CN106835926A - 一种小边主跨比预应力混凝土连续梁桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小边主跨比预应力混凝土连续梁桥及其施工方法。本发明的技术要点是：该结构体系不设边跨合拢段，在边墩设置边墩拉压支座，其边主跨比值较小，为0.5～0.55；在边跨配置合理的边跨通长预应力筋，在边跨设置边跨永久配重段。施工时先在边跨施加临时配重，完成主跨合龙；再完成体系转换，并在主跨合理施加临时配重，边跨继续悬浇；最后在边跨边墩安装边墩拉压支座，且在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土，完成边跨和全桥的施工。本发明通过合理的结构设计方案，取消常规设置的边跨现浇段和边跨合拢段，适用于不便于搭设边跨支架的预应力混凝土连续梁桥，为解决大跨预应力混凝土连续梁桥的施工难题提供新的设计思路。

Description

一种小边主跨比预应力混凝土连续梁桥及其施工方法

技术领域

本发明属于预应力混凝土连续梁桥技术领域，具体涉及一种小边主跨比预应力混凝土连续梁桥及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土连续梁桥由于结构受力明确、跨越能力较大、行车舒适、造价低廉、且适用于多种施工方法，大量应用于我国已建或筹建的桥梁工程中。

目前，大跨预应力混凝土连续梁桥最大跨径已突破150m，一般采用对称悬浇法施工，边主跨比值一般为0.6～0.8，设有边跨合拢段、边跨支架现浇段和主跨合拢段。

目前，大跨预应力混凝土连续梁桥的施工流程为：(1)首先完成基础和桥墩的施工；(2)利用支架(或托架)浇筑零号块，并设置墩梁固结体系；(3)在零号块安装挂篮；(4)利用挂篮平台，对称悬浇后续各梁段至主跨最大悬臂状态；(5)搭设边跨支架(或托架)，进行预压，安装边跨模板和钢筋，浇筑边跨现浇段；(6)张拉边跨预应力，拆除边跨满堂支架；(7)拆除墩梁临时固结体系，完成体系转换；(8)浇筑主跨合拢段，张拉主跨预应力；(9)施工桥面系，防撞护栏等附属设施；(10)完成全桥施工。

对于山区或者跨江跨河的深水区桥梁而言，边跨现浇段的支架或者托架搭设难度较大，支架预压、拆除施工亦极为不便。支架施工的风险较高，变形过大甚至垮塌的工程案例屡见不鲜。此外，边跨合拢段需要在边跨支架现浇段施工完毕之后再进行合拢，工序转换复杂，工期长。因此，现有大跨预应力混凝土连续梁桥施工时涉及边跨合拢段、边跨支架现浇段的施工，具有工期长、风险大和造价高的缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于针对大跨预应力混凝土连续梁桥的上述施工难题，提供一种具有较好的安全性和经济性的小边主跨比预应力混凝土连续梁桥。

该小边主跨比预应力混凝土连续梁桥，包括基础、承台、主墩、边墩、主墩支座、主梁；其特征在于：该结构体系不设边跨合拢段，在边墩设置边墩拉压支座，其边主跨比值较小，为0.5～0.55；在边跨配置合理的边跨通长预应力筋，在边跨设置边跨永久配重段。

具体的，所述边跨设置的边跨永久配重段是采用在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土或者是采用增大边墩支座附近截面以增大边跨的结构自重。

本发明的目的之二在于提供上述小边主跨比预应力混凝土连续梁桥的施工方法，该施工方法的特点是：施工时先在边跨施加临时配重，完成主跨合龙；再完成体系转换，在主跨合理施加临时配重，边跨继续悬浇；最后在边跨边墩安装边墩拉压支座，且在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土，完成边跨和全桥的施工。

该施工方法包括如下具体步骤：

(1)桥梁基础及桥墩的施工；

(2)完成基础和桥墩施工后，利用支架或托架浇筑主墩零号块，并建立主墩墩梁临时固结体系；

(3)在零号块安装挂篮，对称悬浇1号块，张拉1号块预应力，按照此施工方式循环施工至最大悬臂节段，达到主跨最大悬臂状态；

(4)在边跨进行边跨临时配重的施工，利用挂篮为合拢平台，完成主跨合拢段浇筑，待强并张拉主跨预应力；

(5)在主跨预应力张拉完毕之后，进行体系转换，即拆除主墩墩梁临时固结体系，主墩支座处于工作状态；

(6)利用挂篮为合拢平台，在主跨进行主跨临时配重的施工，完成边跨全悬臂段的浇筑，待强并张拉边跨预应力；

(7)拆除挂篮和主跨临时配重，在边跨边墩安装边墩拉压支座，且在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土，完成边跨永久配重段的施工；

(8)最后完成桥面铺装，防撞护栏等附属设施的施工。

本发明通过合理的结构设计方案，取消常规设置的边跨现浇段和边跨合拢段，辅以合理的施工方法，提出了一种小边主跨比预应力混凝土连续梁桥及其施工方法。本发明特别适用于不便于搭设边跨支架的预应力混凝土连续梁桥，可为解决大跨预应力混凝土连续梁桥的施工难题提供新的设计思路。

本发明的设计原理如下：

由上述可知，由于本发明的梁桥结构边主跨比较小，边跨自重较轻，因此在边跨需要进行配重。配重可采用灌注重度混凝土的措施，或者采用增大截面法，使边墩支座不出现或不致出现过大的拉力。

由边主跨比较小导致的另一个问题是，边跨主梁有可能在运营期间上翘。因此，在边墩设置拉压支座，使支座满足抗拉和抗压要求。同时应保证边墩支座在受拉状态时，边墩混凝土不致开裂。

本发明提出的上述梁桥结构体系，在施工和运营阶段均应满足《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2012)以及《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)等相关行业规范要求。施工和运营阶段均应进行承载能力验算、预应力混凝土的应力验算、抗裂验算、变形计算、预应力损失验算及端部锚固区等方面的验算。

对于结构设计而言，承载力验算应使结构满足：

式中：γ₀为结构的重要性系数，S和R分别为荷载效应和结构承载力的设计值；f_d为材料强度设计值；为几何参数设计值。

对于结构应力验算，应分别考虑短暂状况和持久状况，需满足以下规范要求：

在短暂状况下，混凝土的压应力应满足：

式中：f′_ck为制作、运输、安装各施工阶段的混凝土轴心抗压强度标准值，可按强度标准值表内查得到。

对于持久状况：

(1)预应力混凝土受弯主梁正截面混凝土的最大压应力满足：

σ_kc+σ_pt≤0.5f_ck；

式中：σ_kc为荷载标准值产生的混凝土法向压应力；σ_pt为预应力产生的混凝土法向拉应力；f_ck为混凝土轴心抗压强度标准值。

(2)受拉区预应力钢筋的最大拉应力限值：

对于钢绞线、钢丝：σ_pe+σ_p≤0.65f_pk；

对于精轧螺纹钢：σ_pe+σ_p≤0.80f_pk；

式中：σ_pe为受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；σ_p为荷载产生的预应力钢筋应力增量；f_pk为预应力钢筋抗拉强度标准值。

(3)预应力混凝土受弯主梁正截面混凝土的主压应力σ_cp应满足σ_cp≤0.6f_ck。

对于施工设计而言，与传统的连续梁桥相比，由于本发明取消了边跨合拢段和支架现浇段，先进行主跨合拢段施工。在主跨合龙时，为保证施工安全，配重应满足弯矩平衡。对于施工阶段的挠度验算，应满足悬臂端的最大挠度不应超过悬臂长度的1/300。

附图说明

图1是本发明的成桥立面图。

图2是本发明的预应力筋配置示意图。

图3和图4是本发明的两种边墩附近箱梁横截面配重示意图。

图5至图11是本发明的具体施工流程示意图。

图12是本发明所涉及的结构体系详细设计施工流程框图。

图1至图11中，各部件标记是：1、基础；2、承台；3、主墩；4、边墩；5、主墩支座；6、主梁；7、边墩拉压支座；8、边跨永久配重段；9、边跨通长预应力筋；10、配重混凝土；11、增大截面；12、墩梁临时固结体系；13、零号块；14、挂篮；15、主跨最大悬臂节段；16、边跨临时配重；17、主跨合拢段；18、主跨临时配重；19、边跨全悬臂段。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1～图12所示，本实施例以一座主跨为150m，主跨合拢段为2m，边跨为77m，边主跨比为0.513的小边主跨比三跨连续梁桥为例，详细阐明本发明小边主跨比预应力混凝土连续梁桥及其施工方法。

参见图1、图2，本实施例的小边主跨比预应力混凝土连续梁桥，包括基础1、承台2、主墩3、边墩4、主墩支座5、主梁6；其边主跨比值较小，为0.513；在边墩4上设置边墩拉压支座7和边跨永久配重段8；在边跨配置经过检算合理的边跨通长预应力筋9，该配筋应满足使得结构在施工和使用阶段各种荷载作用下结构应力和位移满足规范要求。参见图3和图4，边跨永久配重段8可采用两种方式，图3所示是边跨永久配重段8采用在边跨箱梁内浇筑配重混凝土10的方式；图4所示是边跨永久配重段8采用增大边墩支座附近截面11以增大边跨的结构自重的方式。

参见图5至图11，本发明上述实施例的施工方法如下：

(1)参见图5，首先是桥梁基础1、承台2及主墩3、边墩4的施工。

(2)参见图6，完成下部结构施工后，利用支架或托架浇筑零号块13，并建立墩梁临时固结体系12。

(3)参见图7，在零号块安装挂篮14，对称悬浇1号块，张拉1号块预应力，按照此施工方式循环施工至主跨最大悬臂节段15，达到主跨最大悬臂状态。

(4)参见图8，在边跨进行边跨临时配重16的施工，利用挂篮14作为合拢平台，完成主跨合拢段17的浇筑，待强并张拉主跨预应力。

(5)参见图9，在主跨预应力张拉完毕之后，进行体系转换，即拆除墩梁临时固结体系12，主墩支座5处于工作状态。

(6)参见图10，利用挂篮为合拢平台，在主跨施加主跨临时(平衡)配重18，完成边跨全悬臂段19的浇筑，待强并张拉边跨预应力。

(7)参见图11，拆除挂篮14和主跨临时配重18，在边跨边墩安装边墩拉压支座7，且在边跨边墩附近箱梁内浇筑配重混凝土10，完成边跨永久配重段8的施工。

(8)最后完成桥面铺装，防撞护栏等附属设施的施工。

参见图12，是本发明所涉及的结构体系详细设计施工流程框图。

首先进行结构总体设计，主要包括主跨跨径，由小边主跨比控制的边跨跨径，再进行截面设计，主梁配筋、拉压支座以及配重设计。

然后对本发明的结构体系进行承载力设计与验算，确保其在施工以及运营过程中结构的刚度、强度和稳定性等各项设计指标均满足规范要求。

最后是施工流程设计，具体施工流程同图5～图11，在此不进行赘述。

以上所述仅为本发明的实施案例，并不用于限制本发明。对于本领域而言，本发明可有各种设计上的改变和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何局部修改、局部改进和局部功能等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种小边主跨比预应力混凝土连续梁桥，包括基础、承台、主墩、边墩、主墩支座、主梁；其特征在于：该结构体系不设边跨合拢段，在边墩设置边墩拉压支座，其边主跨比值较小，为0.5～0.55；在边跨配置合理的边跨通长预应力筋，在边跨设置边跨永久配重段。

2.根据权利要求1所述的小边主跨比预应力混凝土连续梁桥，其特征在于：所述边跨设置的边跨永久配重段是采用在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土。

3.根据权利要求1所述的小边主跨比预应力混凝土连续梁桥，其特征在于：所述边跨设置的边跨永久配重段是采用增大边墩支座附近截面以增大边跨的结构自重。

4.一种如权利要求1所述小边主跨比预应力混凝土连续梁桥的施工方法，其特征在于：施工时先在边跨施加临时配重，完成主跨合龙；再完成体系转换，在主跨合理施加临时配重，边跨继续悬浇；最后在边跨边墩安装边墩拉压支座，且在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土，完成边跨和全桥的施工。

5.根据权利要求4所述小边主跨比预应力混凝土连续梁桥的施工方法，其特征在于：它包括如下具体步骤：

(1)桥梁基础及桥墩的施工；

(2)完成基础和桥墩施工后，利用支架或托架浇筑主墩零号块，并建立主墩墩梁临时固结体系；

(3)在零号块安装挂篮，对称悬浇1号块，张拉1号块预应力，按照此施工方式循环施工至最大悬臂节段，达到主跨最大悬臂状态；

(4)在边跨进行边跨临时配重的施工，利用挂篮为合拢平台，完成主跨合拢段浇筑，待强并张拉主跨预应力；

(5)在主跨预应力张拉完毕之后，进行体系转换，即拆除主墩墩梁临时固结体系，主墩支座处于工作状态；

(6)利用挂篮为合拢平台，在主跨进行主跨临时配重的施工，完成边跨全悬臂段的浇筑，待强并张拉边跨预应力；

(7)拆除挂篮和主跨临时配重，在边跨边墩安装边墩拉压支座，且在边墩附近边跨箱梁内浇筑配重混凝土，完成边跨永久配重段的施工；

(8)最后完成桥面铺装，防撞护栏等附属设施的施工。