CN109930468A - 超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法，该混凝土箱梁包括中心薄壁箱梁以及拼装固定于中心薄壁箱梁两侧的预制混凝土三角桁架，所述中心薄壁箱梁的两侧为短翼缘，单侧的所述预制混凝土三角桁架的横向宽度与所述中心薄壁箱梁的横向宽度一致。本发明通过采用超宽预制混凝土三角桁架替代通常的箱梁翼缘板和部分箱室，大幅缩减箱体的宽度以及翼缘板的长度，有效的降低了箱梁剪力滞效应，也就较好了控制了截面横向应力不均的问题，为后期运营裂缝控制提供了技术基础；中心箱梁的重量和横向宽度相比较通常的方式减轻一半以上，中心箱梁的施工难度明显降低，施工风险大大减小，中心箱梁的施工方法可选择的范围大大扩宽。

Description

超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法。

背景技术

桥梁工程梁体结构形式多种多样，不同的组合与搭配还会产生各种新型梁体结构，不论哪种梁体结构形式，安全、经济、施工、美观通常需纳入重要考虑，并进行综合比较。混凝土薄壁箱梁作为一种主要梁体结构形式，在中等跨度公路、市政桥梁中被广泛使用，因其整体性好、抗扭刚度大，故其在40~70m左右跨度的公路、市政桥梁中备受青睐。

公路、市政桥梁因车道布置需求，通常宽度很大，譬如双向六车道桥梁，其宽度在30m左右，采用混凝土薄壁宽幅箱梁不可避免的会产生明显的剪力滞效应，导致结构受力横向不均匀，容易引起结构裂缝。混凝土薄壁宽幅箱梁施工难度较大，不同的施工方法因其体量和宽度大的问题，往往存在较大施工风险。整孔现浇施工临时占据地面空间且膺架高度有限，该方法的场地适应性受限；整孔预制施工因箱梁体量大且梁体较宽，对起吊设备要求很高，风险较大，一般较少采用；节段预制拼装具备较好的场地适应性，但因其横向宽度较宽，对运输、起吊、拼装设备的要求同样较高。

混凝土薄壁宽幅箱梁因其明显的剪力滞效应不利影响，以及体量大、横向宽带来的施工难度与风险突出问题，研究出一种新型的混凝土薄壁箱梁结构，既能减小其横向宽度引起的不利剪力滞效应，又能大幅降低其体量，达到降低工程造价和控制施工风险的目标，显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法，旨在用于解决现有的混凝土薄壁宽幅箱梁因剪力滞效应不利影响，以及体量大、横向宽带来的施工难度与风险突出的问题。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明提供一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，包括中心薄壁箱梁以及拼装固定于中心薄壁箱梁两侧的预制混凝土三角桁架，所述中心薄壁箱梁的两侧为短翼缘，单侧的所述预制混凝土三角桁架的横向宽度与所述中心薄壁箱梁的横向宽度一致。

进一步地，所述中心薄壁箱梁为单箱室箱梁。

进一步地，所述预制混凝土三角桁架的上端与所述中心薄壁箱梁的短翼缘拼装固定，下端与所述中心薄壁箱梁的底部拼装固定。

进一步地，所述预制混凝土三角桁架与所述中心薄壁箱梁的上下两个连接处通过接触面预留的齿键拼装在一起，且接缝处通过胶接固定。

进一步地，所述中心薄壁箱梁的顶板预留有第一预应力粗钢筋，所述预制混凝土三角桁架的顶部预留有第二预应力粗钢筋，所述预制混凝土三角桁架的顶部具有预应力筋锚固齿块，所述预应力筋锚固齿块的外端部具有预应力筋锚垫板，所述第二预应力粗钢筋的一端与所述第一预应力粗钢筋连接，另一端锚固在对应侧的预应力筋锚垫板上。

进一步地，所述预制混凝土三角桁架沿桥梁纵向等间距布置。

进一步地，纵向的所述预制混凝土三角桁架之间铺设有预制钢筋混凝土板，所述钢筋混凝土板上施工有桥面现浇混凝土层。

进一步地，所述预制混凝土三角桁架上方的桥面现浇混凝土层两侧张拉有预应力索，所述桥面现浇混凝土层中预留有波纹管，所述预应力索贯穿于所述波纹管内。

另一方面，本发明还提供一种上述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工方法，包括以下步骤：

（1）施工架设中心薄壁箱梁；

（2）以已施工完成的中心薄壁箱梁为作业平台，将预制混凝土三角桁架吊装到中心薄壁箱梁两侧定位，混凝土三角桁架与中心薄壁箱梁的上下两个连接处通过接触面预留的齿键拼装在一起，且接缝处通过胶接固定，并使用连接器将预制混凝土三角桁架顶部的预应力粗钢筋和中心薄壁箱梁顶板预留的预应力粗钢筋进行连接张拉，预应力粗钢筋的两端分别锚固于两侧的预制混凝土三角桁架端部的预应力筋锚固齿块之上；

（3）纵向三角桁架间铺设预制的钢筋混凝土板，作为桥面现浇混凝土层的底模，现浇桥面板混凝土，待龄期达标后，在三角桁架顶部的桥面现浇混凝土层两侧预留的波纹管内穿预应力索，张拉、注浆、封锚，完成梁体的施工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法，通过采用超宽预制混凝土三角桁架替代通常的箱梁翼缘板和部分箱室，大幅缩减箱体的宽度以及翼缘板的长度，有效的降低了箱梁剪力滞效应，也就较好了控制了截面横向应力不均的问题，为后期运营裂缝控制提供了技术基础；预制混凝土三角桁架替代通常的箱梁翼缘板和部分箱室后，中心箱梁的重量和横向宽度相比较通常的方式减轻一半以上，中心箱梁的施工难度明显降低，施工风险大大减小，中心箱梁的施工方法可选择的范围大大扩宽。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工步骤（1）的正截面布置图；

图2为本发明实施例提供的一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工步骤（2）的正截面布置图；

图3为本发明实施例提供的一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工步骤（3）的正截面布置图；

图4为本发明实施例提供的一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工步骤（4）的正截面布置图；

图5为图3中A-A截面布置图。

附图标记说明：1-预制混凝土三角桁架、2-中心薄壁箱梁、3-预制钢筋混凝土板、4-预应力粗钢筋、5-钢筋连接器、6-桥面现浇混凝土层、7-预应力筋锚垫板、8-预应力筋锚固齿块、9-预应力索、10-中央车道分隔块、11-人行道及其附属。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，包括中心薄壁箱梁2以及拼装固定于中心薄壁箱梁2两侧的预制混凝土三角桁架1，所述中心薄壁箱梁2的两侧为短翼缘，其长度基本上可以忽略，相当于中心薄壁箱梁2本身近似去掉翼缘板，且单侧的所述预制混凝土三角桁架1的宽度与所述中心薄壁箱梁2的宽度基本一致，可以有一定偏差，相当于采用超宽预制混凝土三角桁架1替代传统的箱梁翼缘板及部分箱室，在满足行车道宽度的前提下，可以大幅缩减箱梁两外侧腹板的间距，有效降低了因箱梁横向宽度和翼缘长度引起的剪力滞效应。且采用预制混凝土三角桁架1，混凝土三角桁架可以预制后再与中心薄壁箱梁2拼装组接，这样就将原本需一次施工的整孔薄壁箱梁从纵向来看分解为两次施工，使得中心薄壁箱梁2的重量相比较传统翼缘板箱梁方案减轻很多，大大降低了施工或起吊重量，降低了施工难度和风险。

如图1所示，由于采用了超宽预制混凝土三角桁架1替代传统的箱梁翼缘板及部分箱室，箱梁两外侧腹板间距可以减小一半以上，本优选实施例中，所述中心薄壁箱梁2采用单箱室箱梁，减少了箱室纵向隔板，箱梁的混凝土体量大幅度减少。

如图2所示，优化上述实施例，所述预制混凝土三角桁架1的上端与所述中心薄壁箱梁2的短翼缘拼装固定，下端与所述中心薄壁箱梁2的底部拼装固定。本实施例中，所述预制混凝土三角桁架1的其中一个截面包括水平杆、支撑杆、第一连接杆以及第二连接杆，所述水平杆的一端与所述中心薄壁箱梁2的短翼缘拼装固定，所述支撑杆倾斜设置，其中一端与所述水平杆连接且靠近水平杆的外端部，另一端与所述中心薄壁箱梁2的底部连接，所述第一连接杆的一端和所述第二连接杆的一端均与所述水平杆靠近中部的位置连接，所述第一连接杆的另一端与所述支撑杆靠近中部的位置连接，所述第二连接杆的另一端与所述中心薄壁箱梁2的底部连接，所述支撑杆与所述中心薄壁箱梁2底部连接的一端以及所述第二连接杆与所述中心薄壁箱梁2底部连接的一端二者融为一体且共同与所述中心薄壁箱梁2的底部拼装固定。细化上述拼装固定方式，所述预制混凝土三角桁架1与所述中心薄壁箱梁2的上下两个连接处通过接触面预留的齿键拼装在一起，其中，所述预制混凝土三角桁架1与所述中心薄壁箱梁2二者的接触面上均具有齿键，且二者的齿键是相互吻合的，使二者而连接紧密，且二者的接缝处通过胶接固定，使二者固定更加牢固。

优化上述实施例，所述中心薄壁箱梁2的顶板预留有第一预应力粗钢筋4，所述预制混凝土三角桁架1的顶部预留有第二预应力粗钢筋4，所述预制混凝土三角桁架1的顶部靠近外端部的地方具有预应力筋锚固齿块8，所述预应力筋锚固齿块8的外端部具有预应力筋锚垫板7，所述第二预应力粗钢筋4的一端与所述第一预应力粗钢筋4通过钢筋连接器5连接，另一端锚固在对应侧的预应力筋锚垫板7上，通过施加预应力实现预制混凝土三角桁架1与中心薄壁箱梁2的有效连接。

如图3及图5所示，作为本实施例的优选，所述预制混凝土三角桁架1沿桥梁纵向等间距布置，比如间距3m，进一步减少箱梁的混凝土体量，有效降低了工程造价。进一步地，纵向的所述预制混凝土三角桁架1之间铺设有预制钢筋混凝土板3，作为桥面现浇混凝土层6的底模，所述钢筋混凝土板上施工有桥面现浇混凝土层6。优选地，所述预制混凝土三角桁架1上方的桥面现浇混凝土层6两侧张拉有预应力索9，所述桥面现浇混凝土层6中预留有波纹管，所述预应力索9贯穿于所述波纹管内，方便二次预应力的施工。

本发明实施例还提供一种上述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工方法，图1至图4为施工过程示意图，分别对应步骤（1）~（4），该施工方法包括以下步骤：

（1）施工架设中心薄壁箱梁2，参见图1。

该步骤中，可以采用比较常用的施工方法，比如整孔预制或现浇、节段预制拼装等方法施工架设中心单室薄壁箱梁，并注意采用先张法张拉顶板内预应力粗钢筋4和预留后张法预应力索波纹管。

（2）以已施工完成的中心薄壁箱梁2为作业平台，将预制混凝土三角桁架1吊装到中心薄壁箱梁2两侧定位，混凝土三角桁架与中心薄壁箱梁2的上下两个连接处通过接触面预留的齿键拼装在一起，且接缝处通过胶接固定，并使用连接器将预制混凝土三角桁架1顶部的预应力粗钢筋4和中心薄壁箱梁2顶板预留的预应力粗钢筋4进行连接张拉，预应力粗钢筋4的两端分别锚固于两侧的预制混凝土三角桁架1端部的预应力筋锚固齿块8之上，参见图2。

（3）纵向三角桁架间铺设预制的钢筋混凝土板，作为桥面现浇混凝土层6的底模，现浇桥面板混凝土，待龄期达标后，在三角桁架顶部的桥面现浇混凝土层两侧预留的波纹管内穿预应力索9，张拉、注浆、封锚，完成二次预应力施工，梁体施工完毕，参见图3。

（4）施工中央车道分隔块10及人行道及其附属11工程，铺设沥青混凝土面层，完成桥梁的主要工程施工，参见图4。

本发明实施例提供的这种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁及其施工方法，通过采用超宽预制混凝土三角桁架1替代通常的箱梁翼缘板和部分箱室，大幅缩减箱体的宽度以及翼缘板的长度，有效的降低了箱梁剪力滞效应，也就较好了控制了截面横向应力不均的问题，为后期运营裂缝控制提供了技术基础；预制混凝土三角桁架1替代通常的箱梁翼缘板和部分箱室后，中心箱梁的重量和横向宽度相比较通常的方式减轻一半以上，中心箱梁的施工难度明显降低，施工风险大大减小，中心箱梁的施工方法可选择的范围大大扩宽；先期施工中心箱梁，以其为平台对称吊装两侧三角桁架，通过连接、张拉预应力粗钢筋4形成首次与中心箱梁的连接，再在三角桁架上铺设预制混凝土板作为桥面板现浇平台，现浇混凝土桥面板后二次施工三角桁架两侧预应力索9，实现两侧三角桁架与中心箱梁的二次对接，形成整体行车道，从过程来看施工流程简单、顺畅，互为利用，形成过程的有效协作；沿箱梁纵向两侧等间距布置三角桁架替代部分车道的方式，大幅降低了混凝土圬工量，不仅有效降低工程造价，而且结构线条通透、纤细，美学效果极佳，使得桥梁具备良好的观赏性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：包括中心薄壁箱梁以及拼装固定于中心薄壁箱梁两侧的预制混凝土三角桁架，所述中心薄壁箱梁的两侧为短翼缘，单侧的所述预制混凝土三角桁架的横向宽度与所述中心薄壁箱梁的横向宽度一致。

2.如权利要求1所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：所述中心薄壁箱梁为单箱室箱梁。

3.如权利要求1所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：所述预制混凝土三角桁架的上端与所述中心薄壁箱梁的短翼缘拼装固定，下端与所述中心薄壁箱梁的底部拼装固定。

4.如权利要求3所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：所述预制混凝土三角桁架与所述中心薄壁箱梁的上下两个连接处通过接触面预留的齿键拼装在一起，且接缝处通过胶接固定。

5.如权利要求1所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：所述中心薄壁箱梁的顶板预留有第一预应力粗钢筋，所述预制混凝土三角桁架的顶部预留有第二预应力粗钢筋，所述预制混凝土三角桁架的顶部具有预应力筋锚固齿块，所述预应力筋锚固齿块的外端部具有预应力筋锚垫板，所述第二预应力粗钢筋的一端与所述第一预应力粗钢筋连接，另一端锚固在对应侧的预应力筋锚垫板上。

6.如权利要求1所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：所述预制混凝土三角桁架沿桥梁纵向等间距布置。

7.如权利要求6所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：纵向的所述预制混凝土三角桁架之间铺设有预制钢筋混凝土板，所述钢筋混凝土板上施工有桥面现浇混凝土层。

8.如权利要求1所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁，其特征在于：所述预制混凝土三角桁架上方的桥面现浇混凝土层两侧张拉有预应力索，所述桥面现浇混凝土层中预留有波纹管，所述预应力索贯穿于所述波纹管内。

9.一种如权利要求1-8任一所述的超宽三角桁架式翼缘组拼式混凝土箱梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）施工架设中心薄壁箱梁；

（2）以已施工完成的中心薄壁箱梁为作业平台，将预制混凝土三角桁架吊装到中心薄壁箱梁两侧定位，混凝土三角桁架与中心薄壁箱梁的上下两个连接处通过接触面预留的齿键拼装在一起，且接缝处通过胶接固定，并使用连接器将预制混凝土三角桁架顶部的预应力粗钢筋和中心薄壁箱梁顶板预留的预应力粗钢筋进行连接张拉，预应力粗钢筋的两端分别锚固于两侧的预制混凝土三角桁架端部的预应力筋锚固齿块之上；

（3）纵向三角桁架间铺设预制的钢筋混凝土板，作为桥面现浇混凝土层的底模，现浇桥面板混凝土，待龄期达标后，在三角桁架顶部的桥面现浇混凝土层两侧预留的波纹管内穿预应力索，张拉、注浆、封锚，完成梁体的施工。