CN108035241A - 一种装配式钢-混组合桥梁及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种装配式钢‑混组合桥梁及其施工工艺，由混凝土桥面板、钢主梁和钢‑混连接构造组成，所述混凝土桥面板和钢主梁通过钢‑混连接构造在现场固定。本发明结合簇钉式栓钉连接件与开孔钢板连接件的优点，提出了一种适用于快速装配式钢‑混组合桥的连接构造，以期从根本上解决目前市场上簇钉连接型快速装配式钢‑混组合桥抗疲劳性能差的缺陷，并提高负弯矩区的抗裂性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁结构，尤其涉及一种采用开孔钢板连接件连接的装配式钢-混组合桥及其施工工艺。
背景技术
桥梁是高速公路网与现代化城市立体交通网建设中的关键设施。目前桥梁的设计以满足自身的安全性与耐久性为主,而较少考虑施工过程对交通的干扰、对环境的破坏等因素。随着工业化水平不断提高，预制装配式桥梁的出现为上述问题提供了一种解决方法：采用工厂预制节段、现场拼装的工艺，提高构件制作质量，缩短工期，减少施工作业面积，并使后期维护与拆除更加便利经济，从而降低桥梁的全生命周期成本。目前快速装配式钢-混组合桥多采用集簇式栓钉连接桥面板与钢梁，但栓钉连接件抗疲劳性能较差，负弯矩区易开裂，应用范围被极大地限制。与传统的栓钉连接件相比，开孔钢板连接件具有抗剪承载力高、刚度大以及抗疲劳性能好等优点，且开孔钢板连接件无需复杂的焊接工艺，施工方便，已成为大型钢-混凝土组合梁优选形式，并得到了广泛的推广应用。但是采用现场制备施工的方式，导致施工周期较长，延缓桥梁的运行开放时间，造成交通的不便。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的组合桥梁存在的缺陷，而提供一种装配式钢-混组合桥及其施工工艺，提高负弯矩区的抗裂性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明是采用如下方案实现的：
本发明提出的装配式钢-混组合桥梁，由混凝土桥面板、钢主梁和钢-混连接构造组成，所述混凝土桥面板和钢主梁通过钢-混连接构造在现场固定。
优选的，装配式钢-混组合桥梁，所述钢-混连接构造为组合式结构。
优选的，装配式钢-混组合桥梁，所述钢-混连接构造包括有钢筋笼、预埋套筒、预埋伸缩管、贯穿筋和开孔钢板，
所述贯穿筋一端设置在预埋伸缩管内，所述贯穿筋另一端穿过所述开孔钢板上部的开孔和钢筋笼，与所述预埋套筒相连接；通过这种组合式的结构，在现场可以直接吊装安装桥面板，缩短了现场施工的时间，最大限度的减少桥梁运行通车时间。
优选的，装配式钢-混组合桥梁，在所述钢主梁的上翼缘焊接有开孔钢板，开孔钢板作为钢-混连接构造的一个组成部件，通过开孔钢板固定钢主梁进而将混凝土桥面板和钢主梁连接。
为了保障混凝土桥面板与钢主梁之间的连接牢固性，在钢主梁的上翼缘焊接有多个开孔钢板，其中开孔钢板成对出现，每对开孔钢板之间间隔设置，通过设置多对开孔钢板实现更牢固的连接。
优选的，装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，包括如下操作步骤，
步骤一，在工厂预制混凝土桥面板和钢主梁；
步骤二，在现场组装，通过钢-混连接构造将所述混凝土桥面板和钢主梁连接成整体；
步骤三，所述钢-混连接构造与混凝土桥面板和钢主梁之间通过砂浆凝固固定。
优选的，装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，所述钢-混连接构造包括有钢筋笼、预埋套筒、预埋伸缩管、贯穿筋和开孔钢板，
所述贯穿筋在工厂预制混凝土桥面板时，已经放置在预埋伸缩管里，在现场施工时直接拉出来，所述预埋伸缩管与预埋套筒均设置在所述混凝土桥面板的内部，预埋伸缩管在桥面板预制时用来存放贯穿筋，施工完成后，贯穿筋两个端部分别被套筒与伸缩管固定，起到传递荷载的作用。
其中贯穿筋与预埋伸缩管之间活动连接，可以是螺栓连接或者是卡扣连接。
优选的，装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，所述预埋伸缩管设置在所述混凝土桥面板的内部。
为了增强贯穿筋与浇注的混凝土砂浆之间的牢固性，在贯穿筋未连接预埋伸缩管的一端外表面一定距离处设置多个凸起，凸起可以是均匀设置，或者不均匀设置，各个凸起的高度可以相同或者不同，目的在于提高贯穿筋与混凝土砂浆连接的牢固性。
优选的，装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，所述预埋套筒设置在所述混凝土桥面板的内部。
为了增强预埋套筒与浇注的混凝土砂浆之间的牢固性，在预埋套筒的内表面设置多个凸起，凸起可以是均匀设置，或者不均匀设置，各个凸起的高度可以相同或者不同，目的在于提高预埋套筒与混凝土砂浆连接的牢固性。
本发明的有益效果在于：
1、本发明结合簇钉式栓钉连接件与开孔钢板连接件的优点，提出了一种适用于快速装配式钢-混组合桥的连接构造，以期从根本上解决目前市场上簇钉连接型快速装配式钢-混组合桥抗疲劳性能差的缺陷，并提高负弯矩区的抗裂性能。
2、连接位置处设置钢筋笼，作用有两个，一个是在施工时给贯穿筋一个支撑，因为贯穿筋是穿过开孔板孔心的，除了两端之外中间没有支撑，怕灌浆料在浇筑的时候把它冲歪了，所以要固定一下；另一个作用是提高此处的抗裂性，纯灌浆料容易开裂。
3、贯穿筋在工厂预制混凝土桥面板时，已经放置在预埋伸缩管里，在现场施工时直接拉出来，预埋伸缩管与预埋套筒均设置在所述混凝土桥面板的内部，预埋伸缩管在桥面板预制时用来存放贯穿筋，施工完成后，贯穿筋两个端部分别被套筒与伸缩管固定，起到传递荷载的作用。
4、贯穿筋一端设置在预埋伸缩管内，另一端穿过所述开孔钢板上部的开孔和钢筋笼，与预埋套筒相连接；通过这种组合式的结构，在现场可以直接吊装安装桥面板，缩短了现场施工的时间，最大限度的减少桥梁运行通车时间。
附图说明
图1为本发明桥梁结构整体示意图（埋在混凝土里面的套筒等预埋件未画出）；
图2为钢主梁结构示意图；
图3为桥面板结构示意图；
图4为预埋套筒结构示意图；
图5为预埋伸缩管结构示意图；
图6为连接构造结构示意图；
图7为钢筋笼结构示意图；
图8为钢筋笼结构俯视图；
图9为预留槽口位置处的立体结构示意图；
图10为预埋伸缩管放大示意图；
图11为实施例2贯穿筋结构示意图；
图12为实施例2预埋伸缩管结构示意图；
图中标记含义：1.混凝土桥面板，2.钢主梁，3.钢筋笼，4.预埋套筒，5.预埋伸缩管，6.贯穿筋，7.开孔钢板，8.预留槽口，9.开孔，10.预埋套筒凸起，11，卡扣，12.贯穿筋凸起。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
下列实施例中提出的采用灌浆料的位置均可以换成自密实混凝土。
实施例1
本发明提出的装配式钢-混组合桥，由混凝土桥面板1、钢主梁2和钢-混连接构造组成，其中混凝土桥面板1和钢主梁2通过钢-混连接构造在现场固定。
钢-混连接构造为组合式结构，包括有钢筋笼3、预埋套筒4、预埋伸缩管5、贯穿筋6和开孔钢板7，预埋套筒4和预埋伸缩管5均为空心结构，贯穿筋6的一端设置在预埋伸缩管5内，另一端穿过开孔钢板7上部的开孔9和钢筋笼3，与预埋套筒4相连接。预埋伸缩管5未放置贯穿筋6的另一端设置在混凝土桥面板1的内部，在工厂预制混凝土桥面板时预埋进去；预埋套筒4未连接贯穿筋6的另一端设置在混凝土桥面板1的内部，在工厂预制混凝土桥面板时预埋进去，安装完成后的整体示意图如图1所示。
为了实现混凝土桥面板1和钢主梁2的连接，在钢主梁2的上翼缘焊接有开孔钢板7，开孔钢板7上部的开孔9尺寸大于贯穿筋6的直径，具体超过直径的开孔9尺寸以方便加工和保证牢固性为原则选取，安装效果如图6所示。
为了有效的保障混凝土桥面板1和钢主梁2连接的牢固性，在钢主梁2上翼缘焊接的开孔钢板7成对使用，即两片开孔钢板7为一组，每组开孔钢板7对称设置在钢主梁2上翼缘的一个位置。钢主梁2上翼缘处的开孔钢板7间隔设置，间隔位置与混凝土桥面板1预制时的预留槽口8位置相对应，用于实现混凝土桥面板1和钢主梁2的连接，示意图如图2所示。
一个优选的方案为，预埋伸缩管5与贯穿筋6通过螺纹相固定，在预埋伸缩管5的内表面设置有内螺纹，贯穿筋6的外表面设置有外螺纹，通过贯穿筋6上的外螺纹和预埋伸缩管5的内螺纹，将贯穿筋6旋接在预埋伸缩管5内，具体的连接位置根据实际工况可调，如图5所示。但，至少要保证贯穿筋6与预埋伸缩管5有效连接长度在20d左右，d为贯穿筋直径。
一个优选的方案为，为了保障贯穿筋6与浇注砂浆之间的连接牢固性，在贯穿筋6与预埋套筒4相连接的一端外表面设置有凸起，即贯穿筋凸起12，其目的在于提高贯穿筋6与预埋套筒4的连接性，贯穿筋凸起12可以均匀或者不均匀的设置在贯穿筋6的外表面，贯穿筋凸起12的高度可以相同或者不同，形状也没有特别的限制，可以为圆弧形、长方形、正方形或者任何能够实现的形状，方便加工的形状为最优选择。
其中，针对贯穿筋6与预埋套筒4相连接的一端外表面设置有凸起的方案，贯穿筋6与预埋伸缩管5之间仍然可以选择内螺纹的方式连接，两个方案之间可以组合使用。
一个优选的方案为，钢筋笼3的形状统一，在工厂预制，与预留槽口8的形状相对应，钢筋笼3外部尺寸小于预留槽口8的尺寸，安装混凝土桥面板1和钢主梁2时，钢筋笼3位于预留槽口8内部。
钢筋笼3是由相互垂直的多跟钢筋焊接制备的一个长方体或者正方体型立体结构，其中形成的小的长方体或者正方体型空间，尺寸大于贯穿筋6的直径，即贯穿筋6可以从钢筋笼3中间穿过。
装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，包括如下操作步骤，
步骤一，在工厂预制混凝土桥面板1和钢主梁2，其中预制混凝土桥面板1内部、每个预留槽口8相对的位置处，分别预埋有预埋套筒4和预埋伸缩管5；钢主梁2上翼缘焊接有间断式布置的开孔钢板7，开孔钢板7成对使用，每两片开孔钢板7为一对，固定在钢主梁2上翼缘处，每对开孔钢板7上的开孔9相对应，用于穿过贯穿筋6。
步骤二，在现场组装时，通过钢-混连接构造将混凝土桥面板1和钢主梁2连接成整体，具体操作为，
在吊装混凝土桥面板1前应将贯穿筋6活动连接放置在预埋伸缩管5内，吊装时应确保预埋套筒4、预埋伸缩管5轴线与开孔钢板7上的开孔9圆心在一条水平线上；桥面板定位完成后，先将预制好的钢筋笼放入预留槽口8内，然后将贯穿筋6从预埋伸缩管5内拉出，穿过开孔钢板7上的开孔9直到端部进入预埋套筒4内。其中钢筋笼3在施工过程中可用来固定贯穿筋6，施工完成后可起到提高混凝土的抗裂性能的作用。
步骤三，钢-混连接构造与混凝土桥面板1和钢主梁2之间通过砂浆凝固固定，具体的，当贯穿筋6定位完毕后，使用高强并具有高流动性的砂浆填筑预留槽口8，直到砂浆凝固，混凝土桥面板1和钢主梁2连成一个整体。
一个优选的方案为，预埋套筒4内壁与贯穿筋6端部均设置有凸起构造来增大自身与混凝土之间的咬合力，从而起到减少贯穿筋6端部滑移来增大贯穿筋6抗弯性能的作用；贯穿筋凸起12可以均匀或者不均匀的设置在贯穿筋6的外表面，贯穿筋凸起12的高度可以相同或者不同，形状也没有特别的限制，可以为圆弧形、长方形、正方形或者任何能够实现的形状，方便加工的形状为最优选择。
一个优选的方案为，预埋伸缩管5与贯穿筋6通过螺纹相固定，在预埋伸缩管5的内表面设置有内螺纹，贯穿筋6的外表面设置有外螺纹，通过贯穿筋6上的外螺纹和预埋伸缩管5的内螺纹，将贯穿筋6旋接在预埋伸缩管5内，具体的连接位置根据实际工况可调，如图5所示。但至少要保证贯穿筋6与预埋伸缩管5有效连接长度在20d左右，d为贯穿筋直径。
其中，针对贯穿筋6与预埋套筒4相连接的一端外表面设置有凸起的方案，贯穿筋6与预埋伸缩管5之间仍然可以选择内螺纹的方式连接，两个方案之间可以组合使用。
一个优选的方案为，钢筋笼3的形状统一，在工厂预制，与预留槽口8的形状相对应，钢筋笼3外部尺寸小于预留槽口8的尺寸，安装混凝土桥面板1和钢主梁2时，钢筋笼3位于预留槽口8内部。
钢筋笼3是由相互垂直的多跟钢筋焊接制备的一个长方体或者正方体型立体结构，其中形成的小的长方体或者正方体型空间，尺寸大于贯穿筋6的直径，即贯穿筋6可以从钢筋笼3中间穿过；其中最优选的方案为形成的小的长方体或者正方体型空间尺寸刚刚大于贯穿筋6的直径；钢筋笼的作用有两个，一个是在施工时给贯穿筋一个支撑，因为贯穿筋是穿过开孔板孔心的，除了两端之外中间没有支撑，怕灌浆料在浇筑的时候把它冲歪了，所以要固定一下；另一个作用是提高此处的抗裂性，纯灌浆料容易开裂。
实施例2
在实施例1公开的基础上，本实施例提出一个新的卡扣连接结构。贯穿筋6与预埋伸缩管5之间的活动连接结构，即卡扣连接，局部的放大结构如图11和图12所示，将贯穿筋6的尾段做成球形，球的直径略大于贯穿筋6的直径。预埋伸缩管5内径大部分与球形直径相匹配，使贯穿筋与端部球形构造均可沿其自由滑动；预埋伸缩管5端口部分内径与贯穿筋直径相匹配，卡和住贯穿筋6的球形端部；使贯穿筋可穿过其自由滑动，而端部球形无法穿过。预埋伸缩管5内径突变处设计成球形过渡。
在上述方案的基础上，一个优选的方案为，贯穿筋6未设置成球形结构的另一端设置有凸起构造，用来增大其与混凝土之间的咬合力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种装配式钢-混组合桥梁，其特征在于：由混凝土桥面板（1）、钢主梁（2）和钢-混连接构造组成，所述混凝土桥面板（1）和钢主梁（2）通过钢-混连接构造在现场固定。
2.根据权利要求1所述的装配式钢-混组合桥梁，其特征在于：所述钢-混连接构造为组合式结构。
3.根据权利要求1或2所述的装配式钢-混组合桥梁，其特征在于：所述钢-混连接构造包括有钢筋笼（3）、预埋套筒（4）、预埋伸缩管（5）、贯穿筋（6）和开孔钢板（7），
所述贯穿筋（6）一端设置在预埋伸缩管（5）内，所述贯穿筋（6）另一端穿过所述开孔钢板（7）上部的开孔（9）和钢筋笼（3），与所述预埋套筒（4）相连接。
4.根据权利要求1或2任一项所述的装配式钢-混组合桥梁，其特征在于：在所述钢主梁（2）的上翼缘焊接有开孔钢板（7）。
5.根据权利要求4所述的装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，其特征在于：包括如下操作步骤，
步骤一，在工厂预制混凝土桥面板（1）和钢主梁（2）；
步骤二，在现场组装，通过钢-混连接构造将所述混凝土桥面板（1）和钢主梁（2）连接成整体；
步骤三，所述钢-混连接构造与混凝土桥面板（1）和钢主梁（2）之间通过砂浆凝固固定。
6.根据权利要求5所述的装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，其特征在于：所述钢-混连接构造包括有钢筋笼（3）、预埋套筒（4）、预埋伸缩管（5）、贯穿筋（6）和开孔钢板（7），
所述贯穿筋（6）在工厂预制混凝土桥面板（1）时，已经放置在预埋伸缩管（5）里，在现场施工时直接拉出来，所述贯穿筋（6）一端设置在预埋伸缩管（5）内，所述贯穿筋（6）另一端穿过所述开孔钢板（7）上部的开孔（9）和钢筋笼（3），与所述预埋套筒（4）相连接。
7.根据权利要求6所述的装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，其特征在于：所述预埋伸缩管（5）未放置贯穿筋（6）的另一端设置在所述混凝土桥面板（1）的内部。
8.根据权利要求6所述的装配式钢-混组合桥梁的施工工艺，其特征在于：所述预埋套筒（4）未连接贯穿筋（6）的另一端设置在所述混凝土桥面板（1）的内部。
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