CN109577169B - 一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构与施工方法 - Google Patents
一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构与施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构与施工方法，包括预制混凝土槽型梁及位于混凝土上表面的现浇混凝土桥面板，所述预制混凝土槽型梁具有多个且各个预制混凝土槽型梁外侧具有横向联结结构，预制混凝土槽型梁内具有钢结构内框架，该结构施工方法包括以下步骤：（1）横向连接钢结构制作，（2）预制槽型梁，（3）槽型梁架设，（4）安装梁间横向联结系，（5）安装槽型梁上预制板，（6）现浇桥面板混凝土。本钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构受力合理，工厂化程度高，施工快速，造价低，符合绿色环保的发展理念，有着重大的实用价值和良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构与施工方法。
背景技术
随着我国桥梁建设的蓬勃发展，桥梁的施工环境越来越受到政府、业主、设计和施工单位的重视，尤其是在城市建设的桥梁。因此预制节段拼装桥梁越来越受到工程界的重视。国内现有的预制结构，主要为包括空心板桥、T型梁桥和小箱梁桥。由于装配式的板桥自身结构构造设计的原因，连接预制板间的铰缝经常出现病害，铰缝病害发展到一定程度会导致单板受力现象。T型梁桥和小箱梁桥病害相对少些，但其耐久性仍然不易满足100年寿命要求。
超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，简称UHPC)是按最大密实度理论使材料内部的缺陷减至最少，孔隙率几乎为零，抗渗系数高，有着优异的耐久性能。通常UHPC抗压强度不低于120MPa、轴拉强度不低于8MPa。马来西亚用超高性能混凝土建设了许多短线法拼装的槽型梁，但其较多是无伸缩缝桥梁，并且主梁间无横向受力构件连接。我国桥梁的桥宽一般比马来西亚的桥宽更宽，荷载也偏重，需要横向联结系构造。如果采用混凝土的横隔板或横梁作为横向联系，会增加槽型梁节段预制的困难。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁构造与施工方法。
本发明的具体实施方案是：一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，包括预制混凝土槽型梁及位于混凝土上表面的现浇混凝土桥面板，所述预制混凝土槽型梁横桥向具有两个或多个，且各个预制混凝土槽型梁间外侧具有钢结构横向联结系，所述预制混凝土槽型梁内具有钢结构内框架，所述钢结构横向联结系与槽型梁内的钢结构内框架相对应。
进一步的，所述钢结构横向联结系为桁式结构或梁式结构。
进一步的，所述钢结构内框架包括与槽型梁腹板内壁表面贴合的两个内侧杆、与槽型梁底板上表面贴合的底杆以及平行于现浇混凝土桥面板设置的顶杆，所述顶杆与现浇混凝土桥面板贴合或留有间距。
进一步的，所述钢结构横向联结系包括与预制混凝土槽型梁腹板外表面贴合的外侧杆，所述外侧杆与其所在预制混凝土槽型梁腹板内壁的内侧杆固定连接，相邻预制混凝土槽型梁之间的一对外侧杆经横联连接，所述横联为桁架或横梁。
进一步的，所述外侧杆与其所在预制混凝土槽型梁的内侧杆经贯穿预制混凝土槽型梁腹板的焊接钢筋或螺栓实现对拉连接。
进一步的，所述横联上还固定连接有斜向设置的连接杆。
进一步的，所述预制混凝土槽型梁与混凝土桥面板之间还具有固定于预制混凝土槽上表面的超薄超高性能混凝土预制板，超薄超高性能混凝土预制板内配置钢筋网,所述超薄超高性能混凝土预制板放置在槽型梁上部或槽型梁上部和槽型梁间，作为现浇混凝土桥面板的底模板。
进一步的，外侧杆的截面为T形且外侧杆的翼缘与槽型梁外侧表面紧贴，所述内侧杆、底杆及顶杆截面为T形，且内侧杆、底杆的翼缘与预制混凝土槽型梁内表面贴合，内侧杆、底杆及顶杆为焊接。
进一步的，所述预制混凝土槽型梁由超高性能混凝土浇筑而成，现浇混凝土桥面板由普通混凝土浇筑而成，所述的超高性能混凝土为活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或注浆纤维混凝土，所述的超高性能混凝土层内添加的纤维包括钢纤维、玻璃纤维、合成纤维、碳纤维、玄武岩纤维。
本发明还包括一种制造如上所述一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构的施工方法,具体步骤如下：
（1）制作横向连接钢结构，根据图纸制作槽型梁内的钢结构内框架及横向联结结构，所述的钢结构内框架包括与槽型梁腹板内壁表面贴合的内侧杆、与槽型梁底板上表面贴合的底杆以及平行于现浇混凝土桥面板设置的顶杆，所述内侧杆、底杆及顶杆截面为T形，内侧杆、底杆及顶杆焊接形成封闭的框架；制作横联、连接杆及外侧杆；
（2）预制槽型梁，槽型梁采用分节段预制或整体预制；先对预制厂场地进行硬化，场地上制作台座，而后在台座安装底模板，在底模板上的槽型梁横向连接的位置处固定钢结构内框架，并将外侧杆与内侧杆经螺栓或焊接钢筋固定连接，在底模板上吊装槽型梁内的钢筋笼，安装成型槽型梁外侧模板、内侧模板及端面模板，使底模板、外侧模板、内侧模板及端面模板围合形成槽型梁型腔，此时吊装的钢筋笼及钢结构内框架位于槽型梁型腔内；向槽型梁型腔内灌注混凝土、振捣、养护成型预制槽型梁；所述钢结构内框架的内侧杆、底杆的截面翼缘与预制混凝土槽型梁内表面相贴合。
（3）通过架桥机或吊机将所述的槽形梁横桥向按一定的间距安装。
（4）将桁架式或横梁式横联与外侧杆件焊接或栓接，进而使横联与主梁连接在一起共同受力；
（5）在多个预制成型的槽型梁上表面安装超薄超高性能混凝土预制板，超薄超高性能混凝土预制板内配置钢筋网或钢丝网，超薄超高性能混凝土预制板顶面凿毛，并预留伸出超高性能混凝土预制板顶面的连接钢筋；超薄超高性能混凝土预制板厚度为30~60mm。
（6）如图5所示，在各个超薄超高性能混凝土预制板的间隙处及槽型梁外侧利用槽型梁作为支架安装桥面板的补充底模，将槽型梁上表面的超薄超高性能混凝土预制板的顶面及桥面板补充底模共同作为成型桥面板的桥面板底模，在桥面板底模上表面绑扎成型桥面板的钢筋及固定桥面板侧模，利用伸出超薄超高性能混凝土预制板顶面预留的连接钢筋使上层现浇混凝土与超薄超高性能混凝土预制板形成一体，进行现浇成型的混凝土桥面板，并进行养护。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：钢材具有很好的抗拉性能，同时型钢的抗压能力也很强，因此用型钢制作的钢桁架既有拉杆又有撑杆，钢材利用率较高，具有较强的支撑能力，并且结构自重轻。而且框架式横隔板在箱内也方便预制后施工。故设置箱内框架式横隔板及箱间桁式或梁式结构，该体系梁桥可将UHPC材料、横隔板薄壁箱梁有机结合，有望满足预制更轻便、更环保、少干扰、更安全、高质量及低消耗的要求。横隔板的设置有利于解决UHPC箱梁薄壁化所面临的整体稳定性、截面畸变及腹板抗剪等问题，同时也将改变局部轮载作用下桥面板的受力模式。
附图说明
图1为本发明施工步骤图一；
图2为本发明施工步骤图二；
图3为本发明施工步骤图三；
图4为本发明施工步骤图四；
图5为本发明施工完成结构示意图图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～5所示，一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，包括预制混凝土槽型梁10及位于混凝土上表面的现浇混凝土桥面板20，所述预制混凝土槽型梁10横桥向具有两个以上且相邻预制混凝土槽型梁10间外侧具有钢结构横向联结系，所述预制混凝土槽型梁内具有钢结构内框架110，所述钢结构横向联结系与槽型梁内的钢结构内框架相对应。
实际设计中，所述钢结构横向联结系为桁式结构或梁式结构。
本实施例中，所述钢结构内框架110包括与槽型梁梁腹板内壁表贴合的两个内侧杆111、与槽型梁底板上表面贴合的底杆112以及与平行于现浇混凝土桥面板设置的顶杆113，所述顶杆113与现浇混凝土桥面板贴合或留有间距。
所述的两个内侧杆、底杆及顶杆为焊接围合形成钢结构内框架110。
本实施例中，所述内侧杆、底杆及顶杆截面为T形，且内侧杆、底杆及顶杆的翼缘与预制混凝土槽型梁内表面贴合。
本实施例中，外侧杆的截面为T形且外侧杆的翼缘与槽型梁外侧表面紧贴，
本实施例中，所述钢结构横向联结系包括与预制混凝土槽型梁腹板外表面贴合的外侧杆310，所述外侧杆与其所在预制混凝土槽型梁腹板内壁的内侧杆111固定连接，相邻预制混凝土槽型梁之间的一对外侧杆经横联连接，所述横联320为桁架或横梁。
本实施例中，所述外侧杆310与其所在预制混凝土槽型梁腹板内壁的内侧杆111经贯穿预制混凝土槽型梁腹板侧壁的焊接钢筋或螺栓实现对拉连接。本实施中采用焊接钢筋320实现所述焊接钢筋为矩形环向钢筋或L形钢筋或直钢筋。
本实施例中，所述所述横联上还固定连接有斜向设置的连接杆330，横联40的个数可以根据需要进行设计。
本实施例中，所述预制混凝土槽型梁与混凝土桥面板之间还具有固定于预制混凝土槽上表面的超薄超高性能混凝土预制板, 超薄超高性能混凝土预制板内配置有钢筋网，本实施例中，所述钢筋网厚度为2～5cm。
超薄超高性能混凝土预制板内还可以配置高强钢丝网。
所述超薄超高性能混凝土预制板放置在槽型梁上部或槽型梁上部和槽型梁间，作为现浇混凝土桥面板的底模板。
本实施例中，所述预制混凝土槽型梁由超高性能混凝土浇筑而成，现浇混凝土桥面板由普通混凝土浇筑而成，所述的超高性能混凝土为活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或注浆纤维混凝土，所述的超高性能混凝土层内添加的纤维包括钢纤维、玻璃纤维、合成纤维、碳纤维、玄武岩纤维。
本发明还包括一种制造如上所述一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构的方法，具体步骤如下：
（1）如图1所示，制作横向连接钢结构，根据图纸制作槽型梁内的钢结构内框架及横向联结结构，所述的钢结构内框架包括与槽型梁梁腹板内壁表面贴合的内侧杆111、与槽型梁底板上表面贴合的底杆112以及与平行于现浇混凝土桥面板设置的顶杆113，所述内侧杆、底杆及顶杆截面为T形，且内侧杆、底杆及顶杆的翼缘与预制混凝土槽型梁内表面贴合，内侧杆、底杆及顶杆焊接形成封闭的框架；制作横联、连接杆及外侧杆；
（2）如图2所示，预制槽型梁，槽型梁采用分节段预制或整体预制；先对预制厂场地进行硬化，场地上制作台座，而后在台座安装底模板，在底模板上的槽型梁横向连接的位置处固定钢结构内框架110，并将外侧杆与内侧杆经螺栓或焊接钢筋固定连接，在底模板上吊装用于成型槽型梁内的钢筋笼，安装成型槽型梁外侧模板、内侧模板及端面模板，使底模板、外侧模板、内侧模板及端面模板围合形成槽型梁型腔，此时吊装的钢筋笼及钢结构内框架位于槽型梁型腔内；向槽型梁型腔内灌注混凝土、振捣、养护成型预制槽型梁；所述钢结构内框架的内侧杆、底杆的截面翼缘与预制混凝土槽型梁内表面相贴合；
（3）通过架桥机或吊机将所述的槽形梁横桥向按一定的间距安装；
（4）如图3所示，将桁架式或横梁式横联与外侧杆件焊接或栓接，进而使横联与主梁连接在一起共同受力；
（5）如图4所示，在槽型梁上端安装超薄超高性能混凝土预制板50，超高性能混凝土预制板内配置普通钢筋网或高强钢丝网，在超高性能混凝土预制板顶面凿毛，并预留伸出超高性能混凝土预制板顶面的连接钢筋；
（6）如图5所示，在各个超薄超高性能混凝土预制板50的间隙处及槽型梁外侧利用槽型梁作为支架安装桥面板补充底模60，将槽型梁上表面的超薄超高性能混凝土预制板50的顶面及桥面板补充底模60共同作为成型桥面板的桥面板底模，在桥面板底模上表面绑扎成型桥面板的钢筋及固定桥面板侧模，利用伸出超薄超高性能混凝土预制板50顶面预留的连接钢筋使上层现浇混凝土与超薄超高性能混凝土预制板形成一体，进行现浇成型的混凝土桥面板70，并进行养护。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，包括预制混凝土槽型梁及位于混凝土上表面的现浇混凝土桥面板，所述预制混凝土槽型梁横桥向具有多个，且各个预制混凝土槽型梁间外侧具有钢结构横向联结系，所述预制混凝土槽型梁内具有钢结构内框架，所述钢结构横向联结系与槽型梁内的钢结构内框架相对应；
所述钢结构横向联结系为桁式结构或梁式结构；
所述钢结构内框架包括与槽型梁腹板内壁表面贴合的两个内侧杆、与槽型梁底板上表面贴合的底杆以及平行于现浇混凝土桥面板设置的顶杆，所述顶杆与现浇混凝土桥面板贴合或留有间距。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，所述钢结构横向联结系包括与预制混凝土槽型梁腹板外表面贴合的外侧杆，所述外侧杆与其所在预制混凝土槽型梁腹板内壁的内侧杆固定连接，相邻预制混凝土槽型梁之间的一对外侧杆经横联连接，所述横联为桁架或横梁。
3.根据权利要求2所述的一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，所述外侧杆与其所在预制混凝土槽型梁的内侧杆经贯穿预制混凝土槽型梁腹板的焊接钢筋或螺栓实现对拉连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，所述横联上还固定连接有斜向设置的连接杆。
5.根据权利要求2所述的一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，所述预制混凝土槽型梁与混凝土桥面板之间还具有固定于预制混凝土槽上表面的超薄超高性能混凝土预制板，超薄超高性能混凝土预制板内配置钢筋网,所述超薄超高性能混凝土预制板放置在槽型梁上部或槽型梁上部和槽型梁间，作为现浇混凝土桥面板的底模板。
6.根据权利要求3所述的一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，外侧杆的截面为T形且外侧杆的翼缘与槽型梁外侧表面紧贴，所述内侧杆、底杆及顶杆截面为T形，且内侧杆、底杆的翼缘与预制混凝土槽型梁内表面贴合，内侧杆、底杆及顶杆为焊接。
7.根据权利要求1所述的一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构，其特征在于，所述预制混凝土槽型梁由超高性能混凝土浇筑而成，现浇混凝土桥面板由普通混凝土浇筑而成，所述的超高性能混凝土为活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或注浆纤维混凝土，所述的超高性能混凝土层内添加的纤维包括钢纤维、玻璃纤维、合成纤维、碳纤维、玄武岩纤维。
8.一种制造如权利要求2所述一种基于钢结构横向联结系的装配式混凝土箱形梁结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）制作横向连接钢结构，根据图纸制作槽型梁内的钢结构内框架及横向联结结构，所述的钢结构内框架包括与槽型梁腹板内壁表面贴合的内侧杆、与槽型梁底板上表面贴合的底杆以及平行于现浇混凝土桥面板设置的顶杆，所述内侧杆、底杆及顶杆截面为T形，内侧杆、底杆及顶杆焊接形成封闭的框架；制作横联、连接杆及外侧杆；
（2）预制槽型梁，槽型梁采用分节段预制或整体预制；先对预制厂场地进行硬化，场地上制作台座，而后在台座安装底模板，在底模板上的槽型梁横向连接的位置处固定钢结构内框架，并将外侧杆与内侧杆经螺栓或焊接钢筋固定连接，在底模板上吊装槽型梁内的钢筋笼，安装成型槽型梁外侧模板、内侧模板及端面模板，使底模板、外侧模板、内侧模板及端面模板围合形成槽型梁型腔，此时吊装的钢筋笼及钢结构内框架位于槽型梁型腔内；向槽型梁型腔内灌注混凝土、振捣、养护成型预制槽型梁；所述钢结构内框架的内侧杆、底杆的截面翼缘与预制混凝土槽型梁内表面相贴合；
（3）通过架桥机或吊机将所述的槽形梁横桥向按一定的间距安装；
（4）将桁架式或横梁式横联与外侧杆件焊接或栓接，进而使横联与主梁连接在一起共同受力；
（5）在多个预制成型的槽型梁上表面安装超薄超高性能混凝土预制板，超薄超高性能混凝土预制板内配置钢筋网或钢丝网，超薄超高性能混凝土预制板顶面凿毛，并预留伸出超高性能混凝土预制板顶面的连接钢筋；超薄超高性能混凝土预制板厚度为30~60mm；
（6）在各个超薄超高性能混凝土预制板的间隙处及槽型梁外侧利用槽型梁作为支架安装桥面板的补充底模，将槽型梁上表面的超薄超高性能混凝土预制板的顶面及桥面板补充底模共同作为成型桥面板的桥面板底模，在桥面板底模上表面绑扎成型桥面板的钢筋及固定桥面板侧模，利用伸出超薄超高性能混凝土预制板顶面预留的连接钢筋使上层现浇混凝土与超薄超高性能混凝土预制板形成一体，进行现浇成型的混凝土桥面板，并进行养护。
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