CN111074752A - 采用uhpc横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢‑混凝土组合梁结构连续新构造及其施工方法，其中该构造包括第一端头相互靠近的第一钢梁、第二钢梁、设在第一端头下方的临时支座、永久支座和下部结构。所述第一钢梁和第二钢梁的上表面布设有竖向栓钉，所述第一钢梁和第二钢梁的第一端头上分别固定有钢端板，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉，两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁，该UHPC横梁上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上位于UHPC桥面板层的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层；本发明解决了连续梁负弯矩区混凝土板易开裂问题和方便施工，提高经济性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造及其施工方法。
背景技术：
近些年来，钢-混凝土组合梁被大量的应用于工程实践中，其与传统的混凝土梁和钢梁相比有很多的优点，它充分利用了钢和混凝土的特性，具有较大的材料结构上的优势；但是，钢-混组合连续梁桥在支座处有较大的负弯矩，混凝土桥面板因承受较大的拉应力，易出现开裂问题，负弯矩区的混凝土板因开裂退出工作，使组合梁的刚度减弱，倘若裂缝较大，有害物质可能会通过裂缝渗入到混凝土中，严重腐蚀、锈蚀钢筋，降低组合梁的耐久性，增加维护养护工作的困难；其次，钢-混凝土组合梁桥的施工方法通常是先在预制场预制钢主梁，然后在现场进行焊接拼装，架设钢主梁，最后浇筑混凝土桥面板；同时，为了提高梁的稳定性和抗扭性能，通常在支座处设置横向加劲肋以保持梁的局部稳定并传递支座反力，大量焊接工作造成了组合梁桥的不经济性。
发明内容：
本发明的目的即在于提供一种采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造及其施工方法，该采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造有利于解决钢-混凝土组合连续梁负弯矩区的混凝土板易开裂问题和方便施工，提高经济性。
本发明采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造，其特征在于：包括第一端头相互靠近的第一钢梁、第二钢梁、设在第一端头下方的临时支座、永久支座和下部结构，所述第一钢梁和第二钢梁的上表面布设有竖向栓钉，所述第一钢梁和第二钢梁的第一端头上分别固定有钢端板，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉，两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁，该UHPC横梁上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上位于UHPC桥面板层的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层。
进一步的，上述竖向栓钉和水平向栓钉均为圆柱头栓钉。
进一步的，上述竖向栓钉、钢端板和水平向栓钉与第一钢梁或第二钢梁均是预制形成。
进一步的，上述第一钢梁和第二钢梁上的两个钢端板的距离小于下部结构上端的宽度。
本发明通过在位于钢-混凝土组合连续梁负弯矩区内的钢梁上表面焊接竖向栓钉并浇筑UHPC桥面板层；并通过钢端板、水平向栓钉和UHPC横梁连接相邻钢-混凝土组合梁解决钢-混凝土组合连续梁负弯矩区的混凝土板易开裂问题。在竖向荷载作用下，钢-混凝土组合梁的钢端板将下部钢梁翼缘的压力转移到UHPC横梁，采用UHPC横梁和UHPC桥面板抵抗钢-混凝土组合连续梁负弯矩区上表面拉力。此外，焊接在钢端板上的水平向栓钉传递剪力荷载，能够满足力学性能的要求。从而避免了钢-混凝土组合连续梁负弯矩区的裂缝产生和发展。同时采用钢端板、水平向栓钉和UHPC横梁进行连接相邻钢-混凝土组合梁施工简单便捷。
本发明采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造的施工方法，其中采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造及其施工方法包括第一端头相互靠近的第一钢梁、第二钢梁、设在第一端头下方的临时支座、永久支座和下部结构，所述第一钢梁和第二钢梁的上表面布设有竖向栓钉，所述第一钢梁和第二钢梁的第一端头上分别固定有钢端板，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉，两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁，该UHPC横梁上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上位于UHPC桥面板层的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层；
施工步骤如下：
（1）下部结构的施工、临时支座和永久支座的设立与安装。
（2）第一钢梁、第二钢梁的预制，第一钢梁、第二钢梁的端部焊接钢端板，第一钢梁、第二钢梁的上表面焊接竖向栓钉，第一钢梁、第二钢梁的钢端板外表面焊接水平向栓钉，安装调试吊装设备；
（3）吊装带钢端板、竖向栓钉和水平向栓钉的第一钢梁和第二钢梁；将第一钢梁和第二钢梁安放在临时支座上，此时结构为简支状态。
（4）焊接第一钢梁和第二钢梁的横向连接，利用第一钢梁和第二钢梁作为支撑，搭设模板，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上分别浇筑钢筋混凝土桥面板层，两侧浇筑钢筋混凝土桥面板层之间具有间隔；
（5）在两侧浇筑钢筋混凝土桥面板层之间的间隔内浇筑UHPC桥面板层和在两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁。
（6）拆除临时支座，完成体系转化，组织桥面系施工。
本发明构造的优点是在位于钢-混凝土组合连续梁负弯矩区内的钢梁上表面焊接竖向栓钉并浇筑UHPC桥面板；相邻钢-混凝土组合梁通过钢端板、水平向栓钉和UHPC横梁进行连接，这种连接方式结构形式简单，受力明确，不但具有适宜的刚度，同时还具有良好的抗震性能，钢-混凝土组合梁不用通过焊接就可以实现结构连续，大大节约了建设成本和建设周期；UHPC具有良好的抗拉性能，对于钢-混凝土连续梁桥，可以避免负弯矩区钢筋混凝土桥面板裂缝的产生和发展；同时，UHPC减少了混凝土横梁的厚度，减轻了桥梁自重。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2-图7是本发明施工过程的结构示意图；
图8a是第一钢梁或第二钢梁的主视图；
图8b是第一钢梁或第二钢梁的俯视图；
图8c是图8a的左视图；
图8d是图8a的右视图；
图中标号说明：1-钢梁、101-第一钢梁、102-第二钢梁、2-竖向栓钉、3-钢筋混凝土桥面板层、4-UHPC桥面板层、5-钢端板、6-水平向栓钉、7-UHPC横梁、8-永久支座，9-临时支座，10-下部结构。
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。
本发明采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造包括第一端头A相互靠近的第一钢梁101、第二钢梁102、设在第一端头下方的临时支座9、永久支座8和下部结构10，所述第一钢梁101和第二钢梁102的上表面布设有竖向栓钉2，所述第一钢梁101和第二钢梁102的第一端头A上分别固定有钢端板5，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉6，两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁7，该UHPC横梁7上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层4，在第一钢梁101和第二钢梁102的上表面上位于UHPC桥面板层4的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层3。
进一步的，为了使钢筋混凝土桥面板层3、UHPC桥面板层4和UHPC横梁7与第一钢梁101和第二钢梁102连接牢固，上述竖向栓钉和水平向栓钉均为圆柱头栓钉，圆柱头栓钉的小端焊接固定在第一钢梁101或第二钢梁102上，两两圆柱头栓钉的间距为10-15厘米，圆柱头栓钉高度为10-15厘米。
进一步的，为了设计合理，设置下部结构10、下部结构上表面的永久支座8和临时支座9，下部结构10为现有惯用的钢筋混凝土结构, 永久支座8可以是钢支座或橡胶支座，临时支座9可以是混凝土垫块。
进一步的，为了方便、快捷的实现现场施工，上述竖向栓钉、钢端板和水平向栓钉与第一钢梁或第二钢梁均是在工厂中预制焊接形成，在现场中仅仅需要起吊安装、浇筑即可，从而可以大大节省施工时间。
进一步的，为了支撑良好，上述第一钢梁和第二钢梁上的两个钢端板的距离小于下部结构上端的宽度。
本发明采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造的施工方法，其中采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造包括第一端头相互靠近的第一钢梁、第二钢梁、设在第一端头下方的临时支座、永久支座和下部结构，所述第一钢梁和第二钢梁的上表面布设有竖向栓钉，所述第一钢梁和第二钢梁的第一端头上分别固定有钢端板，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉，两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁，该UHPC横梁上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上位于UHPC桥面板层的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层；
施工步骤如下：
（1）下部结构10施工、临时支座9和永久支座8的设立与安装（如图2所示）；
（2）第一钢梁101、第二钢梁102的预制，第一钢梁、第二钢梁的端部焊接钢端板5，第一钢梁、第二钢梁的上表面焊接竖向栓钉2，第一钢梁、第二钢梁的钢端板外表面焊接水平向栓钉6（如图8所示），安装调试吊装设备（如图3所示）；
（3）吊装带钢端板5、竖向栓钉2和水平向栓钉6的第一钢梁101和第二钢梁102；将第一钢梁101和第二钢梁102安放在临时支座9上，此时结构为简支状态（如图4所示）；
（4）焊接第一钢梁和第二钢梁的横向连接，利用第一钢梁和第二钢梁为支撑，搭设模板，在第一钢梁和第二跨钢梁的上表面上分别浇筑钢筋混凝土桥面板层3，两侧浇筑钢筋混凝土桥面板层之间具有间隔，该间隔可以是两钢端板间距的2-5倍（如图5所示）；
（5）在两侧浇筑钢筋混凝土桥面板层之间的间隔内浇筑UHPC桥面板层4和在两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁7（如图6所示）；
（6）拆除临时支座9，完成体系转换，组织桥面系施工（如图7所示）。
本发明构造的优点是在位于钢-混凝土组合连续梁负弯矩区内的钢梁上表面焊接竖向栓钉并浇筑UHPC桥面板；相邻钢-混凝土组合梁通过钢端板、水平向栓钉和UHPC横梁进行连接，这种连接方式结构形式简单，受力明确，不但具有适宜的刚度，同时还具有良好的抗震性能，钢-混凝土组合梁不用通过焊接就可以实现结构连续，大大节约了建设成本和建设周期；UHPC具有良好的抗拉性能，对于钢-混凝土连续梁桥，可以避免负弯矩区钢筋混凝土桥面板裂缝的产生和发展；同时，UHPC减少了混凝土横梁的厚度，减轻了桥梁自重。
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 (5)
1.一种采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造，其特征在于：包括第一端头相互靠近的第一钢梁、第二钢梁、设在第一端头下方的临时支座、永久支座和下部结构，所述第一钢梁和第二钢梁的上表面布设有竖向栓钉，所述第一钢梁和第二钢梁的第一端头上分别固定有钢端板，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉，两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁，该UHPC横梁上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上位于UHPC桥面板层的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层。
2.根据权利要求1所述的采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造，其特征在于：所述竖向栓钉和水平向栓钉均为圆柱头栓钉。
3.根据权利要求1所述的采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造，其特征在于：所述竖向栓钉、钢端板和水平向栓钉与第一钢梁或第二钢梁均是预制形成。
4.根据权利要求1所述的采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造，其特征在于：所述第一钢梁和第二钢梁上的两个钢端板的距离小于下部结构上端的宽度。
5.一种采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造的施工方法，其中采用UHPC横梁-带栓钉钢端板的组合梁结构连续新构造包括第一端头相互靠近的第一钢梁、第二钢梁、设在第一端头下方的临时支座、永久支座和下部结构，所述第一钢梁和第二钢梁的上表面布设有竖向栓钉，所述第一钢梁和第二钢梁的第一端头上分别固定有钢端板，在两个钢端板的相对面上分别布设有水平向栓钉，两个钢端板的相对面与下部结构上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁，该UHPC横梁上部往第一钢梁和第二钢梁上表面分别延伸浇筑一截段UHPC桥面板层，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上位于UHPC桥面板层的旁侧分别浇筑有钢筋混凝土桥面板层；
施工步骤如下：
（1）、下部结构的施工、临时支座和永久支座的设立与安装；
（2）、第一钢梁、第二钢梁的预制，第一钢梁、第二钢梁的端部焊接钢端板，第一钢梁、第二钢梁的上表面焊接竖向栓钉，第一钢梁、第二钢梁的钢端板外表面焊接水平向栓钉，安装调试吊装设备；
（3）、吊装带钢端板、竖向栓钉和水平向栓钉的第一钢梁和第二钢梁；将第一钢梁和第二钢梁安放在临时支座上，此时结构为简支状态；
（4）、焊接第一钢梁和第二钢梁的横向连接，利用第一钢梁和第二钢梁为支撑，搭设模板，在第一钢梁和第二钢梁的上表面上分别浇筑钢筋混凝土桥面板层，两侧浇筑钢筋混凝土桥面板层之间具有间隔；
（5）、在两侧浇筑钢筋混凝土桥面板层之间的间隔内浇筑UHPC桥面板层和在两个钢端板的相对面与永久支座上端面所围成的空间内浇筑有UHPC横梁；
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