CN105926440A - 钢—混凝土组合连续梁桥桥面板及制作方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在负弯矩区的混凝土桥面板内施加预应力的装配式钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，所述桥面板它包括负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板；其制作方法包括支模、浇注、养护步骤，所述桥面板应用于钢—混凝土组合连续梁桥的施工；本发明对负弯矩区段的混凝土桥面板内施加预应力，而未使用通长束，节约材料用量，有效地提高了负弯矩区的抗裂性能和抗弯承载力，防止预应力束的锈蚀，且在钢—混凝土组合连续梁桥的施工中采用装配式预制预应力混凝土桥面板，工厂化程度高，构件质量有保证，提高了混凝土桥面板的耐久性；本发明方法简单，施工方便，质量高，大大的缩短了工期，提高了综合经济效益。

Description

钢— 混凝土组合连续梁桥桥面板及制作方法和应用

技术领域

本发明涉及一种钢—混凝土组合梁，具体地说是一种钢—混凝土组合连续梁桥桥面板及制作方法和应用，特别是涉及一种在负弯矩区的混凝土桥面板内施加预应力的装配式钢—混凝土组合连续梁桥桥面板及制作方法和应用。

背景技术

钢—混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。它主要通过在钢梁和混凝土桥面板之间设置剪力连接件（栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移，使之成为一个整体而共同工作。钢－混凝土组合梁同钢筋混凝土梁相比，可以减轻结构自重，减小地震作用，减小截面尺寸，增加有效使用空间，节省支模工序和模板，缩短施工周期，增加梁的延性等。同钢梁相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等。近年来，随着现代桥梁建设的发展，钢－混凝土组合梁在我国城市立交桥梁及建筑结构中已得到了越来越广泛的应用，并且正朝着大跨方向发展。钢－混凝土组合梁在荷载作用下,混凝土板受压而钢梁受拉,充分发挥了钢材与混凝土的材料特性。应用实践表明，它兼有钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益，适合我国基本建设的国情，是未来结构体系的主要发展方向之一。

但是，对于连续的钢—混凝土组合梁桥，因中间支墩附近受负弯矩作用，导致连续梁桥的负弯矩区的混凝土受拉，钢梁受压。一方面，受拉区混凝土板开裂将影响结构的耐久性和使用性能；另一方面，下翼缘钢梁往往使用较厚的钢板，将导致现场焊接较困难、残余应力等一系列问题出现；以至造成负弯矩区的混凝土桥面板受拉开裂，导致截面刚度降低，承载力下降；同时，混凝土桥面板的开裂还会导致钢筋锈蚀，影响整个结构的耐久性。

目前，对于钢—混凝土组合连续梁桥负弯矩区的处理进行了一系列的研究。如文献1：申请号为200410062215.2的发明专利公开了一种钢—混凝土组合梁负弯矩抗裂的方法。提出了分两步对正负弯矩区及负弯矩区进行混凝土浇注，同时在正弯矩处布置预压荷载，以在负弯矩处混凝土翼板引入预压应力，从而防止组合梁翼缘混凝土开裂。

如文献2：申请号为201110297925.3的发明专利公开了一种预应力钢—混凝土组合桥梁制造方法，提出了在正弯矩区浇筑正弯矩区混凝土并布置预压配重，在负弯矩区浇筑钢纤维膨胀混凝土，待钢纤维膨胀混凝土达到硬化强度后，拆除预压配重。

以上方法虽然在一定程度上有效的解决了钢—混凝土组合梁负弯矩抗裂的问题，但是，仍存在一些问题。如负弯矩区的支墩沉降会对预压应力损失产生一定的影响。而且，采用预加静荷载法施工时，是将压重物加在结构上，必须采取措施控制压重数值，且需间断的铺设桥面板，导致施工过程极其不便，且工作量也很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种在负弯矩区的混凝土桥面板内施加预应力的装配式钢—混凝土组合连续梁桥桥面板及制作方法和应用。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，所述桥面板它包括负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板；

所述负弯矩区混凝土节板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管；

所述负弯矩区混凝土端板在与正弯矩区混凝土节板连接的一端设置有锚固端，负弯矩区混凝土端板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管，且纵向受拉钢筋伸出设有锚固端一端的负弯矩区混凝土端板外，波纹管出口一端设在锚固端，另一出口设在负弯矩区混凝土端板的另一端；

所述正弯矩区混凝土节板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋，且纵向受拉钢筋分别伸出正弯矩区混凝土节板两端；

所述负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板上均设有用于与钢梁上栓钉连接件连接的孔洞。

为增强锚固端的强度，本发明所述锚固端设有与纵向受拉钢筋连接的螺旋箍筋。

本发明所述负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板内的纵向受拉钢筋布置有两层，所述波纹管布置在两层纵向受拉钢筋之间。

本发明所述负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板的长度分别为400㎝～600㎝。

一种如上所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板的制作方法，所述桥面板为在工厂生产的预制混凝土桥面板，它包括负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板，其制作过程包括以下步骤：

⑴支模：根据设计要求分别组装负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板；

所述负弯矩区节板模板内布置纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管；

所述负弯矩区端板模板在与正弯矩区混凝土节板连接的一端设置有锚固端模板，所述负弯矩区端板模板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管，且纵向受拉钢筋伸出设有锚固端一端的负弯矩区端板模板外，波纹管出口一端设在锚固端模板，另一出口设在负弯矩区端板模板的另一端；

所述正弯矩区节板模板内布置纵向受拉钢筋、箍筋，且纵向受拉钢筋分别伸出正弯矩区节板模板两端外；

所述负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板上均设有用于与钢梁上栓钉连接件连接的孔洞。

为增强锚固端的强度，本发明在步骤⑴中，所述锚固端模板内设有与纵向受拉钢筋连接的螺旋箍筋。

本发明在步骤⑴中，所述负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板内布置有两层纵向受拉钢筋，所述波纹管布置在两层纵向受拉钢筋之间。

⑵浇注：往负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板内分别浇注混凝土，通过振捣、抹平使上述桥面板成型；

⑶养护：养护时，混凝土表面覆盖塑料薄膜并进行蓄水保温养护，待混凝土达到设计强度的70﹪后，再拆模，并放置1到2个月，以减小混凝土收缩徐变的影响。

一种如上所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板在钢—混凝土组合连续梁桥施工中的应用，它包括以下步骤：

⑴架设桥墩，在桥墩上安装好钢梁并连接成整体；

⑵安装桥面板，首先在钢梁上安装负弯矩区桥面板，然后在钢梁上安装正弯矩区桥面板；

在负弯矩区，以桥墩为中心，左右对称拼装负弯矩区混凝土节板，负弯矩区的长度根据组合连续梁的内力计算确定，负弯矩区的两端拼装负弯矩区混凝土端板，设有锚固端的一端靠近正弯矩区，各板之间通过环氧树脂连接；采用后张法对负弯矩区桥面板内的预应力束进行张拉，将负弯矩区各板连接成一个整体的负弯矩区桥面板，张拉完后，波纹管内进行灌浆处理，锚固端采用无收缩混凝土进行封堵，做好防水措施，不漏浆；

在正弯矩区，正弯矩区混凝土节板各板之间、正弯矩区混凝土节板与相邻的负弯矩区混凝土端板之间均预留湿接缝，且伸出板外的纵向受拉钢筋分别通过绑扎或焊接的方式连接，湿接缝处浇筑混凝土使各板连接成一个整体的正弯矩区桥面板并与负弯矩区桥面板形成整体结构；

⑶在负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板的孔洞内分别灌注混凝土，混凝土内添加有膨胀剂。

本发明所述钢—混凝土组合连续梁桥的跨径范围为2000㎝～5000㎝。

本发明所述钢梁为包括由上翼缘钢板、下翼缘钢板及腹板通过焊接组合的槽形钢梁或工字形钢梁，上翼缘钢板上布置有栓钉连接件。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，对负弯矩区段的混凝土桥面板内施加预应力，而未使用通长束，节约材料用量，有效地提高了负弯矩区的抗裂性能和抗弯承载力，防止预应力束的锈蚀，且在钢—混凝土组合连续梁桥的施工中采用装配式预制预应力混凝土桥面板，工厂化程度高，构件质量有保证，提高了混凝土桥面板的耐久性；本发明方法简单，施工方便，质量高，大大的缩短了工期，提高了综合经济效益。

附图说明

图1是本发明负弯矩区混凝土节板的结构示意图；

图2是本发明负弯矩区混凝土端板的结构示意图；

图3是本发明正弯矩区混凝土节板的结构示意图；

图4是本发明负弯矩区预应力束的布置示意图；

图5是本发明锚固端的结构示意图；

图6是本发明钢—混凝土组合连续梁桥的结构示意图；

图7是本发明实施例1钢梁的结构示意图；

图8是本发明实施例1负弯矩区桥面板与钢梁的装配结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

由图1、图2、图3、图4、图5可知，一种钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，所述桥面板它包括负弯矩区混凝土节板1、负弯矩区混凝土端板11和正弯矩区混凝土节板17；

所述负弯矩区混凝土节板1内布置有纵向受拉钢筋12、箍筋及用于安装预应力束8的波纹管；

所述负弯矩区混凝土端板11在与正弯矩区混凝土节板17连接的一端设置有锚固端9，负弯矩区混凝土端板11内布置有纵向受拉钢筋12、箍筋及用于安装预应力束8的波纹管，且纵向受拉钢筋12伸出设有锚固端9一端的负弯矩区混凝土端板11外，波纹管出口一端设在锚固端9，另一出口设在负弯矩区混凝土端板11的另一端；

所述正弯矩区混凝土节板17内布置有纵向受拉钢筋12、箍筋，且纵向受拉钢筋12分别伸出正弯矩区混凝土节板17两端；

所述负弯矩区混凝土节板1、负弯矩区混凝土端板11和正弯矩区混凝土节板17上均设有用于与钢梁上栓钉连接件2连接的孔洞10。

为增强锚固端9的强度，本发明所述锚固端9设有与纵向受拉钢筋12连接的螺旋箍筋13。

本发明所述负弯矩区混凝土节板1、负弯矩区混凝土端板11内的纵向受拉钢筋12布置有两层，所述波纹管布置在两层纵向受拉钢筋12之间。

本发明所述负弯矩区混凝土节板1、负弯矩区混凝土端板11和正弯矩区混凝土节板17的长度分别为400㎝～600㎝。

一种如上所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板的制作方法，所述桥面板为在工厂生产的预制混凝土桥面板，它包括负弯矩区混凝土节板1、负弯矩区混凝土端板11和正弯矩区混凝土节板17，其制作过程包括以下步骤：

⑴支模：根据设计要求分别组装负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板；

所述负弯矩区节板模板内布置纵向受拉钢筋12、箍筋及用于安装预应力束8的波纹管；

所述负弯矩区端板模板在与正弯矩区混凝土节板17连接的一端设置有锚固端模板，所述负弯矩区端板模板内布置有纵向受拉钢筋12、箍筋及用于安装预应力束8的波纹管，且纵向受拉钢筋12伸出设有锚固端9一端的负弯矩区端板模板外，波纹管出口一端设在锚固端模板，另一出口设在负弯矩区端板模板的另一端；

所述正弯矩区节板模板内布置纵向受拉钢筋12、箍筋，且纵向受拉钢筋12分别伸出正弯矩区节板模板两端外；

所述负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板上均设有用于与钢梁上栓钉连接件2连接的孔洞10。

为增强锚固端9的强度，本发明在步骤⑴中，所述锚固端模板内设有与纵向受拉钢筋12连接的螺旋箍筋13。

本发明在步骤⑴中，所述负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板内布置有两层纵向受拉钢筋12，所述波纹管布置在两层纵向受拉钢筋12之间。

⑵浇注：往负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板内分别浇注混凝土，通过振捣、抹平使上述桥面板成型；

⑶养护：养护时，混凝土表面覆盖塑料薄膜并进行蓄水保温养护，待混凝土达到设计强度的70﹪后，再拆模，并放置1到2个月，以减小混凝土收缩徐变的影响。

由图6、图7、图8可知，一种如上所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板在钢—混凝土组合连续梁桥施工中的应用，它包括以下步骤：

⑴架设桥墩，在桥墩上安装好钢梁并连接成整体；

⑵安装桥面板，首先在钢梁上安装负弯矩区桥面板，然后在钢梁上安装正弯矩区桥面板；

在负弯矩区14，以桥墩为中心，左右对称拼装负弯矩区混凝土节板1，负弯矩区14的长度根据组合连续梁的内力计算确定，负弯矩区14的两端拼装负弯矩区混凝土端板11，设有锚固端9的一端靠近正弯矩区16，各板之间通过环氧树脂18连接；采用后张法对负弯矩区桥面板内的预应力束8进行张拉，将负弯矩区14各板连接成一个整体的负弯矩区桥面板，张拉完后，波纹管内进行灌浆处理，锚固端9采用无收缩混凝土进行封堵，做好防水措施，不漏浆；

在正弯矩区16，正弯矩区混凝土节板17各板之间、正弯矩区混凝土节板17与相邻的负弯矩区混凝土端板11之间均预留湿接缝15，且伸出板外的纵向受拉钢筋12分别通过绑扎或焊接的方式连接，湿接缝15处浇筑混凝土使各板连接成一个整体的正弯矩区桥面板并与负弯矩区桥面板形成整体结构；

⑶在负弯矩区混凝土节板1、负弯矩区混凝土端板11和正弯矩区混凝土节板17的孔洞10内分别灌注混凝土，混凝土内添加有膨胀剂。

本发明所述钢—混凝土组合连续梁桥的跨径范围为2000㎝～5000㎝。

本发明所述钢梁为包括由上翼缘钢板3、下翼缘钢板5及腹板4通过焊接组合的槽形钢梁或工字形钢梁，上翼缘钢板3上布置有栓钉连接件2。

本实施例的钢梁由上翼缘钢板3、下翼缘钢板5、两块腹板4通过焊接方式组合在一起形成槽形钢梁。为提高钢梁的稳定性和受力性能，下翼缘钢板5上沿桥梁纵向通长布置有纵向加劲肋6，腹板4之间布置有横隔板7，横隔板7的具体间距和板厚根据设计计算和具体施工确定，上翼缘钢板3上布置栓钉连接件2。

安装桥面板时，首先在钢梁上安装负弯矩区桥面板，然后在钢梁上安装正弯矩区桥面板。根据组合连续梁的内力计算负弯矩区14的长度，以桥墩为中心，左右对称拼装负弯矩区混凝土节板1，负弯矩区14的两端拼装负弯矩区混凝土端板11，设有锚固端9的一端靠近正弯矩区16，各负弯矩区混凝土节板1之间、负弯矩区混凝土节板1与负弯矩区混凝土端板11之间通过涂抹环氧树脂18连接；然后，采用后张法对负弯矩区桥面板内的预应力束8进行张拉，将负弯矩区各板连接成一个整体的负弯矩区桥面板；张拉完后，波纹管内进行灌浆处理，锚固端采用无收缩混凝土进行封堵，做好防水措施，不漏浆。

在正弯矩区16，正弯矩区混凝土节板17各板之间、正弯矩区混凝土节板17与相邻的负弯矩区混凝土端板11之间均预留湿接缝15，且伸出板外的纵向受拉钢筋12分别通过绑扎或焊接的方式连接，湿接缝15处浇筑混凝土使各板连接成一个整体的正弯矩区桥面板并与负弯矩区桥面板形成整体结构。

在钢梁上安装好桥面板后，对负弯矩区14、正弯矩区16的栓钉连接件2所对应的孔洞10内灌注高强度混凝土（混凝土的抗压强度≥50MPa），并根据配合比加入膨胀剂。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

1、本发明混凝土桥面板采用在工厂预制，预制完毕后，因为混凝土桥面板通常要放置一段时间并加以养护，其水化热引起的温度应变及其干燥收缩变形都未受到外界的约束，产生的应力极小。因此，防止了混凝土桥面板早期裂缝的发生，提高了混凝土桥面板的耐久性。

2、由于混凝土桥面板内预应力束未使用通长束布置，仅对负弯矩区的桥面板内布置，可节约材料用量。该预应力施加方式可以使中支座处的桥面板产生预压，同时在边跨和中跨跨中部分的钢梁内产生负弯矩，与成桥时候的内力相反，从而改善了钢梁的受力状态。

3、本发明混凝土桥面板制作的工厂化程度高，构件质量有保证；施工时，施工过程容易控制，施工质量高，大大的缩短了工期，提高了综合经济效益。

实施例2：

本实施例所述钢梁为由上翼缘钢板3、下翼缘钢板5及腹板4通过焊接组合的工字形钢梁，余同实施例1。

Claims (10)

1.一种钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，其特征是所述桥面板它包括负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板；

所述负弯矩区混凝土节板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管；

所述负弯矩区混凝土端板在与正弯矩区混凝土节板连接的一端设置有锚固端，负弯矩区混凝土端板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管，且纵向受拉钢筋伸出设有锚固端一端的负弯矩区混凝土端板外，波纹管出口一端设在锚固端，另一出口设在负弯矩区混凝土端板的另一端；

所述正弯矩区混凝土节板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋，且纵向受拉钢筋分别伸出正弯矩区混凝土节板两端；

所述负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板上均设有用于与钢梁上栓钉连接件连接的孔洞。

2.根据权利要求1所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，其特征是所述锚固端设有与纵向受拉钢筋连接的螺旋箍筋。

3.根据权利要求2所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，其特征是所述负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板内布置有两层纵向受拉钢筋，所述波纹管布置在两层纵向受拉钢筋之间。

4.根据权利要求3所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板，其特征是所述负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板的长度分别为400㎝～600㎝。

5.一种如权利要求1或2或3或4所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板的制作方法，其特征是所述桥面板为在工厂生产的预制混凝土桥面板，它包括负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板，其制作过程包括以下步骤：

⑴支模：根据设计要求分别组装负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板；

所述负弯矩区节板模板内布置纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管；

所述负弯矩区端板模板在与正弯矩区混凝土节板连接的一端设置有锚固端模板，所述负弯矩区端板模板内布置有纵向受拉钢筋、箍筋及用于安装预应力束的波纹管，且纵向受拉钢筋伸出设有锚固端一端的负弯矩区端板模板外，波纹管出口一端设在锚固端模板，另一出口设在负弯矩区端板模板的另一端；

所述正弯矩区节板模板内布置纵向受拉钢筋、箍筋，且纵向受拉钢筋分别伸出正弯矩区节板模板两端外；

所述负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板上均设有用于与钢梁上栓钉连接件连接的孔洞；

⑵浇注：往负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板和正弯矩区节板模板内分别浇注混凝土，通过振捣、抹平使上述桥面板成型；

⑶养护：养护时，混凝土表面覆盖塑料薄膜并进行蓄水保温养护，待混凝土达到设计强度的70﹪后，再拆模，并放置1到2个月，以减小混凝土收缩徐变的影响。

6.根据权利要求5所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板的制作方法，其特征是在步骤⑴中，所述锚固端模板内设有与纵向受拉钢筋连接的螺旋箍筋。

7.根据权利要求5所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板的制作方法，其特征是在步骤⑴中，所述负弯矩区节板模板、负弯矩区端板模板内布置有两层纵向受拉钢筋，所述波纹管布置在两层纵向受拉钢筋之间。

8.一种如权利要求1或2或3或4所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板在钢—混凝土组合连续梁桥施工中的应用，其特征是它包括以下步骤：

⑴架设桥墩，在桥墩上安装好钢梁并连接成整体；

⑵安装桥面板，首先在钢梁上安装负弯矩区桥面板，然后在钢梁上安装正弯矩区桥面板；

在负弯矩区，以桥墩为中心，左右对称拼装负弯矩区混凝土节板，负弯矩区的长度根据组合连续梁的内力计算确定，负弯矩区的两端拼装负弯矩区混凝土端板，设有锚固端的一端靠近正弯矩区，各板之间通过环氧树脂连接；采用后张法对负弯矩区桥面板内的预应力束进行张拉，将负弯矩区各板连接成一个整体的负弯矩区桥面板，张拉完后，波纹管内进行灌浆处理，锚固端采用无收缩混凝土进行封堵，做好防水措施，不漏浆；

在正弯矩区，正弯矩区混凝土节板各板之间、正弯矩区混凝土节板与相邻的负弯矩区混凝土端板之间均预留湿接缝，且伸出板外的纵向受拉钢筋分别通过绑扎或焊接的方式连接，湿接缝处浇筑混凝土使各板连接成一个整体的正弯矩区桥面板并与负弯矩区桥面板形成整体结构；

⑶在负弯矩区混凝土节板、负弯矩区混凝土端板和正弯矩区混凝土节板的孔洞内分别灌注混凝土，混凝土内添加有膨胀剂。

9.根据权利要求8所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板在钢—混凝土组合连续梁桥施工中的应用，其特征是所述钢—混凝土组合连续梁桥的跨径范围为2000㎝～5000㎝。

10.根据权利要求8所述钢—混凝土组合连续梁桥桥面板在钢—混凝土组合连续梁桥施工中的应用，其特征是所述钢梁为包括由上翼缘钢板、下翼缘钢板及腹板通过焊接组合的槽形钢梁或工字形钢梁，上翼缘钢板上布置有栓钉连接件。