CN109235226A - 一种装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种装配式波形钢腹板组合梁桥，包括桥墩，相邻两个桥墩之间设置包括混凝土顶板、波形钢腹板和钢底板的组合箱梁；组合箱梁靠近桥墩底钢板受压区内，钢底板容易发生屈曲的区域设置U型内衬混凝土。本发明还提供一种上述组合梁桥施工方法，包括步骤：预制空芯钢管，现场焊接拼装，并浇筑混凝土，形成桥墩；焊接空芯钢管和掖板，桥墩顶部放置钢筋笼，并浇筑混凝土，直至钢筋笼下端预埋于桥墩顶部；组合箱梁与桥墩拼接段结合的节点位置通长布置所述钢底板，焊接钢底板与波形钢腹板，混凝土浇筑钢筋笼顶部，并最终浇筑混凝土顶板。本发明提供的装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法，使施工方便，混凝土浇筑密实，桥体质量好。

Description

一种装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别是涉及一种装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法。

背景技术

普通混凝土箱梁中，由于横断面内必须包含体内束且使其偏离，其跨越能力因此而受到限制，此问题在更轻质的钢-混凝土组合箱梁中得到解决。在普通的平钢腹板组合箱梁中，转移到腹板的预应力损失百分比高达20-25％。而在波形钢腹板箱梁桥中，褶皱效应使得预应力能够更有效地被顶底板吸收，此桥型由此诞生并逐渐代替普通混凝土箱梁桥，并在1975年由Campenon Bernard公司Pierre Thivans工程师首次提出。

将波形钢腹板替换混凝土腹板后，普通混凝土箱梁桥因此改进为波形钢腹板组合箱梁。波形钢腹板组合箱梁包括混凝土顶底板、波形钢腹板、体外束、体内束及横隔板等。一般而言，波形钢腹板组合梁桥有以下几个特点：1)与混凝土腹板梁桥相比，主梁自重大大减轻；2)与平钢腹板梁桥相比，利用弯成的几何形状来代替支撑，具有更高的平面外刚度及抗剪切屈曲强度；3)波形钢腹板可自由伸缩的褶皱大大提高了混凝土顶底板内预应力的吸收效率；4)上部结构的自重减轻减少了下部的结构工程量。

波形钢腹板组合梁虽然有诸多优点，但在钢腹板与混凝土顶底板结合部构造比较复杂，主要分三种类型，一种是翼缘型结合，另一种是嵌入型结合部，还有一种外包型的。无论是翼缘型结合还是嵌入型结合，在结合部焊接或布置大量的焊钉或钢筋来保证连接的可靠性。通过以往的工程经验，在钢腹板与底板的结合部，由于密集的焊钉或贯穿钢筋，与模板或钢板形成了一些小空间，在底板进行混凝土浇筑时，焊钉与焊钉之间的小空间内的混凝土很难密实。影响混凝土顶、底板与波形钢腹板的协同工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，使施工方便，混凝土浇筑密实，桥体质量好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种装配式波形钢腹板组合梁桥，包括多个桥墩，相邻两个所述桥墩之间设置有组合箱梁，所述组合箱梁包括混凝土顶板和钢底板，所述混凝土顶板和所述钢底板之间设置有波形钢腹板；所述组合箱梁与所述桥墩连接处设置有U型内衬混凝土。

可选的，所述U型内衬混凝土包括两片对称设置的内衬腹板，所述内衬腹板与波形钢腹板通过焊钉连接，所述内衬腹板底部连接有内衬底板，所述内衬底板位于所述钢底板上，且与所述钢底板通过焊钉固定连接。

可选的，所述桥墩为空芯钢管混凝土组合桥墩，包括承台，所述承台内设置有空芯钢管，所述空芯钢管外浇筑有混凝土，所述承台底部连接有至少两个对称设置的桩基。

可选的，所述桥墩顶部为桥墩拼接段，所述桥墩拼接段包括所述空芯钢管，所述空芯钢管顶部设置有上封板，所述上封板上设置有钢筋笼，所述桥墩拼接段内浇筑有混凝土。

可选的，所述桥墩拼接段外侧设置有掖板。

可选的，所述钢筋笼底部预埋于所述桥墩顶部。

可选的，位于最外端的两个所述桥墩上安装有盖梁。

可选的，所述钢筋笼为矩形结构。

本发明还提供一种装配式波形钢腹板组合梁桥施工方法，包括如下步骤：

步骤一：设置桥墩；预制空芯钢管，现场焊接拼装，并浇筑混凝土，形成桥墩；

步骤二：安装桥墩拼接段；焊接空芯钢管及上封板和掖板，上封板上放置钢筋笼，并浇筑混凝土，直至钢筋笼下端预埋于桥墩顶部；

步骤三：安装组合箱梁；组合箱梁与桥墩拼接段结合的节点位置通长布置所述钢底板，焊接钢底板与波形钢腹板，混凝土浇筑钢筋笼顶部，并最终浇筑混凝土顶板。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的箱梁底板采用钢板结构替换了原来的钢筋混凝土底板，波形钢腹板与底板的连接可以采用焊接的形式，解决了以往波形钢腹板与混凝土底板的结合部的连接问题。同时底板采用钢板结构，减轻了结构的自重，增加了桥梁的跨越能力，可以降低工程造价。对于连续梁桥的桥墩附近，梁体存在负弯矩区，该区域梁体的底板承受压力作用，同时考虑负弯矩区底板受压及梁体端部的抗剪问题，组合箱梁内侧靠近负弯矩区位置采用U型内衬混凝土，U型内衬混凝土由两片内衬腹板和一片内衬底板组成，内衬底板解决负弯矩区钢底板受压屈曲失稳的问题，内衬腹板增强梁体端部的抗剪能力。在设计混凝土内衬的区域，波形钢腹板与底板钢板上分别焊接焊钉，保证U型混凝土内衬与波形钢腹板及钢底板协同工作，其中钢底板靠桥墩段，同时充当U型的混凝土内衬的底模板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明波形钢腹板组合梁桥的立面布置示意图；

图2是本发明波形钢腹板组合梁桥与桥墩结合处的节点图；

图3是本发明波形钢腹板组合梁桥与桥墩结合处的节点剖面图；

其中，1为桥墩、2为组合箱梁、3为混凝土顶板、4为钢底板、5为波形钢腹板、6为承台、7为空芯钢管、8为钢筋笼、9为盖梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，使施工方便，混凝土浇筑密实，桥体质量好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种装配式波形钢腹板组合梁桥，如图1-图3所示，包括多个桥墩1，相邻两个桥墩1之间设置有组合箱梁2，组合箱梁2包括混凝土顶板3和钢底板4，混凝土顶板3和钢底板4之间设置有波形钢腹板5；组合箱梁2与桥墩1连接处设置有U型内衬混凝土。U型内衬混凝土包括两片对称设置的内衬腹板，内衬腹板底部连接有内衬底板，内衬底板位于钢底板4上，U型内衬混凝土与波形钢腹板5和钢底板4通过焊钉固定连接。

进一步优选的，桥墩1为空芯钢管混凝土组合桥墩，包括承台6，承台6内设置有空芯钢管7，空芯钢管7外浇筑有混凝土，承台6底部连接有两个或多个对称设置的桩基。

桥墩1顶部为桥墩拼接段，桥墩拼接段包括空芯钢管7，空芯钢管7上设置上封板，矩形结构的钢筋笼8设置在上封板上，桥墩拼接段内浇筑有混凝土。桥墩拼接段外侧设置有掖板。钢筋笼8底部预埋于桥墩顶部。位于最外端的两个桥墩1上安装有盖梁9。

具体的，本发明还提供一种装配式波形钢腹板组合梁桥施工方法，包括如下步骤：

步骤一：设置桥墩1；预制空芯钢管7，现场焊接拼装，并浇筑混凝土，形成桥墩1；

步骤二：安装桥墩拼接段；焊接空芯钢管7和掖板，桥墩1顶部放置钢筋笼8，并浇筑混凝土，直至钢筋笼8下端预埋于桥墩1顶部；

步骤三：安装组合箱梁；组合箱梁与桥墩拼接段结合的节点位置通长布置所述钢底板4，焊接钢底板4与波形钢腹板5，混凝土浇筑钢筋笼8顶部，并最终浇筑混凝土顶板3。

本发明与已有的结构相比，箱梁底板采用钢底板4替换了原来的钢筋混凝土底板，波形钢腹板5与钢底板4的连接可以采用焊接的形式，解决了以往波形钢腹板5与混凝土底板的结合部的连接问题。同时底板采用钢板结构，减轻了结构的自重，增加了桥梁的跨越能力，可以降低工程造价。对于连续梁桥的桥墩附近，梁体存在负弯矩区，该区域梁体的底板承受压力作用，同时考虑负弯矩区底板受压及梁体端部的抗剪问题，组合箱梁内侧靠近负弯矩区位置采用U型内衬混凝土，U型内衬混凝土由两片内衬腹板和一片内衬底板组成，内衬底板解决负弯矩区钢底板受压屈曲失稳的问题，内衬腹板增强梁体端部的抗剪能力。在设计混凝土内衬的区域，波形钢腹板与钢底板上分别焊接焊钉，保证U型混凝土内衬与波形钢腹板及钢底板协同工作，其中钢底板靠桥墩段，同时充当U型的混凝土内衬的底模板。

现有技术有将组合梁的跨中位置，箱梁底板采用钢板，两端采用混凝土底板的构造方式，该方式减轻了桥梁跨中质量，可以充分发挥钢材和混凝土各自的性能优势，但是混凝土底板与钢底板搭接位置的构造和施工复杂，混凝土底板与钢底板的刚度差异性和不同材料的变形协调性，使得混凝土底板和钢底板的衔接位置始终是结构的薄弱环节。本申请中将底板通长采用钢板，避免了混凝土底板和钢底板之间的搭接问题。本发明中的桥梁构造形式整体性较好，具有较好的抗震性能。

本发明中的桥墩采用分节段的钢管混凝土结构，并设置桥墩拼接段，钢管为空芯钢管，采用工厂预制的方式，在现场进行焊接拼装，拼装完成后，现场浇筑混凝土。在波形钢腹板5组合梁与桥墩相结合的节点位置，钢底板通长布置，在桥墩正上方开孔，孔洞尺寸与桥墩1下部尺寸相匹配，并在桥墩1上方设置钢筋笼8，在进行施工时，分阶段施工，先焊接桥墩1的空芯钢管7，完成掖板的焊接后，放置钢筋笼8，然后进行桥墩1混凝土的浇筑，钢筋笼8下端便预埋到桥墩1顶部。然后进行波形钢腹板组合梁的建设，进而浇筑钢筋8笼上部处的混凝土，最终浇筑混凝土顶板。该施工顺序保证了桥梁刚性节点的整体性。同时保证加腋板位置混凝土的密实性。

本申请中波形钢腹板组合梁结构，梁体的自重较轻，多为钢构件，便于工厂加工和运输。本申请中的梁体和桥墩采取分节段预制的方法，再进行现场拼装。在工厂完成大部分的焊接工作，可以保证施工质量，可以大大提高现场施工速度。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：包括多个桥墩，相邻两个所述桥墩之间设置有组合箱梁，所述组合箱梁包括混凝土顶板和钢底板，所述混凝土顶板和所述钢底板之间设置有波形钢腹板；所述组合箱梁靠近所述桥墩钢底板受压区设置有U型内衬混凝土；所述钢底板在桥墩位置为连续钢底板。

2.根据权利要求1所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：所述U型内衬混凝土包括两片对称设置的内衬腹板，所述内衬腹板底部连接有内衬底板，所述内衬底板位于所述钢底板上，且与所述钢底板通过焊钉固定连接。

3.根据权利要求2所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：所述桥墩为空芯钢管混凝土组合桥墩，包括承台，所述承台内设置有空芯钢管，所述空芯钢管外浇筑有混凝土，所述承台底部连接有至少两个对称设置的桩基。

4.根据权利要求3所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：所述桥墩顶部为桥墩拼接段，所述桥墩拼接段包括所述空芯钢管，所述空芯钢管上设置有钢筋笼，所述空心钢管顶部设置有上封板，所述桥墩拼接段内浇筑有混凝土。

5.根据权利要求4所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：所述桥墩拼接段外侧设置有掖板。

6.根据权利要求4所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：所述钢筋笼底部预埋于所述桥墩顶部。

7.根据权利要求4所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：位于最外端的两个所述桥墩上安装有盖梁。

8.根据权利要求4所述的装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于：所述钢筋笼为矩形结构。

9.一种装配式波形钢腹板组合梁桥施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：设置桥墩；预制空芯钢管，现场焊接拼装，并浇筑混凝土，形成桥墩；

步骤二：安装桥墩拼接段；焊接掖板、空芯钢管及其顶部封板，空心钢管顶部封板上放置钢筋笼，并浇筑混凝土，直至钢筋笼下端预埋于桥墩顶部；

步骤三：安装组合箱梁；组合箱梁与桥墩拼接段结合的节点位置通长布置所述钢底板，焊接钢底板与波形钢腹板，混凝土浇筑钢筋笼顶部，并最终浇筑混凝土顶板。