CN107916617B - 一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁及其施工方法。本发明适用跨径在120‑200m，主跨与边跨跨径之比在(3‑4):1范围的斜拉桥进行技术和结构创新，用空间3D空心钢管截面的拉杆件代替常规斜拉桥的钢缆索，增大斜拉杆件刚度以基本消除原钢缆索的垂度影响，大幅降低应力水平，减小应力幅，提高桥梁在重复荷载下的抗疲劳寿命及使用寿命；大幅减少所需斜拉构件数量，降低超静定次数，简化建造工艺，减小施工难度；采用钢‑混组合结构及高性能混凝土桥面板，减轻桥梁结构自重、并使主要构件能在工厂进行加工预制，缩短现场施工时间，加快施工进程降低对交通的不利影响。此外，该桥梁结构新颖，具有独特的审美价值。

Description

一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁及施工方法

技术领域

本发明涉及一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁及施工方法。

背景技术

斜拉桥桥型较为经济、跨越能力大，除了良好的使用性能之外，其亦有极强的美学价值。斜拉桥整体造型与内涵丰富、结构形式多样，因此在城市及公路桥梁建设中具有广泛的应用前景。

斜拉索是斜拉桥的关键组成部分。

目前，斜拉索在材料强度、拉索形式、抗疲劳强度、防腐性能和配套锚固用具等方面虽已取得极大进步，逐步实现规格化、标准化，质量有所提升。但由于斜拉索一般由高强钢丝或高强钢绞线制成，其使用过程中长期处于高应力状态，活载作用下应力幅较大，伴随着风、雨、日照、腐蚀性气体等外部因素的影响，其在使用中仍不可避免地会出现保护材料破损、高强钢丝锈蚀及疲劳断裂、锚固区锈蚀等病害，造成安全隐患，并降低斜拉桥的使用寿命。因此，斜拉索的定期检测、维护和更换成为增加桥梁全寿命期内运营成本的重要因素。

此外，常规的缆索型斜拉桥在车辆等活载作用在桥梁中跨时，由于两侧桥塔刚度相对较柔，造成桥塔塔顶易向主跨方向变位，塔底弯矩增大，主梁挠曲明显。同时，桥塔塔顶变位使得中跨内斜拉索拉力松减，边跨斜拉索拉力增加，活载作用在边跨时则相反，因此在活载反复作用过程中斜拉索索力幅值变化较大，易产生疲劳问题。一般在斜拉桥的设计中，出于安全性的考虑，对不均匀荷载工况造成的应力幅及变形应进行强度及抗疲劳的设计验算，使得桥塔、斜拉索及主梁的设计计算复杂化。另外，现行斜拉桥多采用密索体系，该体系有应力分布相对均匀、主梁高度低、结构跨越能力大、轻巧等优势，但其在施工过程中，桥梁的线型及应力影响因素较多、施工控制难度大、风险高，施工工期长且易受气候影响等，这种密索体系桥型对300-500m的预应力混凝土斜拉桥及500-1000m钢-混组合结构及钢斜拉桥较为适宜。对跨径在120-200m，尤其造型及中间通航孔有一定要求的城市桥梁，有必要在保证结构跨越能力的同时，采用型式更加美观、赏心悦目、用料恰当、受力合理的斜拉结构体系桥进行技术和结构创新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁及其施工方法。

本发明技术方案如下：

一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，适用跨径在120-200m，主跨与边跨跨径之比在(3-4):1范围的斜拉桥进行技术和结构创新，用空间3D空心钢管截面的拉杆件代替常规斜拉桥的钢缆索，增大斜拉杆件刚度以基本消除原钢缆索的垂度影响，大幅降低应力水平，减小应力幅，提高桥梁在重复荷载下的抗疲劳寿命及使用寿命；大幅减少所需斜拉构件数量，降低超静定次数，简化建造工艺，减小施工难度；采用钢-混组合结构及高性能混凝土桥面板，减轻桥梁结构自重、并使主要构件能在工厂进行加工预制，缩短现场施工时间，加快施工进程降低对交通的不利影响。此外，该桥梁结构新颖，具有独特的审美价值。

本发明提出的一种三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，主要结构构件包括：U型钢纵梁1、横隔梁2、横箱梁3、纵梁与横梁锚固板4、群栓钉5、预埋环箍钢筋6、预留孔7、高性能混凝土接缝8、预制高性能混凝土桥面板9、中跨拉杆10、边跨拉杆11、桥塔12、桥面板纵向连接钢筋13、纵向加劲肋14、横箱梁内横隔板15、拉杆内横隔板16、桥塔内横隔板17、支承加劲肋18。纵梁1、横隔梁2、横箱梁3、中跨拉杆10、边跨拉杆11、桥塔12、纵向加劲肋14、横箱梁内横隔板15、拉杆内横隔板16、桥塔内横隔板17、支承加劲肋18等采用耐候钢材料，不但显著提高钢结构耐腐蚀性，亦提高其强度和韧性，从而大幅减少维护成本并延长桥梁使用寿命。

所述U型钢纵梁1布置于桥面板9下方，与横隔梁2、横箱梁3共同构成桥面钢梁格结构；U型钢纵梁1由加厚的无纵向加劲肋底板、两块斜腹板及两块上翼缘板组成，其截面呈长方形或上宽下窄的梯形；U型钢纵梁1的分段应考虑到跨径及运输条件限制；U型钢纵梁1之间连接通过螺栓实现连接；U型钢纵梁1与横隔梁2和横箱梁3之间，通过纵梁与横梁锚固板4用螺栓或焊接连成整体，U型钢纵梁1和纵梁与横梁锚固板4通过焊接连接。

所述横隔梁2分为纵梁箱内横隔梁与纵梁箱外横隔梁，起增强桥梁横向刚度的作用；箱外及箱内横隔梁采用为工字钢梁或T型钢梁，按照4m-6m的间距从U型钢纵梁1一端开始均匀布置，高度可小于等于U型钢纵梁1梁高；箱内横隔梁通过焊接方式与U型钢纵梁1进行连接；箱外横隔梁通过纵梁与锚固板4与U型钢纵梁1实现连接。

所述横箱梁3用于桥面钢梁格结构(1、2、3)与拉杆(10、11)、桥塔12及桥墩等的连接；横箱梁3与U型钢纵梁1通过纵梁与锚固板4实现连接；横箱梁3两端和中跨拉杆10、边跨拉杆11及桥塔12通过螺栓连接或焊接连接。

所述纵梁与横梁锚固板4分为纵梁与横隔梁锚固板及纵梁与横箱梁锚固板，分别用于U型钢纵梁1与横隔梁2、横箱梁3的连接；纵梁与横隔梁锚固板位于U型钢纵梁1外侧，与U型钢纵梁1以焊接形式连接，其上预留用于与横隔梁2连接用的螺孔；纵梁与横箱梁锚固板位于横箱梁3外侧，与横箱梁3以焊接形式连接，与U型钢纵梁1连接方式为螺栓连接或焊接。

所述群栓钉5用于预制高性能混凝土桥面板9预留孔与桥面钢梁格结构(1、2、3)的连接；群栓钉5采用集束式布置，通过焊接固定于U型钢纵梁1、横隔梁2及横箱梁3顶板或上翼缘。

所述预制高性能混凝土桥面板9通过群栓钉5和预留孔7内填充的混凝土与桥面钢梁格结构(1、2、3)连接后形成整体，共同抵抗桥面纵横向荷载；桥面板的混凝土标号建议C60的高性能混凝土，从而使预制高性能混凝土桥面板9力学性能及耐久性均较普通混凝土有较大的提高；考虑到预制及运输条件，预制高性能混凝土桥面板9应按照桥面的宽度、钢纵横梁间距、车辆的运输条件等，合理划分预制高性能混凝土桥面板的纵横向分块尺寸，每块板宽度不宜大于4m，长度在6-10m以内；采用预制高性能混凝土桥面板9厚度可较采用普通混凝土的桥面板薄，一般厚度可取为20～25cm；预制高性能混凝土桥面板9应按照桥梁车辆荷载设计标准进行配筋设计及加工预制，预制高性能混凝土桥面板9时应预留侧边接缝企口和桥面钢梁格结构(1、2、3)拼装连接的预留孔7，各预制桥面板的预留孔7每隔一定间距同焊接于纵横钢结构上群栓钉5对应布置；桥面板的预制养护方式可采用蒸汽养护或常温养护。

所述高性能混凝土接缝8为预制高性能混凝土桥面板9间的连接缝；高性能混凝土接缝8包括预留环箍钢筋6、钢筋环箍内嵌套的沿接缝方向的桥面板纵向连接钢筋13，用现浇高性能混凝土浇筑后连成一体实现预制高性能混凝土桥面板9间的刚性连接。对于预制高性能混凝土桥面板9在钢横隔梁及箱梁上的连接，也可通过预留沿接缝方向连接的桥面板纵向连接钢筋13进行焊接，同时用高性能混凝土将钢梁栓钉、桥面板纵向连接钢筋等连为一体共同受力。纵向及横向的接缝连接混凝土及预留孔填充混凝土建议用C70或C80的早强混凝土。

所述中跨拉杆10、边跨拉杆11及桥塔12为桥梁上部支承结构，用于支承桥面钢结构及混凝土桥面板等恒荷载及车辆等引起的活荷载。

所述中跨拉杆10顶端固定在桥塔12顶端，底端与横箱梁3连接，用于支撑主跨内桥梁结构；所述边跨拉杆11同样顶端固定于桥塔12顶部，底端与横箱梁3连接，平衡中跨拉杆10拉力。本发明主跨与边跨跨径之比在(3-4)：1范围，因此其在边跨拉杆11下部支座处受到上拔力，在设计此处支座时，应考虑采用措施抵抗上拔力，如使用抗拔支座和抗拔桩等；由于中跨拉杆10、边跨拉杆11主要受拉力作用，其内部可少设或不设沿拉杆纵向加劲肋而仅设横隔板。所述桥塔12为钢结构桥塔，其将荷载传递至桥梁下部结构，受拉杆传来的轴向压力及部分弯矩作用。

本发明中，中跨拉杆10、边跨拉杆11、桥塔12为空间3D空心钢截面，三者具体的尺寸等可根据实际使用情况调整。

这种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁的施工方法，包括如下步骤：

步骤(1)，在钢结构工厂加工制作U型钢纵梁1、横隔梁2、横箱梁3、中跨拉杆10、边跨拉杆11和桥塔12：U型钢纵梁1的分段长度视运输条件决定，同时注意钢纵梁纵向连接螺栓孔的精确预留加工；对U型钢纵梁1与横隔梁2、横箱梁3的连接部分，也应精确预留和加工制作，以便现场的螺栓连接或焊接拼装。

步骤(2)，在混凝土预制工厂按照设计要求及图纸进行高性能混凝土桥面板9的分块施工：由于侧边设计有接缝企口，应在制造时考虑到接缝的几何尺寸，同时预留群栓钉5的预留孔及预埋环箍钢筋6等。高性能混凝土桥面板9制作完成后应存放2-3个月，使混凝土收缩形变得以在存放期间充分发展，从而大幅降低桥梁组合结构完成后混凝土收缩引起的应力效应。

步骤(3)，桥面钢结构的施工：

在桥梁位置完成下部结构的建造后，将预制好的U型钢纵梁1、横隔梁2、横箱梁3等，通过运输设备运送到桥梁位置，并在施工好的下部结构墩台及临时支墩上依次吊装各钢梁节段并进行拼接。由于此时并未进行桥塔与钢拉杆的连接安装，为确保主跨内钢梁的拼装受力安全，应在施工时增设若干临时墩支撑，用于桥梁在中跨拉杆10、边跨拉杆11和桥塔12安装前对桥面钢结构的支承并提供施工平台，同时减少横箱梁3上与中跨拉杆10、边跨拉杆11连接处的竖向挠度，满足步骤(4)中上部钢结构施工时，中跨拉杆10、边跨拉杆11与横箱梁3连接时的安装精度。

步骤(4)，桥梁上部钢结构的施工：

桥面钢结构施工完成后，将一侧桥塔12通过吊装设备整体吊装至预定位置并进行连接，完成后将中跨拉杆10和边跨拉杆11同样通过吊装设备吊装至相应位置并进行连接；将另一侧桥塔12、中跨拉杆10及边跨拉杆11通过相同程序进行安装并进行连接；待整个钢梁及组合桥面板安装完成后，拆除临时墩支撑；

步骤(5)，预制高性能混凝土桥面板9的安装：

在钢结构安装完成后，将预制高性能混凝土桥面板9通过运输设备运送至桥点并吊装至安装位置，并进行准确定位，在预留孔7、桥面板板间纵向接缝8位置用高性能混凝土浇筑；

步骤(6)，在钢横隔梁及横箱梁上，焊接预制高性能混凝土桥面板9预留的桥面板纵向连接钢筋13，浇筑高性能混凝土将群栓钉5、桥面板纵向连接钢筋13等连成整体；

步骤(7)，桥面铺装及附属设施的施工：

在完成上述步骤后，进行桥面铺装和附属栏杆、伸缩缝等设施的施工。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、提出的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁结构，其采用空间3D空心钢截面梁代替一般斜拉桥的超高强度钢缆索，具有结构新颖美观，便于模数化、标准化制造和施工，制造质量易于控制，安装方便，维护程序简单等优点，特别适用于在交通繁忙地区跨越120-200m河流桥梁的快速施工；

2.该型式主梁截面采用高性能混凝土材料的钢混组合结构，相比混凝土斜拉桥自重轻而刚度又较钢结构斜拉桥为大，可充分发挥钢梁的抗拉、混凝土的抗压强度，最大限度地降低桥梁结构的自重，提高结构的抗疲劳特性及试验寿命；

3.分块分段预制施工避免了许多模板支架施工和现场大量混凝土的浇筑、绿色环保，对周围环境影响小。

附图说明

图1为本发明的桥梁立面图；

图2为桥梁平面图及纵梁、横梁构造图；

图3为桥梁A-A截面图；

图4为桥梁B-B截面图；

图5为桥梁桥面板划分示意图；

图6、图7为群栓钉大样图；

图8为本发明的高性能混凝土接缝详图；

图9为桥梁U型纵梁横截面图；

图10为桥梁横隔梁横截面图；

图11为桥梁横箱梁横截面图；

图12为桥梁拉杆横截面图；

图13为桥塔横截面图；

图14～图15，横箱梁和拉杆连接节点大样图；

图16～图17，横箱梁和桥塔连接节点大样图。

图中，1-U型钢纵梁，2-横隔梁，3-横箱梁，4-横隔，5-群栓钉，6-预埋环箍钢筋，7-预留孔、8-高性能混凝土接缝，9-预制高性能混凝土桥面板，10-中跨拉杆，11-边跨拉杆，12-桥塔，13-桥面板纵向连接钢筋、14-纵向加劲肋、15-横箱梁内横隔板、16-拉杆内横隔板、17-桥塔内横隔板、18-支承加劲肋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

所述桥面包括U型钢纵梁1、横隔梁2、横箱梁3、纵梁与横梁锚固板4、群栓钉5、预埋环箍钢筋6、预留孔7、高性能混凝土接缝8、预制高性能混凝土桥面板9、中跨拉杆10、边跨拉杆11、桥塔12、桥面板纵向连接钢筋13、纵向加劲肋14、横箱梁内横隔板15、拉杆内横隔板16、桥塔内横隔板17及支承加劲肋18。

如图9所示，所述U型钢纵梁1为U型开口钢梁，由两块上翼缘板、顶板及两块腹板构成，截面呈长方形或上款下窄的梯形，其与桥面板结合后共同用于承受桥梁纵向弯矩及剪力，为桥面位置结构纵向主要受力部件；纵梁1宽度在2-3m，高度在1-2m间，具体尺寸视场地条件、设计要求等决定；纵梁1沿桥轴向设置在桥面板下方，其数量根据设计桥面宽度、车辆荷载条件等决定，其横向间距一般在7-10m间；横隔梁2、横箱梁3与主梁的连接通过锚固板4，用预设连接件将之连接成为整体共同受力，连接方式为螺栓连接或焊接。

如图3、图4所示，本发明桥面钢结构包括U型钢纵梁1、横隔梁2与横箱梁3构成的梁格结构；所述横隔梁2用于提高梁格结构的横向刚度，其一般为工字钢梁或T型钢梁，截面形式示例如图10；横隔梁2分为箱内箱外两种，两者均按照4-6m间距从桥一端开始均匀布置；钢横隔梁2其梁高可小于或等于纵梁；横隔梁2顶面应按照桥梁设计横坡度做成双向1.5％以上横坡度，并与纵梁1平顺连接；横隔梁2与纵梁1通过锚固板4，通过螺栓连接或焊接连接；箱内横隔梁2在纵梁1在现场安装前于钢结构预制工厂与纵梁连接，提高纵梁抗扭刚度，防止纵梁在桥梁施工过程中横向失稳；所述钢横隔梁2的尺寸应按照受力条件、纵梁尺寸等因素根据规范进行具体取值。

横箱梁3(如图11)包括顶板、底板及两块腹板，其通过采用箱型截面大幅提高双向抗弯、抗剪性能，适于桥面梁格结构与上部支撑结构，特别是中跨拉杆10、边跨拉杆11等斜部件的连接；横箱梁3顶面也应按照桥梁设计要求做成双向1.5％以上横坡度，并与纵梁1及中跨拉杆10、边跨拉杆11和桥塔12的平顺连接；横箱梁3梁高宜于纵梁1保持一致；横箱梁3两端和中跨拉杆10、边跨拉杆11、桥塔12通过螺栓连接或焊接连接；横箱梁3与拉杆10、11连接样例如图14～15，横箱梁3与桥塔12连接样例如图16～17。

所述主梁与横梁锚固板4(如图3)用于纵梁1腹板与横梁(2、3)的连接。主梁与横隔梁锚固板4焊接于纵梁1腹板或底板上，通过螺栓连接或焊接的形式与横隔梁2实现连接；横箱梁3与钢纵梁1同样通过锚固板4实现连接，锚固板4通过焊接或螺栓连接于横箱梁3两侧。

预制高性能混凝土桥面板9与桥面钢结构连接通过群栓钉5(如图6、7)实现，群栓钉5焊接于主梁1、横隔梁2和横箱梁3上翼缘或顶板，群栓钉5的具体布置根据顺桥向剪力流并根据现有规范的计算方法确定，其位置应与桥面板9上预留孔7对应，预留孔7位置如图5所示。

所述高性能混凝土接缝8用于高性能混凝土桥面板9间横纵向相互连接，其形式参考图8的形式，通过预留环箍钢筋6及嵌套于环箍内纵向钢筋13，在填充高性能混凝土后使桥面板实现刚性连接。由于一般认为接缝为桥面薄弱环节切耐久性能较差，为提高接缝性能，建议选择C70或C80的早强混凝土进行接缝和预留孔的填充，其养护方式为蒸汽养护或常温养护。

中跨拉杆10、边跨拉杆11和桥塔12共同组成桥梁上部支承结构；其位置设置在桥面中间或左右两侧；在支承结构位于桥面中间时，由于其不起抗扭作用，桥面梁体应采用较大抗扭刚度的整体箱梁或其他类似截面；在支承结构位于桥面两侧时，设计时使其倾斜于桥面，使支承结构除提高桥梁梁体较强的抗扭能力外，亦起到提高桥面梁体抗风扭振能力和提高桥梁美学价值的作用。中跨拉杆10顶端固定在桥塔12上端，底端与横箱梁11连接；所述边跨拉杆11顶端固定在桥塔12上，底端与横梁3连接；桥塔12顶端与中跨拉杆10和边跨拉杆11连接，底端固定在横箱梁3上。

所述桥塔12为钢结构桥塔，其将荷载传递至桥梁下部结构；由于桥梁主跨与边跨跨径在3-4间，为平衡中跨拉杆10与边跨拉杆11传至桥塔12的拉力，减少桥塔12内所受弯矩，设计时桥塔12沿桥梁纵向向边跨方向倾斜，角度宜选择在5-10°；由于桥塔12受轴向压力及部分弯矩作用，其内部应设沿桥塔轴向设置纵向加劲肋及横隔板，提高桥塔刚度及稳定性，充分发挥桥梁在抗压、弯能力；由于桥塔12与横箱梁3连接处下部设有支座，受到支座集中荷载作用，设计时在此连接处应设置支承加劲肋18，以提高结构局部承压能力。

一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥的施工方法，具体包括如下步骤：

步骤(1)，纵梁1、横隔梁2、横箱梁3、中跨拉杆10、边跨拉杆11和桥塔12在钢结构工厂的加工制作；在预制纵梁1时，完成箱内横隔梁2、纵梁与横隔梁锚固板4及群栓钉5与纵梁1的连接及纵梁与横箱梁4与横箱梁3的连接；在制造时纵梁1节段、拉杆10、11时，宜考虑对部件进行预拱处理，从而减少其在使用过程中下挠；在各部件制造完成后，应在工厂内首先进行钢结构的预拼装，拼装时着重注意连接用螺栓孔的定位，若存在螺栓孔位间误差应在预拼装期间进行修改，避免后期现场二次加工而影响施工进度。

步骤(2)，在混凝土预制场内按照设计要求进行高性能混凝土桥面板9的预制；混凝土桥面板钢筋根据受力及规范要求进行配筋并预留环箍钢筋6、接缝企口及预留孔7；桥面板9预制长度在6-10m，宽度不大于4m，以适应路面运输要求；桥面板9养护方式为蒸汽养护或常温养护；预制后桥面板应储存2-3月，以减少混凝土收缩在桥面结构完成后引起的内力重分布效应。

步骤(3)，桥面钢梁格结构的施工：在桥梁位置完成下部结构的建造及临时支架的架设后，将预制好的主梁1、横隔梁2、横箱梁3通过运输设备运送到桥梁位置并依次进行吊装、拼接。梁格结构拼接顺序为先边跨后主跨，先横箱梁后纵梁及横隔梁。拼装时应先将跨内横箱梁3固定于支座处，以提供对纵梁1的支撑，横箱梁3固定后将拼接完成的纵梁整跨吊装于预定位置，通过固定于横箱梁上的纵梁与横箱梁锚固板4与横箱梁进行连接，最后将横隔梁2通过横隔梁锚固板4以螺栓连接或焊接形式固定于纵梁1上，完成一跨后重复进行该程序直至桥面钢结构施工完成，施工时桥梁两边桥面钢结构拼装可同时进行，以加快施工进度。由于施工时可能存在一跨内多个纵梁1先后施工的现象，施工过程中应注意由此造成的横向不均匀荷载对于支座处反作用力的影响，注意避免支座反作用力过小或消失，造成横箱梁3移位或倾覆，影响施工进度和安全。在主跨结构吊装前，需在合适位置设置1到2个临时支撑，用于中跨拉杆10、边跨拉杆11和桥塔12等上部支撑结构拼装完成前对桥面钢梁格结构的支撑，避免中跨内纵梁应力过大，保证结构安全，亦起到限制横箱梁3与中跨拉杆10连接处的竖向挠度的作用，保证后期步骤(4)中安装拉杆(10、11)时的拉杆(10、11)与横箱梁3连接精度要求。

步骤(4)，桥梁上部钢结构的施工：先将一侧桥塔12通过吊装设备整体吊装至预定位置并进行连接，固定后提供拉杆(10、11)的支撑；桥塔与桥面钢梁格结构连接完成后将中跨拉杆10和边跨拉杆11同样通过吊装设备吊装至相应位置并与横箱梁3及桥塔12进行连接；在一侧完成后将另一侧桥塔12、中跨拉杆10及边跨拉杆11通过相同方式进行安装；在步骤(5)桥面板与钢梁连接成整体后，拆除临时墩支撑。

步骤(5)，预制高性能混凝土桥面板9的安装：在桥面钢结构及桥梁上部钢结构(1、2、3、10、11、12)拼装完成后，将预制高性能混凝土桥面板9通过运输设备运送至桥梁现场，并吊装至安装位置，将预制桥面板预留孔7与群栓钉5准确就位，通过各桥面板预留环箍钢筋6、放置环箍嵌套的纵向钢筋13，浇筑高性能填料混凝土实现钢梁与混凝土桥面板在纵向钢主梁1的连接，现浇高性能接缝混凝土实现桥面板9间的纵向刚性连接。

步骤(6)，在钢横隔梁及箱梁上，焊接桥面板9预留的纵向连接钢筋13，浇筑高性能混凝土将钢梁栓钉5、桥面板纵向连接钢筋13、桥面板9等连成整体。

步骤(7)，桥面铺装及附属设施的施工：在完成上述步骤后，进行桥面铺装和附属设施的施工。

实施例1

如图1、2所示，本桥的总跨度L为150m，边跨L1为25m，边跨L2为35m，主跨L3为90m，桥面宽D为15m，塔高为13.5m，其上部支撑结构位于桥面两侧。河岸两侧设有滨江道路，道路上方保证净空H1为5m。本桥采用2根纵梁，8根横箱梁，25根横隔梁，4根中跨拉杆，4根边跨拉杆和4座桥塔，其布置形式如图1、2。

纵梁(图9)呈现上宽下窄的梯形，两纵梁间距D3为9m。每根纵梁上部宽l1为2.5m，下部宽l2为2m，梁高h1为1m，腹板和底板的厚度沿桥梁长度方面变化，两侧上翼缘板厚度为25mm，翼缘板上部以一定间距焊接有群栓钉，用于连接桥面板及纵梁。

本示例中一组群栓钉(图6、7)为6横排3纵列，横纵排间距s均为70mm。两组群栓钉间距s1根据栓钉布置位置不同，为500mm或800mm。

横隔梁(图10)从桥梁一端开始布置，横隔梁间距为4-5m。其截面为倒置的T形，梁高h2两端至跨中变化范围在380mm-750mm间，梁顶板宽l3为500mm，横隔梁间间距为4m。横隔梁腹板底部采取加劲措施，以防止腹板在横向荷载造成的弯矩作用下失稳。

横箱梁(图11)分别布置于桥面钢结构和桥塔、中跨拉杆、边跨拉杆和桥墩的连接处，由顶板、底板及两块腹板组成。横箱梁梁宽l3为2m，高度h2与纵梁保持一致，为1m。横箱梁顶板、底板等间距分布有2条纵向加劲肋，腹板中部有1条纵向加劲肋，用于加强截面刚度。沿横箱梁纵向分布有横隔板，亦起到加强截面刚度的作用。

本实例中中跨拉杆、边跨拉杆采用同一尺寸，截面均为倒置的等腰三角形，其截面(图11)宽度l5、截面高度h4均为1m。拉杆内部以1-1.5m的间距分布有横隔板，起到加强拉杆截面刚度及限制拉杆截面在安装过程中变形的作用。由于拉杆受轴向拉力及部分弯矩作用，不受失稳影响，本实例拉杆仅在与其他结构构间(桥塔、横箱梁)连接处设有纵向加劲肋。

本实例中桥塔呈现菱形，截面宽度(图12)l6为1.0-1.1m，截面长度为1.5-1.7m，从上到下逐渐变宽。桥塔内部四边薄壁中部设有纵向加劲肋，并沿桥塔纵向以1.0-2.0m的间隔设有横隔板，用于增强桥塔刚度以防止桥塔失稳。本实例中预制高性能混凝土桥面板(图5)其长度L4为7.5m，宽度D4考虑到横隔梁间距在4-5m间变化。其板内设有预留孔，在桥面板安装于桥面钢结构后填充超高性能混凝土，用于桥面钢结构与桥面板的连接。桥面板间采用企口接缝(图7)，在填充超高性能混凝土后使得桥面板间实现刚性连接。

本发明可以在拥有进行桥梁的快速施工，减少对桥梁位置交通的影响。

Claims (9)

1.一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于结构构件包括：U型钢纵梁(1)、横隔梁(2)、横箱梁(3)、纵梁与横梁锚固板(4)、群栓钉(5)、预埋环箍钢筋(6)、预留孔(7)、高性能混凝土接缝(8)、预制高性能混凝土桥面板(9)、中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)、桥塔(12)、桥面板纵向连接钢筋(13)、纵向加劲肋(14)、横箱梁内横隔板(15)、拉杆内横隔板(16)、桥塔内横隔板(17)、支承加劲肋(18)；

所述U型钢纵梁(1)布置于预制高性能混凝土桥面板(9)下方，与横隔梁(2)、横箱梁(3)共同构成桥面钢梁格结构；U型钢纵梁(1)之间连接通过螺栓实现连接；U型钢纵梁(1)与横隔梁(2)和横箱梁(3)之间，通过纵梁与横梁锚固板(4)用螺栓或焊接连成整体，U型钢纵梁(1)和纵梁与横梁锚固板(4)通过焊接连接；

所述横隔梁(2)分为纵梁箱内横隔梁与纵梁箱外横隔梁；纵梁箱内横隔梁通过焊接方式与U型钢纵梁(1)进行连接；纵梁箱外横隔梁通过纵梁与横梁锚固板(4)与U型钢纵梁(1)实现连接；

所述横箱梁(3)用于桥面钢梁格结构(1、2、3)与中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)、桥塔(12)及桥墩的连接；横箱梁(3)与U型钢纵梁(1)通过纵梁与横梁锚固板(4)实现连接；横箱梁(3)两端和中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)及桥塔(12)通过螺栓连接或焊接连接；

所述纵梁与横梁锚固板(4)分为纵梁与横隔梁锚固板及纵梁与横箱梁锚固板，分别用于U型钢纵梁(1)与横隔梁(2)、横箱梁(3)的连接；纵梁与横隔梁锚固板位于U型钢纵梁(1)外侧，与U型钢纵梁(1)以焊接形式连接，其上预留用于与横隔梁(2)连接用的螺孔；纵梁与横箱梁锚固板位于横箱梁(3)外侧，与横箱梁(3)以焊接形式连接，与U型钢纵梁(1)连接方式为螺栓连接或焊接；

所述群栓钉(5)用于预制高性能混凝土桥面板(9)预留孔与桥面钢梁格结构(1、2、3)的连接；群栓钉(5)采用集束式布置，通过焊接固定于U型钢纵梁(1)、横隔梁(2)及横箱梁(3)顶板或上翼缘；

所述预制高性能混凝土桥面板(9)通过群栓钉(5)和预留孔(7)内填充的混凝土与桥面钢梁格结构(1、2、3)连接后形成整体，预制高性能混凝土桥面板(9)时应预留侧边接缝企口和桥面钢梁格结构(1、2、3)拼装连接的预留孔(7)，各预制高性能混凝土桥面板(9)的预留孔(7)每隔一定间距同焊接于纵横钢结构上群栓钉(5)对应布置；

所述高性能混凝土接缝(8)为预制高性能混凝土桥面板(9)间的连接缝；高性能混凝土接缝(8)包括预留环箍钢筋(6)、钢筋环箍内嵌套的沿接缝方向的桥面板纵向连接钢筋(13)，用于现浇高性能混凝土浇筑后连成一体实现预制高性能混凝土桥面板(9)间的刚性连接；对于预制高性能混凝土桥面板(9)在钢横隔梁及箱梁上的连接，通过预留沿接缝方向连接的桥面板纵向连接钢筋(13)进行焊接，同时用高性能混凝土将钢梁栓钉、桥面板纵向连接钢筋连为一体共同受力；

所述中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)及桥塔(12)为桥梁上部支承结构，用于支承桥面钢结构及预制高性能混凝土桥面板(9)的恒荷载及车辆引起的活荷载；中跨拉杆(10)顶端固定在桥塔(12)顶端，底端与横箱梁(3)连接，用于支撑主跨内桥梁结构；边跨拉杆(11)同样顶端固定于桥塔(12)顶部，底端与横箱梁(3)连接，平衡中跨拉杆(10)拉力。

2.根据权利要求1所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于U型钢纵梁(1)由加厚的无纵向加劲肋底板、两块斜腹板及两块上翼缘板组成，其截面呈长方形或上宽下窄的梯形；U型钢纵梁(1)的分段应考虑到跨径及运输条件限制。

3.根据权利要求2所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于纵梁箱外横隔梁及纵梁箱内横隔梁采用为工字钢梁或T型钢梁，按照4m-6m的间距从U型钢纵梁(1)一端开始均匀布置，高度小于等于U型钢纵梁(1)的梁高。

4.根据权利要求3所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于预制高性能混凝土桥面板(9)的混凝土标号采用C60的高性能混凝土，且预制高性能混凝土桥面板(9)的宽度小于等于4m，长度在6-10m以内，厚度取为20～25cm；预制高性能混凝土桥面板(9)板的预制养护方式采用蒸汽养护或常温养护。

5.根据权利要求3所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于纵向及横向的高性能混凝土接缝(8)中的混凝土及预留孔填充混凝土用C70或C80的早强混凝土。

6.根据权利要求3所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于该组合桥梁的主跨与边跨跨径之比范围为(3-4)：1。

7.根据权利要求3所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于边跨拉杆(11)的下部支座处受到上拔力，因此该下部支座需采用抗拔支座和抗拔桩抵抗上拔力；同时由于中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)主要受拉力作用，因此内部少设或不设沿拉杆纵向加劲肋而仅设横隔板。

8.根据权利要求3所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁，其特征在于所述中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)、桥塔(12)为空间3D空心钢截面，且桥塔(12)为钢结构桥塔，其将荷载传递至桥梁下部结构，受拉杆传来的轴向压力及部分弯矩作用。

9.根据权利要求3所述的一种快速施工三跨连续空间异形斜拉组合桥梁的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)、在钢结构工厂加工制作U型钢纵梁(1)、横隔梁(2)、横箱梁(3)、中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)和桥塔(12)：U型钢纵梁(1)的分段长度视运输条件决定，同时注意U型钢纵梁(1)纵向连接螺栓孔的精确预留加工；对U型钢纵梁(1)与横隔梁(2)、横箱梁(3)的连接部分，也应精确预留和加工制作，以便现场的螺栓连接或焊接拼装；

步骤(2)、在混凝土预制工厂按照设计要求及图纸进行预制高性能混凝土桥面板(9)的分块施工：由于侧边设计有接缝企口，应在制造时考虑到接缝的几何尺寸，同时预留群栓钉(5)的预留孔及预埋环箍钢筋(6)；预制高性能混凝土桥面板(9)制作完成后应存放2-3个月，使混凝土收缩形变得以在存放期间充分发展，从而大幅降低桥梁组合结构完成后混凝土收缩引起的应力效应；

步骤(3)、桥面钢结构的施工：

在桥梁位置完成下部结构的建造后，将预制好的U型钢纵梁(1)、横隔梁(2)、横箱梁(3)通过运输设备运送到桥梁位置，并在施工好的下部结构墩台及临时支墩上依次吊装各钢梁节段并进行拼接；由于此时并未进行桥塔与钢拉杆的连接安装，为确保主跨内钢梁的拼装受力安全，应在施工时增设若干临时支墩，用于桥梁在中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)和桥塔(12)安装前对桥面钢结构的支承并提供施工平台，同时减少横箱梁(3)上与中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)连接处的竖向挠度，满足步骤(4)中上部钢结构施工时，中跨拉杆(10)、边跨拉杆(11)与横箱梁(3)连接时的安装精度；

步骤(4)、桥梁上部钢结构的施工：

桥面钢结构施工完成后，将一侧桥塔(12)通过吊装设备整体吊装至预定位置并进行连接，完成后将中跨拉杆(10)和边跨拉杆(11)同样通过吊装设备吊装至相应位置并进行连接；将另一侧桥塔(12)、中跨拉杆(10)及边跨拉杆(11)通过相同程序进行安装并进行连接；待整个钢梁及组合桥面板安装完成后，拆除临时支墩；

步骤(5)、预制高性能混凝土桥面板(9)的安装：

在钢结构安装完成后，将预制高性能混凝土桥面板(9)通过运输设备运送至桥点并吊装至安装位置，并进行准确定位，在预留孔(7)、高性能混凝土接缝(8)位置用高性能混凝土浇筑；

步骤(6)、在钢横隔梁及横箱梁上，焊接预制高性能混凝土桥面板(9)预留的桥面板纵向连接钢筋(13)，浇筑高性能混凝土将群栓钉(5)、桥面板纵向连接钢筋(13)连成整体；

步骤(7)、桥面铺装及附属设施的施工：

在完成上述步骤后，进行桥面铺装和附属栏杆、伸缩缝设施的施工。