CN110863418A - 一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法，该钢桁组合梁结构包括由上至下依次布设的混凝土板、钢梁顶板和钢梁底板，所述钢梁顶板和钢梁底板之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆和多个倾斜钢弦杆，所述支撑机构内设置有预应力钢筋；该施工方法对任一所述桥梁节段的施工过程如下步骤：一、施工前准备；二、钢桁结构的组装与吊装；三、混凝土板的安装；四、现浇混凝土及铺设纵向钢筋；五、转向板和预应力钢筋的安装，多次重复步骤一至步骤三，直至完成所施工桥梁的全部施工过程。本发明简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题。

Description

一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法。

背景技术

钢混组合梁中的混凝土和钢梁的连接主要是通过钢梁上的抗剪连接件来实现的，但是常规意义上的抗剪连接件存在着疲劳失效的问题，而且抗剪连接件的失效问题会由局部扩大到整个组合梁，严重时可能还会导致钢主梁的更换问题。

钢混组合梁可以很好地发挥钢材的抗拉性能以及混凝土的抗压性能，但是在连续梁的负弯矩区却绕不开钢材受压和混凝土板受拉的现象，在充分利用钢混组合梁的优势时，两者的缺点也会暴露无疑。

因此，现如今缺少一种设计合理的装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法，装配式钢混组合梁简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其结构简单、设计合理且效果好，不需要安装抗剪连接件，简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：

包括多个沿桥梁纵向延伸长度方向由前至后布设的桥梁节段，多个所述桥梁节段的结构均相同，每个所述桥梁节段均包括由上至下依次布设的混凝土板、钢梁顶板和钢梁底板，所述钢梁顶板和钢梁底板之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆和多个连接于两个端部钢弦杆之间的倾斜钢弦杆，两个端部钢弦杆对称设置在钢梁顶板和钢梁底板的两端，所述支撑机构位于两个端部钢弦杆之间，所述支撑机构内设置有预应力钢筋；

所述混凝土板上设置有U形槽，所述U形槽沿混凝土板的长度方向布设，且U形槽沿宽度方向的中心线与混凝土板沿宽度方向的中心线重合，所述U形槽内设置有多个纵向钢筋，所述纵向钢筋沿U形槽的长度方向布设，所述U形槽内沿U形槽的长度方向设置有多个对纵向钢筋固定的U型螺栓，所述U型螺栓穿过钢梁顶板的端部套设有螺母。

上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述钢梁顶板的底部设置有上突出棱条，所述上突出棱条沿钢梁顶板的长度方向布设，所述上突出棱条位于钢梁顶板的宽度方向的中心，所述钢梁底板的上表面设置有下突出棱条，所述下突出棱条沿钢梁底板的长度方向布设，所述下突出棱条位于钢梁底板的宽度方向的中心,所述端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的上端焊接在上突出棱条上，所述端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的下端焊接在下突出棱条上。

上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述支撑机构的数量为两组，所述预应力钢筋的数量为两个，两个所述预应力钢筋分别穿设在两组所述支撑机构内，两组支撑机构关于钢梁顶板和钢梁底板沿宽度方向对称布设，且每组支撑机构包括多个沿钢梁顶板和钢梁底板长度方向布设的转向板，所述预应力钢筋穿设在多个转向板内。

上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述转向板上设置有沿转向板长度方向布设的矩形安装孔，所述预应力钢筋穿过矩形安装孔，所述矩形安装孔的两侧设置有多组固定孔，所述固定孔沿矩形安装孔的长度方向布设，每组固定孔包括两个对称布设的圆孔。

上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：多个所述转向板分别为左端转向板、中间转向板和右端转向板，中间转向板的数量为多个，所述中间转向板设置有转向块，所述转向块上焊接有螺栓，所述螺栓穿出圆孔的端部设置有锁紧螺母，所述转向块的底部贴合预应力钢筋，所述预应力钢筋的两端穿出所述左端转向板和所述右端转向板，且所述预应力钢筋的两端锚固有锚具。

上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述端部钢弦杆包括第一钢弦杆、设置在第一钢弦杆上部的上端部焊接片和设置在第一钢弦杆下部的下端部焊接片，所述上端部焊接片和下端部焊接片均包括两个对称布设的矩形弧状焊接片，两个所述矩形弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述矩形弧状焊接片之间的间隙由靠近第一钢弦杆至远离第一钢弦杆逐渐减小。

上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：相邻两个倾斜钢弦杆之间的夹角为钝角，倾斜钢弦杆包括第二钢弦杆、设置在第二钢弦杆上部的上焊接片和设置在第二钢弦杆下部的下焊接片，所述上焊接片和下焊接片均包括两个对称布设的变截面弧状焊接片，两个所述变截面弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述变截面弧状焊接片之间的间隙由靠近第二钢弦杆至远离第二钢弦杆逐渐减小，且所述变截面弧状焊接片由靠近第二钢弦杆至远离第二钢弦杆的宽度逐渐减小。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好的装配式体外预应力钢桁组合梁结构施工方法，其特征在于，沿桥梁纵向延伸方向由前至后分多个桥梁节段对所施工桥梁进行施工，并且多个桥梁节段的施工方法均相同，其中，对任一个所述桥梁节段的施工过程如下：

步骤一、施工前准备：

步骤101、预制混凝土板；其中，混凝土板上设置有U形槽，U形槽沿混凝土板的长度方向布设，且U形槽沿宽度方向的中心线与混凝土板沿宽度方向的中心线重合；

步骤102、预制钢梁顶板和钢梁底板，并在钢梁顶板上焊接上突出棱条，在钢梁底板上焊接下突出棱条；其中，所述上突出棱条沿钢梁顶板的长度方向布设，所述上突出棱条位于钢梁顶板的宽度方向的中心，所述下突出棱条沿钢梁底板的长度方向布设，所述下突出棱条位于钢梁底板的宽度方向的中心；

步骤103、预制端部钢弦杆和倾斜钢弦杆；

步骤104、预制转向板；其中，所述转向板上设置有沿转向板长度方向布设的矩形安装孔，所述矩形安装孔的两侧设置有多组圆孔，所述圆孔沿矩形安装孔的长度方向布设，每组圆孔包括两个对称布设的圆孔；

步骤105、预制转向块，并在转向块上焊接螺栓；

步骤二、钢桁结构的组装与吊装：

步骤201、在钢梁底板上的下突出棱条上与端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的下端焊接；其中，端部钢弦杆的数量为两个，两个端部钢弦杆对称设置在钢梁底板的两端，且倾斜钢弦杆的数量为多个，相邻两个倾斜钢弦杆之间的夹角为钝角；

步骤202、吊装钢梁顶板，以使钢梁顶板上的上突出棱条靠近钢弦杆和倾斜钢弦杆，并将端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的上端与钢梁顶板上的上突出棱条焊接，完成钢桁结构的组装；

步骤203、采用架梁机吊装组装好的钢桁结构至相邻两个桥梁桥墩上安装；

步骤三、混凝土板的安装：

步骤301、采用架梁机吊装混凝土板至钢梁顶板上；其中，U形槽上的第一螺栓孔与钢梁顶板上的第二螺栓孔对齐；

步骤302、将U型螺栓穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔，并在U型螺栓穿过钢梁顶板的端部套设有螺母；其中，U型螺栓的数量为多个，多个U型螺栓沿纵向钢筋的长度方向布设，U型螺栓的顶部低于混凝土板的上表面；

步骤四、现浇混凝土及铺设纵向钢筋：

步骤401、在U形槽内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面低于U型螺栓的弧面底部时，停止浇混凝土；其中，U型螺栓的弧面与现浇混凝土之间有间隙；

步骤402、在U型螺栓的弧面与现浇混凝土之间的间隙中铺设多个纵向钢筋；其中，纵向钢筋沿U形槽的长度方向布设；

步骤403、继续向U形槽内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面与混凝土板上表面齐平；

步骤五、转向板和预应力钢筋的安装：

步骤501、在钢梁顶板和钢梁底板之间焊接两组支撑机构；其中，两组支撑机构关于上突出棱条与下突出棱条对称布设，且每组支撑机构包括沿钢梁顶板和钢梁底板长度方向布设的转向板；

步骤502、在支撑机构内安装预应力钢筋，具体过程如下：

步骤5021、将每组支撑机构中的多个转向板分别记作左端转向板、中间转向板和右端转向板，且中间转向板的数量为多个；

步骤5022、将预应力钢筋的一端依次穿过左端转向板、中间转向板和右端转向板；

步骤5023、在各个中间转向板上安装转向块，使转向块上焊接的螺栓穿过圆孔，并在螺栓穿出圆孔的端部安装锁紧螺母；

步骤5024、对所述预应力钢筋进行张拉，以使中间转向板中的预应力钢筋贴合转向块的底部；将预应力钢筋的两端锚固于左端转向板和右端转向板设置的锚具上；

步骤六、多次重复步骤一至步骤五，直至完成所施工桥梁的全部施工过程。

上述的方法，其特征在于：步骤五中转向板和预应力钢筋的安装完成之后，还需要进行混凝土桥面板的形成，具体过程如下：

步骤A、在混凝土板上继续浇筑UHPC混凝土；

步骤B、在温度为18℃～22℃，相对湿度为80％以上的潮湿环境中对浇筑的UHPC混凝土进行养护，形成混凝土桥面板；其中，所述混凝土桥面板的厚度为12cm～28cm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的装配式体外预应力钢桁组合梁结构结构设计合理且施工简便、投入施工成本较低。

2、本发明设置钢梁顶板、钢梁底板和桁架机构组成钢桁梁，混凝土板和钢桁梁的连接采用U型螺栓，减小了钢桁梁预制加工的难度，避免了传统的钢混组合梁中剪力连接件疲劳失效的问题。

3、本发明设置U型螺栓省略了钢桁组合梁结构桥的抗剪连接件，U型螺栓穿过混凝土板和钢梁顶板起到了抗剪连接件的作用，另外在施工过程中，对U型螺栓现浇混凝土，实现混凝土板与钢桁梁的加固连接，取消抗剪连接件焊接使得结构质量提高，并且有利于环保。

4、所采用的支撑机构内设置有预应力钢筋，从而传统钢混组合梁的基础上附加了体外预应力结构，可以有效地改善组合梁的受力。

5、所采用的装配式体外预应力钢桁组合梁结构包括布设在所施工桥梁桥墩上的钢桁结构和设置在所述钢桁结构上的混凝土板和铺装于混凝土板上的纵向钢筋，通过钢梁机构、混凝土板和纵向钢筋的结合，通过纵向钢筋和U型螺栓能扩散混凝土板表面的载荷，使混凝土板受力更均匀，提高了桥梁的质量和使用寿命。

6、所采用的钢梁顶板和钢梁底板之间设置桁架机构，且桁架机构包括两个端部钢弦杆和多个连接于两个端部钢弦杆之间的倾斜钢弦杆，另外，钢梁顶板的底部设置有上突出棱条，钢梁底板的上表面设置有下突出棱条，能使倾斜钢弦杆和端部钢弦杆的两端快速焊接在上突出棱条和下突出棱条上，安装便捷，可以有效地提高钢梁顶板和钢梁底板的稳定性，进而提高混凝土板的抗弯承载力。

7、所采用的钢梁顶板和钢梁底板之间设置有支撑机构，支撑机构便于预应力钢筋的安装，从而便于转向块的安装，进而可以起到固定预应力钢筋位置的作用；另外，通过调节转向块的上下移动转向块可以调节预应力钢筋的线型形状。

8、所采用的装配式体外预应力钢桁组合梁结构施工方法步骤简单、设计合理且投入施工成本较低，预制混凝土板、钢梁顶板、钢梁底板、端部钢弦杆和倾斜钢弦杆以及转向板和转向块；接着钢桁结构的组装与吊装，之后是混凝土板的安装，然后在混凝土板内现浇混凝土及铺设纵向钢筋，最后转向板和预应力钢筋的安装，完成桥梁节段的施工，装配式体外预应力钢桁组合梁结构质量易于保证，并且施工进度快，采用钢桁结构和混凝土相结合进行施工，且无需在钢桁结构上焊接剪力连接件，简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。

综上所述，本发明设计合理且效果好，不需要安装抗剪连接件，简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构的结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构混凝土板的结构示意图。

图4为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构钢梁顶板的结构示意图。

图5为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构转向块的结构示意图。

图6为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构端部钢弦杆的结构示意图。

图7为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构倾斜钢弦杆的结构示意图。

图8为图2除去纵向钢筋和U型螺栓后的A-A剖视图。

图9为本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构的施工方法的流程框图。

1—混凝土板； 1-1—U形槽； 1-2—第一螺栓孔；

2—U型螺栓； 2-1—螺母；

3—钢梁顶板； 3-1—第二螺栓孔； 4—钢梁底板；

5—端部钢弦杆； 5-1—第一钢弦杆； 5-2—下端部焊接片；

5-3—上端部焊接片； 6—转向板； 7—纵向钢筋；

9—预应力钢筋； 10—下突出棱条；

11—焊板； 12—圆孔； 13—矩形安装孔；

14—转向块； 15—螺栓； 16—上突出棱条；

17—锚具； 18—倾斜钢弦杆； 18-1—第二钢弦杆；

18-2—下焊接片； 18-3—上焊接片； 19—锁紧螺母。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，包括多个沿桥梁纵向延伸长度方向由前至后布设的桥梁节段，多个所述桥梁节段的结构均相同，每个所述桥梁节段均包括由上至下依次布设的混凝土板1、钢梁顶板3和钢梁底板4，所述钢梁顶板3和钢梁底板4之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆5和多个连接于两个端部钢弦杆5之间的倾斜钢弦杆18，两个端部钢弦杆5对称设置在钢梁顶板3和钢梁底板4的两端，所述支撑机构位于两个端部钢弦杆5之间，所述支撑机构内设置有预应力钢筋9；

所述混凝土板1上设置有U形槽1-1，所述U形槽1-1沿混凝土板1的长度方向布设，且U形槽1-1沿宽度方向的中心线与混凝土板1沿宽度方向的中心线重合，所述U形槽1-1内设置有多个纵向钢筋7，所述纵向钢筋7沿U形槽1-1的长度方向布设，所述U形槽1-1内沿U形槽1-1的长度方向设置有多个对纵向钢筋7固定的U型螺栓2，所述U型螺栓2穿过钢梁顶板3的端部套设有螺母2-1。

本实施例中，所述钢梁顶板3的底部设置有上突出棱条16，所述上突出棱条16沿钢梁顶板3的长度方向布设，所述上突出棱条16位于钢梁顶板3的宽度方向的中心，所述钢梁底板4的上表面设置有下突出棱条10，所述下突出棱条10沿钢梁底板4的长度方向布设，所述下突出棱条10位于钢梁底板4的宽度方向的中心,所述端部钢弦杆5和倾斜钢弦杆18的上端焊接在上突出棱条16上，所述端部钢弦杆5和倾斜钢弦杆18的下端焊接在下突出棱条10上。

本实施例中，所述支撑机构的数量为两组，所述预应力钢筋9的数量为两个，两个所述预应力钢筋9分别穿设在两组所述支撑机构内，两组支撑机构关于钢梁顶板3和钢梁底板4沿宽度方向对称布设，且每组支撑机构包括多个沿钢梁顶板3和钢梁底板4长度方向布设的转向板6，所述预应力钢筋9穿设在多个转向板6内。

如图8所示，本实施例中，所述转向板6上设置有沿转向板6长度方向布设的矩形安装孔13，所述预应力钢筋9穿过矩形安装孔13，所述矩形安装孔13的两侧设置有多组固定孔，所述固定孔沿矩形安装孔13的长度方向布设，每组固定孔包括两个对称布设的圆孔12。

如图5所示，本实施例中，多个所述转向板6分别为左端转向板、中间转向板和右端转向板，中间转向板的数量为多个，所述中间转向板设置有转向块14，所述转向块14上焊接有螺栓15，所述螺栓15穿出圆孔12的端部设置有锁紧螺母19，所述转向块14的底部贴合预应力钢筋9，所述预应力钢筋9的两端穿出所述左端转向板和所述右端转向板，且所述预应力钢筋9的两端锚固有锚具17。

如图6所示，本实施例中，所述端部钢弦杆5包括第一钢弦杆5-1、设置在第一钢弦杆5-1上部的上端部焊接片5-3和设置在第一钢弦杆5-1下部的下端部焊接片5-2，所述上端部焊接片5-3和下端部焊接片5-2均包括两个对称布设的矩形弧状焊接片，两个所述矩形弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述矩形弧状焊接片之间的间隙由靠近第一钢弦杆5-1至远离第一钢弦杆5-1逐渐减小。

如图7所示，本实施例中，相邻两个倾斜钢弦杆18之间的夹角为钝角，倾斜钢弦杆18包括第二钢弦杆18-1、设置在第二钢弦杆18-1上部的上焊接片18-3和设置在第二钢弦杆18-1下部的下焊接片18-2，所述上焊接片18-3和下焊接片18-2均包括两个对称布设的变截面弧状焊接片，两个所述变截面弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述变截面弧状焊接片之间的间隙由靠近第二钢弦杆18-1至远离第二钢弦杆18-1逐渐减小，且所述变截面弧状焊接片由靠近第二钢弦杆18-1至远离第二钢弦杆18-1的宽度逐渐减小。

如图3、图4和图9所示的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构施工方法，沿桥梁纵向延伸方向由前至后分多个桥梁节段对所施工桥梁进行施工，并且多个桥梁节段的施工方法均相同，其中，对任一个所述桥梁节段的施工过程如下：

步骤一、施工前准备：

步骤101、预制混凝土板1；其中，混凝土板1上设置有U形槽1-1，U形槽1-1沿混凝土板1的长度方向布设，且U形槽1-1沿宽度方向的中心线与混凝土板1沿宽度方向的中心线重合；

步骤102、预制钢梁顶板3和钢梁底板4，并在钢梁顶板3上焊接上突出棱条16，在钢梁底板4上焊接下突出棱条10；其中，所述上突出棱条16沿钢梁顶板3的长度方向布设，所述上突出棱条16位于钢梁顶板3的宽度方向的中心，所述下突出棱条10沿钢梁底板4的长度方向布设，所述下突出棱条10位于钢梁底板4的宽度方向的中心；

步骤103、预制端部钢弦杆5和倾斜钢弦杆18；

步骤104、预制转向板6；其中，所述转向板6上设置有沿转向板6长度方向布设的矩形安装孔13，所述矩形安装孔13的两侧设置有多组圆孔，所述圆孔沿矩形安装孔13的长度方向布设，每组圆孔包括两个对称布设的圆孔；

步骤105、预制转向块14，并在转向块14上焊接螺栓15；

步骤二、钢桁结构的组装与吊装：

步骤201、在钢梁底板4上的下突出棱条10上与端部钢弦杆5和倾斜钢弦杆18的下端焊接；其中，端部钢弦杆5的数量为两个，两个端部钢弦杆5对称设置在钢梁底板4的两端，且倾斜钢弦杆18的数量为多个，相邻两个倾斜钢弦杆18之间的夹角为钝角；

步骤202、吊装钢梁顶板3，以使钢梁顶板3上的上突出棱条16靠近钢弦杆5和倾斜钢弦杆18，并将端部钢弦杆5和倾斜钢弦杆18的上端与钢梁顶板3上的上突出棱条16焊接，完成钢桁结构的组装；

步骤203、采用架梁机吊装组装好的钢桁结构至相邻两个桥梁桥墩上安装；

步骤三、混凝土板的安装：

步骤301、采用架梁机吊装混凝土板1至钢梁顶板3上；其中，U形槽1-1上的第一螺栓孔1-2与钢梁顶板3上的第二螺栓孔3-1对齐；

步骤303、将U型螺栓2穿过第一螺栓孔1-2和第二螺栓孔3-1，并在U型螺栓2穿过钢梁顶板3的端部套设有螺母2-1；其中，U型螺栓2的数量为多个，多个U型螺栓2沿纵向钢筋7的长度方向布设，U型螺栓2的顶部低于混凝土板1的上表面；

步骤四、现浇混凝土及铺设纵向钢筋：

步骤401、在U形槽1-1内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面低于U型螺栓2的弧面底部时，停止浇混凝土；其中，U型螺栓2的弧面与现浇混凝土之间有间隙；

步骤402、在U型螺栓2的弧面与现浇混凝土之间的间隙中铺设多个纵向钢筋7；其中，纵向钢筋7沿U形槽1-1的长度方向布设；

步骤403、继续向U形槽1-1内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面与混凝土板1上表面齐平；

步骤五、转向板和预应力钢筋的安装：

步骤501、在钢梁顶板3和钢梁底板4之间焊接两组支撑机构；其中，两组支撑机构关于上突出棱条16与下突出棱条10对称布设，且每组支撑机构包括沿钢梁顶板3和钢梁底板4长度方向布设的转向板6；

步骤502、在支撑机构内安装预应力钢筋9，具体过程如下：

步骤5021、将每组支撑机构中的多个转向板6分别记作左端转向板、中间转向板和右端转向板，且中间转向板的数量为多个；

步骤5022、将预应力钢筋9的一端依次穿过左端转向板、中间转向板和右端转向板；

步骤5023、在各个中间转向板上安装转向块14，使转向块14上焊接的螺栓15穿过圆孔，并在螺栓15穿出圆孔的端部安装锁紧螺母19；

步骤5024、对所述预应力钢筋9进行张拉，以使中间转向板中的预应力钢筋9贴合转向块14的底部；将预应力钢筋9的两端锚固于左端转向板和右端转向板设置的锚具17上；

步骤六、多次重复步骤一至步骤五，直至完成所施工桥梁的全部施工过程。

本实施例中，步骤五中转向板和预应力钢筋的安装完成之后，还需要进行混凝土桥面板的形成，具体过程如下：

步骤A、在混凝土板1上继续浇筑UHPC混凝土；

步骤B、在温度为18℃～22℃，相对湿度为80％以上的潮湿环境中对浇筑的UHPC混凝土进行养护，形成混凝土桥面板；其中，所述混凝土桥面板8的厚度为12cm～28cm。

本实施例中，实际连接过程中，上端部焊接片5-3、上焊接片18-3与上突出棱条16的连接处加焊焊板11，下端部焊接片5-2和下焊接片18-2与下突出棱条10的连接处加焊焊板11。

本实施例中，混凝土桥面板采用UHPC即超高性能混凝土，是因为UHPC具有高强度，可有效减小桥面板厚度，减低结构自重；UHPC具有良好的自流平性能，可以充分填满钢梁顶板与钢筋网之间及钢梁开孔的空隙，且可以提高钢梁耐久性。

本实施例中，混凝土板1上设置有U形槽1-1的目的在于：第一，是为了便于布置U型螺栓混凝土，然后通过现浇的混凝土和U型螺栓的共同作用实现混凝土板和钢主梁的连接作用；第二，便于纵向钢筋的布设，然后通过现浇的混凝土和纵向钢筋的共同作用实现混凝土板结构的加强，便于通过纵向钢筋均匀承力。

本实施例中，设置端部钢弦杆5和倾斜钢弦杆18的目的在于：第一，由于体外预应力的作用，普通的钢腹板在体外预应力作用下特别容易出现屈曲现象，对于钢板来说，屈曲是非常危险的受力状态；第二设置端部钢弦杆竖直布设，多个倾斜钢弦杆依次连接，由于钢弦杆既能受压又能受拉的受力特性，使得在体外预应力钢筋9张拉完成后，钢梁的腹钢弦杆部分仍然能够保持合理的受力状态，克服钢混组合梁负弯矩区受力的问题。

本实施例中，设置转向板6和转向块14的目的在于：第一，转向板6在钢梁结构长度方向位置可调节，且转向块14在转向板6高度方向的位置可调节，从而能通过纵向移动转向板6，以及竖向移动转向块14，可以实现对体外预应力筋的定位作用；第二，实际施工过程中，可以适应不同形状的体外预应力筋。

本实施例中，设置纵向钢筋7和U型螺栓2的原因在于：传统的钢混组合梁采用的是抗剪连接件的连接方式，但是问题在于抗剪连接件特别容易出现疲劳问题，本发明中的钢混组合梁去掉了抗剪连接件，通过U型螺栓来初步连接混凝土板和钢主梁，最后纵向钢筋穿过U型螺栓进一步加强混凝土板和钢主梁的连接，实现双保险连接。

本实施例中，在步骤一中施工前准备之前，先进行桥梁桥墩的施工，所述桥梁桥墩沿桥梁纵向延伸方向由前至后布设。

综上所述，本发明装配式体外预应力钢桁组合梁结构施工方法步骤简单、设计合理且投入施工成本较低，预制混凝土板、钢梁顶板、钢梁底板、端部钢弦杆和倾斜钢弦杆以及转向板和转向块；接着钢桁结构的组装与吊装，之后是混凝土板的安装，然后在混凝土板内现浇混凝土及铺设纵向钢筋，最后转向板和预应力钢筋的安装，完成桥梁节段的施工，装配式体外预应力钢桁组合梁结构质量易于保证，并且施工进度快，采用钢桁结构和混凝土相结合进行施工，且无需在钢桁结构上焊接剪力连接件，简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：包括多个沿桥梁纵向延伸长度方向由前至后布设的桥梁节段，多个所述桥梁节段的结构均相同，每个所述桥梁节段均包括由上至下依次布设的混凝土板(1)、钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)，所述钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆(5)和多个连接于两个端部钢弦杆(5)之间的倾斜钢弦杆(18)，两个端部钢弦杆(5)对称设置在钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)的两端，所述支撑机构位于两个端部钢弦杆(5)之间，所述支撑机构内设置有预应力钢筋(9)；

所述混凝土板(1)上设置有U形槽(1-1)，所述U形槽(1-1)沿混凝土板(1)的长度方向布设，且U形槽(1-1)沿宽度方向的中心线与混凝土板(1)沿宽度方向的中心线重合，所述U形槽(1-1)内设置有多个纵向钢筋(7)，所述纵向钢筋(7)沿U形槽(1-1)的长度方向布设，所述U形槽(1-1)内沿U形槽(1-1)的长度方向设置有多个对纵向钢筋(7)固定的U型螺栓(2)，所述U型螺栓(2)穿过钢梁顶板(3)的端部套设有螺母(2-1)。

2.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述钢梁顶板(3)的底部设置有上突出棱条(16)，所述上突出棱条(16)沿钢梁顶板(3)的长度方向布设，所述上突出棱条(16)位于钢梁顶板(3)的宽度方向的中心，所述钢梁底板(4)的上表面设置有下突出棱条(10)，所述下突出棱条(10)沿钢梁底板(4)的长度方向布设，所述下突出棱条(10)位于钢梁底板(4)的宽度方向的中心,所述端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)的上端焊接在上突出棱条(16)上，所述端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)的下端焊接在下突出棱条(10)上。

3.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述支撑机构的数量为两组，所述预应力钢筋(9)的数量为两个，两个所述预应力钢筋(9)分别穿设在两组所述支撑机构内，两组支撑机构关于钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)沿宽度方向对称布设，且每组支撑机构包括多个沿钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)长度方向布设的转向板(6)，所述预应力钢筋(9)穿设在多个转向板(6)内。

4.按照权利要求3所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述转向板(6)上设置有沿转向板(6)长度方向布设的矩形安装孔(13)，所述预应力钢筋(9)穿过矩形安装孔(13)，所述矩形安装孔(13)的两侧设置有多组固定孔，所述固定孔沿矩形安装孔(13)的长度方向布设，每组固定孔包括两个对称布设的圆孔(12)。

5.按照权利要求3所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：多个所述转向板(6)分别为左端转向板、中间转向板和右端转向板，中间转向板的数量为多个，所述中间转向板设置有转向块(14)，所述转向块(14)上焊接有螺栓(15)，所述螺栓(15)穿出圆孔(12)的端部设置有锁紧螺母(19)，所述转向块(14)的底部贴合预应力钢筋(9)，所述预应力钢筋(9)的两端穿出所述左端转向板和所述右端转向板，且所述预应力钢筋(9)的两端锚固有锚具(17)。

6.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述端部钢弦杆(5)包括第一钢弦杆(5-1)、设置在第一钢弦杆(5-1)上部的上端部焊接片(5-3)和设置在第一钢弦杆(5-1)下部的下端部焊接片(5-2)，所述上端部焊接片(5-3)和下端部焊接片(5-2)均包括两个对称布设的矩形弧状焊接片，两个所述矩形弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述矩形弧状焊接片之间的间隙由靠近第一钢弦杆(5-1)至远离第一钢弦杆(5-1)逐渐减小。

7.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：相邻两个倾斜钢弦杆(18)之间的夹角为钝角，倾斜钢弦杆(18)包括第二钢弦杆(18-1)、设置在第二钢弦杆(18-1)上部的上焊接片(18-3)和设置在第二钢弦杆(18-1)下部的下焊接片(18-2)，所述上焊接片(18-3)和下焊接片(18-2)均包括两个对称布设的变截面弧状焊接片，两个所述变截面弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述变截面弧状焊接片之间的间隙由靠近第二钢弦杆(18-1)至远离第二钢弦杆(18-1)逐渐减小，且所述变截面弧状焊接片由靠近第二钢弦杆(18-1)至远离第二钢弦杆(18-1)的宽度逐渐减小。

8.一种对如权利要求1所述装配式体外预应力钢桁组合梁结构进行施工的方法，其特征在于，沿桥梁纵向延伸方向由前至后分多个桥梁节段对所施工桥梁进行施工，并且多个桥梁节段的施工方法均相同，其中，对任一个所述桥梁节段的施工过程如下：

步骤一、施工前准备：

步骤101、预制混凝土板(1)；其中，混凝土板(1)上设置有U形槽(1-1)，U形槽(1-1)沿混凝土板(1)的长度方向布设，且U形槽(1-1)沿宽度方向的中心线与混凝土板(1)沿宽度方向的中心线重合；

步骤102、预制钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)，并在钢梁顶板(3)上焊接上突出棱条(16)，在钢梁底板(4)上焊接下突出棱条(10)；其中，所述上突出棱条(16)沿钢梁顶板(3)的长度方向布设，所述上突出棱条(16)位于钢梁顶板(3)的宽度方向的中心，所述下突出棱条(10)沿钢梁底板(4)的长度方向布设，所述下突出棱条(10)位于钢梁底板(4)的宽度方向的中心；

步骤103、预制端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)；

步骤104、预制转向板(6)；其中，所述转向板(6)上设置有沿转向板(6)长度方向布设的矩形安装孔(13)，所述矩形安装孔(13)的两侧设置有多组圆孔，所述圆孔沿矩形安装孔(13)的长度方向布设，每组圆孔包括两个对称布设的圆孔(12)；

步骤105、预制转向块(14)，并在转向块(14)上焊接螺栓(15)；

步骤二、钢桁结构的组装与吊装：

步骤201、在钢梁底板(4)上的下突出棱条(10)上与端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)的下端焊接；其中，端部钢弦杆(5)的数量为两个，两个端部钢弦杆(5)对称设置在钢梁底板(4)的两端，且倾斜钢弦杆(18)的数量为多个，相邻两个倾斜钢弦杆(18)之间的夹角为钝角；

步骤202、吊装钢梁顶板(3)，以使钢梁顶板(3)上的上突出棱条(16)靠近钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)，并将端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)的上端与钢梁顶板(3)上的上突出棱条(16)焊接，完成钢桁结构的组装；

步骤203、采用架梁机吊装组装好的钢桁结构至相邻两个桥梁桥墩上安装；

步骤三、混凝土板的安装：

步骤301、采用架梁机吊装混凝土板(1)至钢梁顶板(3)上；其中，U形槽(1-1)上的第一螺栓孔(1-2)与钢梁顶板(3)上的第二螺栓孔(3-1)对齐；

步骤302、将U型螺栓(2)穿过第一螺栓孔(1-2)和第二螺栓孔(3-1)，并在U型螺栓(2)穿过钢梁顶板(3)的端部套设有螺母(2-1)；其中，U型螺栓(2)的数量为多个，多个U型螺栓(2)沿纵向钢筋(7)的长度方向布设，U型螺栓(2)的顶部低于混凝土板(1)的上表面；

步骤四、现浇混凝土及铺设纵向钢筋：

步骤401、在U形槽(1-1)内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面低于U型螺栓(2)的弧面底部时，停止浇混凝土；其中，U型螺栓(2)的弧面与现浇混凝土之间有间隙；

步骤402、在U型螺栓(2)的弧面与现浇混凝土之间的间隙中铺设多个纵向钢筋(7)；其中，纵向钢筋(7)沿U形槽(1-1)的长度方向布设；

步骤403、继续向U形槽(1-1)内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面与混凝土板(1)上表面齐平；

步骤五、转向板和预应力钢筋的安装：

步骤501、在钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)之间焊接两组支撑机构；其中，两组支撑机构关于上突出棱条(16)与下突出棱条(10)对称布设，且每组支撑机构包括沿钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)长度方向布设的转向板(6)；

步骤502、在支撑机构内安装预应力钢筋(9)，具体过程如下：

步骤5021、将每组支撑机构中的多个转向板(6)分别记作左端转向板、中间转向板和右端转向板，且中间转向板的数量为多个；

步骤5022、将预应力钢筋(9)的一端依次穿过左端转向板、中间转向板和右端转向板；

步骤5023、在各个中间转向板上安装转向块(14)，使转向块(14)上焊接的螺栓(15)穿过圆孔(12)，并在螺栓(15)穿出圆孔(12)的端部安装锁紧螺母(19)；

步骤5024、对所述预应力钢筋(9)进行张拉，以使中间转向板中的预应力钢筋(9)贴合转向块(14)的底部；将预应力钢筋(9)的两端锚固于左端转向板和右端转向板设置的锚具(17)上；

步骤六、多次重复步骤一至步骤五，直至完成所施工桥梁的全部施工过程。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤五中转向板和预应力钢筋的安装完成之后，还需要进行混凝土桥面板的形成，具体过程如下：

步骤A、在混凝土板(1)上继续浇筑UHPC混凝土；

步骤B、在温度为18℃～22℃，相对湿度为80％以上的潮湿环境中对浇筑的UHPC混凝土进行养护，形成混凝土桥面板；其中，所述混凝土桥面板(8)的厚度为12cm～28cm。

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