CN109440623B - 混凝土节段预制桥梁临时拼接构造 - Google Patents

混凝土节段预制桥梁临时拼接构造 Download PDF

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Abstract

本发明属于桥梁工程技术领域,公开一种混凝土节段预制桥梁临时拼接构造,包括预制主梁,预制主梁端部具有节段接缝,相邻两个预制主梁的节段接缝处设有体内临时连接构造。颠覆传统的采用设置在预制主梁体外的钢板和螺栓连接固定方式,转而将连接构造设置在预制主梁体内,这种结构设计可取消传统方案中的临时桥墩,无需搭建临时桥墩,自然施工效率可大大提高,节约施工时间;销栓将凹键齿和凸键齿达成优良地配合,可解决传统节段拼装桥梁接缝位置抗剪钢筋设置困难的缺点,提高节段接缝位置的抗剪承载能力,改善桥梁的整体受力状况。

Description

混凝土节段预制桥梁临时拼接构造
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域,具体地,涉及一种混凝土节段预制桥梁临时拼接构造。
背景技术
目前广泛采用的装配式预应力混凝土T形梁或者箱梁桥具有结构简单、受力明确、节省材料、架设安装方便、跨越能力较大等优点,但仍存在的如下问题:
普通混凝土T梁的经济跨度一般为25m~40m,普通混凝土箱梁的经济跨度一般为30m~50m。随着跨径的增加,预制梁恒荷载占比会越来越大,吊装重量也会越来越重,目前的40m单片T梁的吊装重量已达140t,40m单片小箱梁的吊装重量已达180t,吊装重量过大会对吊装设备及施工工艺提出更高的要求。
桥梁单跨长度达到25m~50m,一般要求在桥梁工地附近设置临时预制工厂,若预制梁数量较少或者对于旧桥换梁改造工程,设置临时预制工厂的费用将很高,不利于降低桥梁造价,也不利控制桥梁预制质量,更不符合快速化施工的要求。
当然,针对上述两个问题,可采用桥梁纵向分段预制、分段运输、分段吊装的施工方法,该方法可有效降低单次吊装重量,并可集中在工厂进行预制、然后采用分阶段运输至工地现场,可显著提高工程进度,确保工程质量。另外,若采用超高性能混凝土(Ultra-HighPerformance Concrete),利用高性能混凝土材料的超高强度、超高韧性,可进一步减少截面尺寸,降低结构自重。
但是,上述施工方法又会带来新的问题,目前广泛采用的分段吊装的施工工艺一般要求设置临时桥墩或者临时吊杆,临时桥墩都将增加施工临时措施成本,降低施工效率。
此外,说明书附图1示出了传统的节段间临时连接构造,传统节段预制桥梁由节段预制主梁a1、节段接缝a2、桥墩或桥台a3、临时桥墩a4、接缝处临时连接a5、预应力筋a6组成,节段预制主梁可以为箱型、T型、工型截面,节段接缝一般采用凹凸形匹配预制的接缝形式,节段间临时连接构造一般通过在箱梁、T梁腹板上设置螺栓孔,然后通过螺栓将布置在腹板上的钢板或者钢架临时连接,或者采用临时预应力进行节段临时连接,但这种临时连接构造仅仅能起到临时固定的作用,不足以承担节段梁自重产生的压应力。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷,提供一种提高施工效率、提高节段接缝位置抗剪承载能力的混凝土节段预制桥梁临时拼接构造。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种混凝土节段预制桥梁临时拼接构造,包括节段预制主梁,节段预制主梁端部具有节段接缝,相邻两个节段预制主梁的节段接缝处设有体内临时连接构造。
进一步地,体内临时连接构造包括沿节段预制主梁腹板高度方向设置的至少1个键齿,键齿由凹键齿和凸键齿匹配组合而成,凹键齿和凸键齿沿节段预制主梁腹板高度方向在对应位置处设有预留孔,多个键齿之间的预留孔相通,预留孔内插入销栓并注有注浆体。
更进一步地,键齿厚度与节段预制主梁腹板厚度相等。
更进一步地,1个或多个键齿的凸键齿根部总高为截面腹板高度的1/2。
更进一步地,凸键齿的凸出高度为键齿高度的1/4~1/2。
更进一步地,预留孔的设置位置为:沿节段预制主梁腹板厚度方向设置在腹板中央、沿凸键齿的凸出方向设置在凸出高度1/2处。
更进一步地,预留孔的孔径小于节段预制主梁腹板厚度的1/3,销栓轴径尺寸比预留孔孔径小3~5mm。
更进一步地,销栓为上大下小的锥体结构。
更进一步地,预留孔周围还布设有局部加强结构,局部加强结构为采用多根钢筋以辐射状布置从预留孔一侧绕至另一侧或采用多块开设有与预留孔大小适配的孔的钢板。
更进一步地,沿节段预制主梁腹板高度方向最底端的凹键齿上的预留孔为非贯通孔。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1)颠覆传统的采用设置在预制主梁体外的钢板和螺栓连接固定方式,转而将连接构造设置在预制主梁体内,这种结构设计可取消传统方案中的临时桥墩,无需搭建临时桥墩,自然施工效率可大大提高,节约施工时间;
2)销栓将凹键齿和凸键齿达成优良地配合,可解决传统节段拼装桥梁接缝位置抗剪钢筋设置困难的缺点,提高节段接缝位置的抗剪承载能力,改善桥梁的整体受力状况;
3)锥体结构的销栓可更好地形成临时连接;
4)最底端的凹键齿的预留孔底部预留一定厚度的混凝土,可保证注浆时注浆体不从预留孔底部流出;
5)局部加强结构进一步加强了临时拼接构造处的结构稳定性;
6)本临时拼接构造可拓展预制拼装桥梁的使用范围,对于无条件设置临时桥墩的地区完全可采用本发明设计。
附图说明
图1为传统的节段间临时连接构造;
图2为实施例1所述的混凝土节段预制桥梁临时拼接构造的结构示意图;
图3为图2中I-I截面图;
图4为图2中Ⅱ-Ⅱ截面图;
图5为实施例1所述的体内临时连接构造的局部结构示意图;
图6为实施例1所述的局部加强结构设置在凸键齿预留孔处的立面图;
图7为实施例1所述的局部加强结构设置在凹键齿预留孔处的立面图;
图8为图6中B-B截面图;
图9为实施例2所述的局部加强结构设置在预留孔处的截面图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明,其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
提供一种混凝土节段预制桥梁临时拼接构造,可用于节段预制的普通混凝土桥梁、超高性能混凝土节段预制梁,适用于中小跨径预制拼装箱型、T型、工型截面桥梁,如图2所示,该临时拼接构造包括节段预制主梁1,节段预制主梁端部具有节段接缝,相邻两个节段预制主梁的节段接缝处设有体内临时连接构造2。
如图3和图4可知,本实施例的节段预制主梁1为T型梁。
具体地,体内临时连接构造2包括沿节段预制主梁腹板高度方向设置的至少1个键齿,如图5所示,键齿由凹键齿21和凸键齿22匹配组合而成,凹键齿21和凸键齿22沿节段预制主梁腹板高度方向在对应位置处设有预留孔A,多个键齿之间的预留孔A相通,预留孔内插入销栓23并注有注浆体24。
预留孔A由在键齿内预埋成孔装置形成,一般地,成孔装置为PVC管、铁管或钢管。节段预制主梁1在预制时,应采取足够的措施保证凸键齿22和凹键齿21内预留孔A竖向对齐。
键齿宜采用大尺寸键齿,键齿数量一般为1~3个,键齿厚度与节段预制主梁腹板厚度相等,从而保证键齿本身的结构强度,同时也确保键齿在节段预制主梁之间起到优良的连接作用。
1个或多个键齿的凸键齿22根部总高为截面腹板高度的1/2,截面腹板指的是箱梁截面、T型截面或工型截面中间的部分。
为确保键齿在相邻节段预制主梁之间的连接效果,凸键齿22的凸出高度设为键齿高度的1/4~1/2,如此可确保在节段预制主梁高度方向,凸键齿和凹键齿的配合强度足够。
预留孔A一般为圆形竖向孔,其设置位置为:沿节段预制主梁腹板厚度方向设置在腹板中央、沿凸键齿22的凸出方向设置在凸出高度1/2处,预留孔A的孔径小于节段预制主梁腹板厚度的1/3,预留孔对腹板尺寸的消弱影响应确保预留孔内注浆前不会因预留孔对整体结构产生不利影响。
销栓23宜采用圆形高强度实心或者空心钢棒,销栓23轴径尺寸应比预留孔A孔径小3~5mm。当然,销栓也可采用其他截面形式,如方形、椭圆形等,其截面设计原则是销栓插入键齿内预留孔后销栓与预留孔壁的间距应足够小,以保证连接后相邻节段不发生相对位移,不过销栓与预留孔壁的间距也不宜过小,过小将会导致预应力钢束张拉时传力路径受阻碍。
优选地,销栓23为上大下小的锥体结构,锥形体可更好地形成临时连接。
为进一步增强节段预制主梁1之间的拼接稳定性,预留孔A周围还布设有局部加强结构25,如图6至图8所示,局部加强结构25为采用多根钢筋251沿预留孔延伸方向以辐射状布置从预留孔A一侧绕至另一侧,钢筋末端呈折弯状。
具体来说,钢筋的数量、规格通过局部验算加以确定,需确保在节段自重作用下节段间键齿不会发生开裂、压碎。
当沿节段预制主梁腹板高度方向设置的键齿为2个及以上时,沿节段预制主梁腹板高度方向最底端的凹键齿21上的预留孔A应设置为非贯通孔,即在预留孔底部预留一定厚度的混凝土以保证注浆时注浆体不从预留孔底部流出。
预留孔内注浆体24应采用不低于节段梁混凝土强度的材料灌注,并具有足够的流动性。预留孔内浆体注入时间应在节段梁预应力筋注浆完毕后注入。
本实施例在节段预制主梁腹板高度方向只设置了1个键齿。
采用本实施例的混凝土节段预制桥梁临时拼接构造的节段预制拼装桥梁的施工方法如下:
1)根据设计图纸制作节段预制主梁1,注意各节段预制主梁间键齿应匹配制作,并在键齿内设置预留孔A及局部加强结构25。
2)待桥梁下部结构(桩基、承台、墩台、盖梁)施工完毕后,吊装相邻的两个节段预制主梁1。
3)节段预制主梁1吊装就位后,在键齿预留孔A内插入销栓23,并检查销栓插入后销栓23与预留孔A间的间隙是否满足要求。
4)采用同样的方法进行其他节段预制主梁1之间的拼装。
5)整体的预制主梁内预应力钢束3施工。
6)在预留孔内注浆,并对注浆体24进行养护。
7)桥面铺装及其他附属设施施工。
采用本实施例的临时拼接构造的桥梁可减少传统节段预制桥梁拼装时所需的临时桥墩或者临时吊杆,取消传统方案节段间临时连接构造。提高施工速度,节约施工时间,对于无条件设置临时桥墩的地区尤其适用。
此外,传统的节段间临时连接构造仅仅能起到临时固定的作用,不足以承担节段梁自重产生的压应力,而本实施例所设计的插入式销栓既可以起到传统方案节段间临时连接构造的作用,还可以承担节段预制主梁自重,甚至可以解决传统节段拼装桥梁接缝位置抗剪钢筋设置困难的缺点,提高节段接缝位置的抗剪承载能力,改善桥梁的整体受力状态。
本发明的临时拼接构造设计已应用于一座45m的超高性能混凝土节段预制桥梁,桥梁节段长度为15m+15m+15m,截面形式为T梁。经数值模拟分析,采用临时拼接构造连接,自重作用下,采用合适的局部构造后,接缝位置拉应力小于混凝土抗拉强度ft,压应力小于0.5混凝土抗拉强度fc,接缝位置的局部变形较小。而且临时拼接构造不会影响后续的预应力张拉,不会影响该桥的持久状况受力。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:预留孔周围布设的局部加强结构25为采用多块开设有与预留孔A大小适配的孔的钢板252,图9示出了单块钢板的结构,钢板也呈如图6和图7中的辐射状布置。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种混凝土节段预制桥梁临时拼接构造,其特征在于,包括节段预制主梁,节段预制主梁端部具有节段接缝,相邻两个节段预制主梁的节段接缝处设有体内临时连接构造,体内临时连接构造包括沿节段预制主梁腹板高度方向设置的至少1个键齿,键齿由凹键齿和凸键齿匹配组合而成,凹键齿和凸键齿沿节段预制主梁腹板高度方向在对应位置处设有预留孔,多个键齿之间的预留孔相通,预留孔内插入销栓并注有注浆体;
所述键齿厚度与节段预制主梁腹板厚度相等,1个或多个键齿的凸键齿根部总高为截面腹板高度的1/2,凸键齿的凸出高度为键齿高度的1/4~1/2;
所述预留孔的设置位置为:沿节段预制主梁腹板厚度方向设置在腹板中央、沿凸键齿的凸出方向设置在凸出高度1/2处,预留孔的孔径小于节段预制主梁腹板厚度的1/3,销栓轴径尺寸比预留孔孔径小3~5mm;
所述预留孔周围还布设有局部加强结构,局部加强结构为采用多根钢筋以辐射状布置从预留孔一侧绕至另一侧,钢筋末端呈折弯状;所述局部加强结构的多根钢筋沿预留孔延伸方向以辐射状布置从预留孔一侧绕至另一侧;
所述销栓为上大下小的锥体结构。
2.根据权利要求1所述的混凝土节段预制桥梁临时拼接构造,其特征在于,沿节段预制主梁腹板高度方向最底端的凹键齿上的预留孔为非贯通孔。
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