CN107288024B - 装配式梁体及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式梁体，包括多个预制箱梁梁体以及连接多个预制箱梁梁体的预应力钢筋，其中，预制箱梁梁体上设有横向预应力孔道，预应力钢筋穿过所有预制箱梁梁体的横向预应力孔道且其两端通过锚板固定，预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注有无收缩混凝土，连接多个预制箱梁梁体时，将预应力钢筋穿过横向预应力孔道并安装锚板，张拉预应力钢筋后进行灌浆。本发明提出的装配式梁体，加强了梁体间的横向连接，并减少了铰缝的受力。

Description

装配式梁体及其施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁结构技术领域，尤其涉及一种装配式梁体及其施工方法。
背景技术
装配式预应力混凝土梁桥因其具有施工速度快、工期较短、易于标准化等优点在桥梁工程中有着广泛的应用。无论在国内还是在国外，装配式预应力混凝土梁桥在中小跨径桥梁中都占有很大比重。但是随着这种桥型的广泛应用，在使用过程中也产生了一些问题，特别是在梁体的横向连接方面。由于我国很多桥梁设计者对装配式梁体的横向受力认识不足，使得很多装配式桥梁的梁体的横向连接存在很多问题。随着交通量的增加和超载车辆对桥梁的影响，我国很多装配式梁桥在投入运营后出现了预制板之间铰缝破坏的情况，严重的甚至出现“单板受力”，使桥梁的承载能力大大下降，桥梁也存在极大的安全隐患，随时可能面临倒塌的风险。
在中国公路桥梁建设中，装配式箱梁是常用的上部结构形式，从结构设计上来说，其基本原理是采用横向连接系将各预制板梁连成整体，以共同承受车辆荷载的作用，从而有效降低单片板的内力。目前，传统的装配式梁体的横向连接方式主要是通过铰缝连接。
通过铰缝连接这种方式在我国使用的最为广泛，为了加强各预制板之间的连接，铰缝中沿桥梁纵向每隔80 ~ 120 cm还会加入门筋和交叉钢筋。在设计时通常将铰缝假设为理想的铰，用“铰接板法”进行荷载横向分布计算和铰缝受力分析。然而，由于铰缝传力机理不明确，且存在新老混凝土粘结等问题，往往仅能从构造上保证铰缝的可靠性。即便在铰缝中加入一些普通钢筋，也仅仅是对铰缝内的混凝土进行了加强，铰缝仍可以从新老混凝土的粘结处首先发生破坏，最终导致其传力失效，使梁桥运营时的受力和设计时的假定受力不一致。
铰缝连接的施工工艺虽然都较为成熟，在梁体连接中也使用较多，但是这种连接方式在实际中出现了很多缺陷。铰缝非常容易损坏，这就使得梁体之间的连接受到影响，这最终会导致传力失效。“单板受力”已成为这种连接所出现的最常见病害。所谓单板受力，是指铰缝失效后，形成某一块或多块梁单独受力的情形。单板受力会增大梁的荷载横向分布系数，严重削弱桥梁的整体性，很可能会使整座桥的上部结构处于极为不利的受力状态，也会降低桥梁的耐久性。传统的连接方式为解决连接问题，还有很多设计试图在增加铰缝或者在铰缝中增加构造钢筋来增加铰缝的可靠性，防止其损坏，但是这也没有改变铰缝是主要的横向传力构件的本质。若再考虑混凝土的收缩徐变及新老混凝土的粘结等因素，这些方法很难保证受力如此复杂的铰缝不会发生破坏。长此以往，横向连接的破坏将会严重影响桥梁的使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种装配式梁体及其施工方法，旨在加强了梁体间的横向连接，并减少铰缝的受力。
为实现上述目的，本发明提供一种装配式梁体，包括多个预制箱梁梁体以及连接多个预制箱梁梁体的预应力钢筋，其中，所述预制箱梁梁体上设有横向预应力孔道，预应力钢筋穿过所有预制箱梁梁体的横向预应力孔道且其两端通过锚板固定，所述预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注有无收缩混凝土，连接多个预制箱梁梁体时，将预应力钢筋穿过横向预应力孔道并安装锚板，张拉预应力钢筋后进行灌浆。
优选地，多个预制箱梁梁体在连接后其横向预应力孔道位于同一水平线上。
优选地，所述预应力钢筋上还套有波纹管。
本发明进一步提出一种基于上述的装配式梁体的施工方法，包括以下步骤：
预制多个箱梁梁体，并在预制箱梁梁体上预留横向预应力孔道；
将所有预制箱梁梁体运送到现场进行吊装，并将预应力钢筋穿入横向预应力孔道；
安装工作锚板后张拉预应力钢筋；
进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土。
优选地，所述进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土的步骤之后还包括：
养护混凝土，待其强度到达预定强度后，第二次张拉预应力钢筋使其达到规定的预应力。
优选地，安装工作锚板后张拉预应力钢筋时，使其预应力为最终预应力的15%-25%。
优选地，所述安装工作锚板后张拉预应力钢筋具体包括：安装锚板时，使锚板与锚垫板止口对正，在锚板上套上相应的限位板以将预应力钢筋卡紧，根据钢绞线直径大小确定限位板尺寸，安装张拉千斤顶，使之与高压油泵相连接后，张拉预应力钢筋。
优选地，所述进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土具体包括：
张拉施工完成后，切除外露的钢绞线，进行封锚，封锚采用无收缩水泥砂浆封锚，封锚时将锚垫板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层厚度大于15mm；
封锚后24～48小时之内对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土。
优选地，对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土之前，保持横向预应力孔道与键槽附近的混凝土保持湿润至少24小时。
优选地，预应力钢筋张拉前进行千斤顶与压力表的配套校验，并进行油泵、工具锚、限位板配件工作性能检查工作，同时检查和清理横向预应力孔道和灌浆孔，并确保其畅通，并检查预制箱梁梁体端部有无鼓裂纹。
本发明提出的装配式梁体具有以下有益效果：
（1）横向连接性能好：通过预应力钢筋以加强横向连接的整体性，从而减少了铰缝在工作时的受力，解决了梁体横向连接中出现的最常见的问题：铰缝失效；
（2）结构整体性能好：本方法在箱梁之间采用了横向预应力，使得箱梁之间的横向联系大大增加，结构的整体性较传统的铰缝连接更强；
（3）施工速度快：事先在预制场内预制好主要的构件后，到施工现场直接拼装，可显著缩短工期；
（4）保证施工质量：由于主要的构件都是在预制场内预制完成，这些构件的质量会比现浇的更高，从而也会保证施工的质量；
（5）可标准化生产：梁体均可以在预制场内预制，均可根据图纸在预制场内标准化生产；
（6）应用前景好：多箱室的混凝土箱梁在桥梁工程中的应用越来越广泛，而传统的箱梁箱室之间是采用铰缝连接，但铰缝极容易在使用过程之中损坏。但本发明从根本上避免了铰缝可能损坏的这种问题，可以改善箱梁的受力性能，提高桥梁的使用寿命，对于装配式梁体来说意义重大。
附图说明
图1为本发明装配式梁体优选实施例的结构示意图；
图2为本发明装配式梁体中预制箱梁梁体的立面结构示意图；
图3为本发明装配式梁体中预制箱梁梁体的平面结构示意图；
图4为本发明装配式梁体中预制箱梁梁体的截面结构示意图；
图5为本发明装配式梁体的局部结构示意图；
图6为本发明装配式梁体的施工方法的流程示意图。
图中，1-预制箱梁梁体，2-预应力孔道。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提出一种装配式梁体。
参照图1至图5，本优选实施例中，一种装配式梁体，包括多个预制箱梁梁体1以及连接多个预制箱梁梁体1的预应力钢筋，其中，预制箱梁梁体1上设有横向预应力孔道2，预应力钢筋穿过所有预制箱梁梁体1的横向预应力孔道2且其两端通过锚板固定，预应力钢筋与横向预应力孔道2之间灌注有无收缩混凝土，连接多个预制箱梁梁体1时，将预应力钢筋穿过横向预应力孔道2并安装锚板，张拉预应力钢筋后进行灌浆。
预制箱梁梁体1上设有内键槽，与横向预应力孔道2连接。
进一步地，多个预制箱梁梁体1在连接后其横向预应力孔道2位于同一水平线上。
进一步地，预应力钢筋上还套有波纹管。一根预应力钢筋对应一个波纹管。在浇筑混凝土时波纹管保护预应力钢筋不被混凝土污染，保证张拉的质量，张拉后，在波绞管内按规定要求压浆，使管内预应力钢筋与桥梁固结，形成一个整体受力，以达到张拉的效果。
本装配式梁体的施工过程如下。
（1）在预制场预制好箱梁，预制时注意在箱梁上预留横向预应力孔道2。预留横向预应力孔道2时，应该注意孔道的位置，使得横向预应力孔道2和纵向预应力钢筋的位置不会冲突，还要保证各箱梁吊装好后，横向预应力孔道2应水平。孔道应平顺，端部预埋的锚垫板应垂直于孔道中心线。孔道应该密封良好，接头应严密不得漏浆。孔道预留好之后，按设计图纸的要求安装波纹管。波纹管安装时接头的位置宜错开，就位过程中应该尽量避免波纹管的反复弯曲，以防止管壁开裂。梁体预制好后，将预制箱梁梁体1运送到现场进行吊装，按预制箱梁梁体1从左到右顺序依次进行吊装。
（2）穿预应力钢筋。采用先穿入法，当波纹管安装就位后，将预应力钢筋穿入。穿入预应力钢筋可以采用人工穿束的方法，利用起重设备将预应力钢筋吊起，操作人员站在脚手架或临时搭设的穿束平台上将预应力钢筋逐步穿入孔道。预应力钢筋的前端应扎紧并裹胶布，以便顺利穿过孔道。
（3）张拉预应力钢筋。张拉之前，预应力钢筋张拉前应完成千斤顶与压力表的配套校验，做好油泵、工具锚、限位板等设备、配件工作性能完好的情况的检查工作。同时，应检查和清理孔道、灌浆孔，并确保其畅通，同时检查预制箱梁梁体端部有无鼓裂纹等。张拉预应力钢筋时，分两次张拉，首先张拉预应力钢筋使其预应力到最终预应力的20%。
（4）使用无收缩混凝土对内键槽以及横隔梁处的空隙进行灌浆。灌浆压力不应小于0.5N/mm2。灌浆工作应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺；在孔道两端冒出浓浆封闭排气孔后，应继续加压至0.5~0.7N/mm2，稳压1~2min再封闭灌浆孔。
（5）养护混凝土，待其强度到达34MPa后，再第二次张拉预应力钢筋使其达到规定的预应力。
本发明提出的装配式梁体具有以下有益效果：
（1）横向连接性能好：通过预应力钢筋以加强横向连接的整体性，从而减少了铰缝在工作时的受力，解决了梁体横向连接中出现的最常见的问题：铰缝失效；
（2）结构整体性能好：本方法在箱梁之间采用了横向预应力，使得箱梁之间的横向联系大大增加，结构的整体性较传统的铰缝连接更强；
（3）施工速度快：事先在预制场内预制好主要的构件后，到施工现场直接拼装，可显著缩短工期；
（4）保证施工质量：由于主要的构件都是在预制场内预制完成，这些构件的质量会比现浇的更高，从而也会保证施工的质量；
（5）可标准化生产：梁体均可以在预制场内预制，均可根据图纸在预制场内标准化生产；
（6）应用前景好：多箱室的混凝土箱梁在桥梁工程中的应用越来越广泛，而传统的箱梁箱室之间是采用铰缝连接，但铰缝极容易在使用过程之中损坏。但本发明从根本上避免了铰缝可能损坏的这种问题，可以改善箱梁的受力性能，提高桥梁的使用寿命，对于装配式梁体来说意义重大。
本发明进一步提出一种装配式梁体的施工方法。
参照图6，图6为本发明装配式梁体的施工方法的流程示意图。
本优选实施例中，一种基于上述的装配式梁体的施工方法，包括以下步骤：
步骤S10，预制多个箱梁梁体，并在预制箱梁梁体上预留横向预应力孔道2；
步骤S20，将所有预制箱梁梁体运送到现场进行吊装，并将预应力钢筋穿入横向预应力孔道；
步骤S30，安装工作锚板后张拉预应力钢筋；
步骤S40，进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土。
横向预应力连接完成后，锚固区螺栓应用环氧涂料涂层，以防止螺栓锈蚀。
进一步地，步骤S40之后还包括：
步骤S50，养护混凝土，待其强度到达预定强度后，第二次张拉预应力钢筋使其达到规定的预应力。
传统的一次张拉可能会出现锚具变形，钢筋回缩的问题，会使得预应力损失过大，而二次张拉的优势则是钢筋的低回缩和永久预应力损失较小。第二次张拉时可以消除第一次张拉钢绞线的回缩值，从而提高预应力效率。
具体地，步骤S30中张拉预应力钢筋时，使其预应力为最终预应力（即二次张拉力）的15%-25%。
步骤S30具体包括：安装锚板时，使锚板与锚垫板止口对正，在锚板上套上相应的限位板以将预应力钢筋卡紧，根据钢绞线直径大小确定限位板尺寸，安装张拉千斤顶，使之与高压油泵相连接后，张拉预应力钢筋。
步骤S40具体包括：张拉施工完成后，切除外露的钢绞线（钢绞线外露量不小于30mm），进行封锚，封锚采用无收缩水泥砂浆封锚，封锚时将锚垫板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层厚度大于15mm；
封锚后24～48小时之内对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土。
进一步地，对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土之前，保持横向预应力孔道与键槽附近的混凝土保持湿润至少24小时。保持横向预应力孔道与键槽附近的混凝土保持湿润是因为：养护混凝土需要一定的湿度，这样做有利于混凝土的强度增长。
进一步地，预应力钢筋张拉前进行千斤顶与压力表的配套校验，并进行油泵、工具锚、限位板配件工作性能检查工作，同时检查和清理横向预应力孔道和灌浆孔，并确保其畅通，并检查预制箱梁梁体端部有无鼓裂纹。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种装配式梁体，其特征在于，包括多个预制箱梁梁体以及连接多个预制箱梁梁体的预应力钢筋，其中，所述预制箱梁梁体上设有横向预应力孔道，预应力钢筋穿过所有预制箱梁梁体的横向预应力孔道且其两端通过锚板固定，所述预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注有无收缩混凝土，连接多个预制箱梁梁体时，将预应力钢筋穿过横向预应力孔道并安装锚板，张拉预应力钢筋后进行灌浆；多个预制箱梁梁体在连接后其横向预应力孔道位于同一水平线上；所述预应力钢筋上还套有波纹管，波纹管安装于预制后的箱梁梁体的预留横向预应力孔道中。
2.一种基于权利要求1所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
预制多个箱梁梁体，并在预制箱梁梁体上预留横向预应力孔道；
将所有预制箱梁梁体运送到现场进行吊装，并将预应力钢筋穿入横向预应力孔道；
安装工作锚板后张拉预应力钢筋；
进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土。
3.如权利要求2所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，所述进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土的步骤之后还包括：
养护混凝土，待其强度到达预定强度后，第二次张拉预应力钢筋使其达到规定的预应力。
4.如权利要求3所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，安装工作锚板后张拉预应力钢筋时，使其预应力为最终预应力的15%-25%。
5.如权利要求2所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，所述安装工作锚板后张拉预应力钢筋具体包括：安装锚板时，使锚板与锚垫板止口对正，在锚板上套上相应的限位板以将预应力钢筋卡紧，根据钢绞线直径大小确定限位板尺寸，安装张拉千斤顶，使之与高压油泵相连接后，张拉预应力钢筋。
6.如权利要求2所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，所述进行封锚并对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土具体包括：
张拉施工完成后，切除外露的钢绞线，进行封锚，封锚采用无收缩水泥砂浆封锚，封锚时将锚垫板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层厚度大于15mm；
封锚后24～48小时之内对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土。
7.如权利要求2所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，对预应力钢筋与横向预应力孔道之间灌注无收缩混凝土之前，保持横向预应力孔道与键槽附近的混凝土保持湿润至少24小时。
8.如权利要求2所述的装配式梁体的施工方法，其特征在于，预应力钢筋张拉前进行千斤顶与压力表的配套校验，并进行油泵、工具锚、限位板配件工作性能检查工作，同时检查和清理横向预应力孔道和灌浆孔，并确保其畅通，并检查预制箱梁梁体端部有无鼓裂纹。
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