢束张拉：待工序（3）中横向湿接缝混凝土强度达到要求后，在负弯矩接头区两主梁上的预埋锚块的第一通孔内穿预应力钢绞线，并在预应力钢绞线上套设聚氯乙烯套管；对顶板预应力钢束进行张拉，待张拉达到设计要求后将顶板预应力钢束锚固在锚块的竖向端板上；

（5）体系转换和桥面铺装施工：待所有负弯矩区顶板预应力钢束张拉锚固后，拆除临时支座，更换为永久支座，然后浇筑主梁间纵向湿接缝，完成桥梁横向连接，随后将所有锚块位于主梁外部的部分涂抹防锈涂料，最后进行桥面混凝土找平层、防水层和沥青铺装层的施工。

所述工序（2）中在预制场预制主梁时，按照传统梁的预制方法进行，先支主梁底模，随后进行主梁钢筋笼绑扎，将主梁顶板的普通纵向钢筋穿过锚块的第二通孔，并将锚块固定在顶板预应力钢束的设计张拉锚固位置处，并准确定位，锚块下底板与主梁顶板内的钢筋笼下层普通钢筋焊接在一起，形成钢筋骨架；锚块上顶板的上表面与主梁顶板上表面平齐；随后对主梁的侧模和顶模进行支护，浇筑混凝土，养护，待混凝土达到一定强度后，张拉主梁跨中体内的底板预应力钢束并拆模，预制完成，最后在锚块上顶板的螺栓孔内打入膨胀螺栓，完成锚块与主梁顶板的连接。

本发明适用范围广，可适用于预制主梁为T梁、箱梁等截面形式的预制梁。

在施工期负弯矩区采取体外张拉预应力的先简支后连续梁桥，将顶板预应力钢束设置在预制主梁体外，既方便施工人员进行负弯矩区预应力的张拉施工，又避免了在预制主梁顶板设置张拉孔洞引起的安全问题，提高了施工的便利性和安全可靠性。

将负弯矩区顶板预应力钢束设置在预制主梁体外，避免了在较薄预制主梁顶板内布置过于密集的普通钢筋与预应力管道，而导致主梁顶板混凝土保护层厚度不易保证，张拉后顶板易开裂等问题的发生，更利于主梁顶板质量的保证。

将负弯矩区顶板预应力钢束设置在预制主梁体外，仅需穿顶板预应力钢束并进行张拉等施工，省略原来在预制主梁顶板预留槽口，并打断槽口处顶板纵向普通钢筋，顶板预应力钢束张拉完后再进行槽口处普通钢筋补强，填补顶板孔洞等繁杂的施工工序，有效提高施工效率。

将负弯矩区顶板预应力钢束布置在预制梁体顶板上部，增加了参与受力的顶板预应力钢束的有效高度，可达到节省预应力材料的目的，有一定的经济效益。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中锚块结构示意图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为图2俯视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，包括主梁层和顶板预应力钢束1，主梁层由多段主梁2组成，顶板预应力钢束1设于主梁层上方，且顶板预应力钢束1两端分别与相邻的主梁2固定连接。

主梁2两端的上端面设有锚块3，顶板预应力钢束1两端分别与相邻主梁2上的锚块3连接。

锚块3包括相互之间垂直设置的横板、竖向端板4和加劲板7，且横板水平设置。

横板包括相互平行设置的上顶板5和下底板6，上顶板5设于竖向端板4的腰部，下底板6通过焊接设于竖向端板4的底部，上顶板5上设有螺栓孔8，竖向端板4上设有第一通孔9和第二通孔10，第一通孔9位于上顶板5上方，第二通孔10位于上顶板5下方；第一通孔9的数量应与顶板预应力钢绞线根数相适应，第二通孔10数量应与穿过锚块3的顶板纵向普通纵向钢筋跟数相适应。

加劲板7的数量大于或等于两个，且相互之间平行设置，从而对竖向端板4提供足够的支撑力，防止竖向端板4受力变形。

主梁层上方由下至上依次设有混凝土找平层11、防水层12和沥青铺装层13，且顶板预应力钢束1位于混凝土找平层11内，竖向端板4位于上顶板5上方的部分与混凝土找平层11相适应，不超出混凝土找平层11的厚度，其一般高度不超过10cm。

顶板预应力钢束1由多条预应力钢绞线组成，且预应力钢绞线上套设有聚氯乙烯套管，聚氯乙烯套管抗压能力强，摩阻力小，内壁光滑可以保护预应力钢绞线，并有效减少预应力损失，同时还避免顶板预应力钢束1与上层桥面铺装层的相互作用；运用聚氯乙烯套管具有施工便捷、适应性强、综合费用低等优点。

锚块3由钢质材料制成，使其具有较强的抗拉压能力。

施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥施工方法，包括如下工序：（1）根据桥梁结构等级、所受荷载大小、跨径等设计参数进行桥梁结构分析和设计，拟定主梁2截面尺寸并选用材料强度等级，确定桥梁主梁2跨中底板预应力钢束和负弯矩区顶板预应力钢束1数量、线形及张拉力大小，据此确定锚块3钢材等级、构造尺寸、焊缝等级、螺栓等级及数量；

（2）按照传统梁的预制方法进行，先支主梁2梁底模，随后进行主梁2钢筋笼绑扎，将主梁2顶板的普通纵向钢筋穿过锚块3的第二通孔10，并将锚块3固定在顶板预应力钢束1的设计张拉锚固位置处，并准确定位，锚块3下底板6与主梁2顶板内的钢筋笼下层普通钢筋焊接在一起，形成钢筋骨架；锚块3上顶板5的上表面与主梁顶板上表面平齐；随后对主梁2的侧模和顶模进行支护，浇筑混凝土，养护，待混凝土达到一定强度后，张拉主梁2跨中体内的底板预应力钢束并拆模，预制完成，最后在锚块3上顶板5的螺栓孔8内打入膨胀螺栓，完成锚块3与主梁2顶板的连接。

（3）预制主梁2安装和横向湿接缝浇筑：现场安装临时支座于设计位置，架设工序（2）中的预制主梁2于临时支座上，加强定位，使主梁2梁体处于两点简支状态；随后浇筑相邻主梁2间横向湿接缝混凝土，并振捣密实；

（4）负弯矩区顶板预应力钢束1张拉：待工序（3）中横向湿接缝混凝土强度达到要求后，在负弯矩接头区两主梁2上的预埋锚块3第一通孔9内穿预应力钢绞线，并在预应力钢绞线上套设聚氯乙烯套管；对顶板预应力钢束1进行张拉，待张拉达到设计要求后将顶板预应力钢束1锚固在锚块3的竖向端板4上；

（5）体系转换和桥面铺装施工：待所有负弯矩区顶板预应力钢束1张拉锚固后，拆除临时支座，更换为永久支座，然后浇筑主梁2间纵向湿接缝，完成桥梁横向连接，随后将所有锚块3位于主梁2外部的部分涂抹防锈涂料，最后进行桥面混凝土找平层11、防水层12和沥青铺装层13的铺设，完成桥梁的施工。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：包括主梁层和顶板预应力钢束，主梁层由多段主梁组成，顶板预应力钢束设于主梁层上方，且顶板预应力钢束两端分别与相邻的不同主梁固定连接。

2.如权利要求1所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述主梁两端的上端面设有锚块，顶板预应力钢束两端分别与相邻主梁上的锚块连接。

3.如权利要求2所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述锚块包括相互之间垂直设置的横板、竖向端板和加劲板，且横板水平设置。

4.如权利要求3所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述横板包括相互平行设置的上顶板和下底板，上顶板设于竖向端板的腰部，下底板设于竖向端板的底部，上顶板上设有螺栓孔，竖向端板上设有第一通孔和第二通孔，第一通孔位于上顶板上方，第二通孔位于上顶板下方。

5.如权利要求3所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述加劲板的数量大于或等于两个，且相互之间平行设置。

6.如权利要求3所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述主梁层上方由下至上依次设有混凝土找平层、防水层和沥青铺装层，顶板预应力钢束位于混凝土找平层内，且锚块上端面位于混凝土找平层上端面的下方。

7.如权利要求3所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述顶板预应力钢束由多条预应力钢绞线组成，且预应力钢绞线上套设有聚氯乙烯套管。

8.如权利要求2或3所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥，其特征在于：所述锚块由钢质材料制成。

9.如权利要求4所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥施工方法，其特征在于包括如下工序：

（1）根据桥梁结构等级、所受荷载大小和跨径设计参数进行桥梁结构分析和设计，拟定主梁截面尺寸并选用材料强度等级，确定桥梁主梁跨中底板预应力钢束和负弯矩区顶板预应力钢束数量、线形及张拉力大小，据此确定锚块钢材等级、构造尺寸、焊缝等级、螺栓等级及数量；

（2）预制简支主梁：按照传统梁的预制方法预制主梁，并将锚块预埋进主梁内，使第一通孔位于主梁外部；

（3）预制主梁安装和横向湿接缝浇筑：现场安装临时支座于设计位置，架设工序（2）中的预制主梁于临时支座上，加强定位，使主梁梁体处于两点简支状态；随后浇筑相邻主梁间横向湿接缝混凝土，并振捣密实；

（4）负弯矩区顶板预应力钢束张拉：待工序（3）中横向湿接缝混凝土强度达到要求后，在负弯矩接头区两主梁上的预埋锚块的第一通孔内穿预应力钢绞线，并在预应力钢绞线上套设聚氯乙烯套管；对顶板预应力钢束进行张拉，待张拉达到设计要求后将顶板预应力钢束锚固在锚块的竖向端板上；

（5）体系转换和桥面铺装施工：待所有负弯矩区顶板预应力钢束张拉锚固后，拆除临时支座，更换为永久支座，然后浇筑主梁间纵向湿接缝，完成桥梁横向连接，随后将所有锚块位于主梁外部的部分涂抹防锈涂料，最后进行桥面混凝土找平层、防水层和沥青铺装层的施工。

10.如权利要求9所述的施工期采用体外预应力的先简支后连续梁桥施工方法，其特征在于：所述工序（2）中在预制场预制主梁时，按照传统梁的预制方法进行，先支主梁底模，随后进行主梁钢筋笼绑扎，将主梁顶板的普通纵向钢筋穿过锚块的第二通孔，并将锚块固定在顶板预应力钢束的设计张拉锚固位置处，并准确定位，锚块下底板与主梁顶板内的钢筋笼下层普通钢筋焊接在一起，形成钢筋骨架；锚块上顶板的上表面与主梁顶板上表面平齐；随后对主梁的侧模和顶模进行支护，浇筑混凝土，养护，待混凝土达到一定强度后，张拉主梁跨中体内的底板预应力钢束并拆模，预制完成，最后在锚块上顶板的螺栓孔内打入膨胀螺栓，完成锚块与主梁顶板的连接。