CN111206487A - 一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥及施工方法 - Google Patents

一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥及施工方法 Download PDF

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CN111206487A CN202010130141.0A CN202010130141A CN111206487A CN 111206487 A CN111206487 A CN 111206487A CN 202010130141 A CN202010130141 A CN 202010130141A CN 111206487 A CN111206487 A CN 111206487A
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王志贤
张春明
石聪
刘旺宗
薛亚飞
康建龙
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Abstract

本发明属于桥梁工程技术领域,具体涉及到一种变高度波形腹板钢箱‑混凝土连续梁桥及施工方法;包括:中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁;多个中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁通过箱间钢横梁、中横梁和端横梁连接;中支点变高度波形腹板钢箱梁内灌注了中支点梁底混凝土、中横梁混凝土,边跨等高度波形腹板钢箱梁内灌注了端横梁混凝土;中支点梁底混凝土、中横梁混凝土和端横梁混凝土通过剪力钉与中支点变高度波形腹板钢箱梁和边跨等高度波形腹板钢箱梁形成整体;本发明便于设计与施工,钢结构和桥面板受力合理,钢箱梁节段制作、运输、安装方便。

Description

一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥及施工方法
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域,具体涉及到一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥及施工方法。
背景技术
波形腹板钢箱-混凝土组合梁是近年来应用较多的组合结构形式,以其整体受力性能的优越性、工程造价的经济性以及充分发挥钢材和混凝土两种材料各自的优势的合理性和便于施工的突出优点得到广泛应用,特别适用于高等级公路的跨线桥、匝道桥、大跨桥和有景观要求和净空要求的城市桥梁,应用优势明显。与平面钢腹板相比,波形钢腹板能够避免吸收纵向预应力,提高预应力钢束导入度,桥面板收缩徐变影响小,抗剪切屈曲能力强,在公路、市政桥梁中适应性更强。因此有必要设计一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,通过钢-混凝土组合结构,施工工艺,钢结构的高强度,长寿命,耐久性等优势,逐渐替换混凝土桥梁。
传统的变高度预应力混凝土连续梁桥和波纹钢腹板PC组合箱梁桥,多采用悬臂施工法或满堂支架现浇法施工,施工复杂,需要大量支架,影响施工中的安全性和稳定性因素多,工期长,费用高。箱梁多采用单箱多室结构,结构受力不明确,造成边箱室受力较大,中箱室受力较小,上翼缘和底板受力不均匀,剪力滞现象突出;且由于悬臂外伸长度过大,混凝土桥面板厚度有所增加,混凝土材料用量过大。而变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,结合施工临时支墩和吊机,施工钢结构和桥面板,施工中钢梁直接承担了自身的重量和桥面板的湿重,后期桥面板和钢梁共同承担了桥面铺装、护栏和车辆等竖向荷载,最大程度的发挥了钢梁的潜力,使大部分弯矩、扭矩产生的效应由钢梁承担。同时采用波形钢腹板代替混凝土腹板,钢底板代替混凝土顶板,节约建筑材料,省去了底板预应力钢束,降低自重,增大了结构跨度,并使下部结构的工程量较少,减少了总造价;采用多箱单室钢箱梁代替单箱多室结构,多箱室之间通过钢横梁、端横梁、中横梁等连接多片箱梁,边钢箱梁和中钢箱梁受力明确,可灵活设计,焊接质量容易保证,材料用量更经济,运输更方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥及施工方法,该变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥便于设计与施工,钢结构和桥面板受力更加合理,钢箱梁节段制作、运输、安装方便,符合轻型大跨,预制装配,快速施工的设计理念。
本发明采用的技术方案如下所述:
一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,包括:中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2和中跨等高度波形腹板钢箱梁3;多个中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2和中跨等高度波形腹板钢箱梁3通过箱间钢横梁10、中横梁18和端横梁15连接;中支点变高度波形腹板钢箱梁1内灌注了中支点梁底混凝土17、中横梁混凝土19,边跨等高度波形腹板钢箱梁2内灌注了端横梁混凝土16;中支点梁底混凝土17、中横梁混凝土19和端横梁混凝土16通过剪力钉9与中支点变高度波形腹板钢箱梁1和边跨等高度波形腹板钢箱梁2形成整体。
所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2和中跨等高度波形腹板钢箱梁3包括钢顶板4、波形钢腹板5、钢底板6、钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6上,位于钢顶板4和钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁;中横梁18和端横梁15处钢顶板4连通,与波形钢腹板5和钢底板6形成闭口箱梁;钢底板加劲肋7焊接在钢底板上,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5上,底边焊接于钢底板6上,顶边焊接于钢顶板4上。
所述波形钢腹板5包括变高度波形钢腹板、等高度波形钢腹板,变高度波形钢腹板与中支点变高度波形腹板钢箱梁1相对应,等高度波形钢腹板与边跨等高度波形腹板钢箱梁2和中跨等高度波形腹板钢箱梁3相对应。
所述变高度波形腹板不限于变高度波形腹板下缘线形为线性斜直线,还包括1.5~2.0次抛物线。
所述钢底板6为倾斜钢底板,不限于底板线形为折线,还包括1.5~2.0次抛物线。
所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1的高跨比在中支点处取为1/14~1/18,中跨等高度波形腹板钢箱梁3的高跨比取为1/30~1/40,边跨等高度波形腹板钢箱梁2与中跨等高度波形腹板钢箱梁4等高度设置。
所述钢底板加劲肋7设置为竖向钢板,T形钢板或U形钢板。
所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2和中跨等高度波形腹板钢箱梁3上设置有预制桥面板13和湿接缝桥面板14;所述预制桥面板13包括UHPC预制桥面板13-1和普通混凝土预制桥面板13-2;所述湿接缝桥面板14包括UHPC湿接缝桥面板14-1和普通混凝土湿接缝桥面板14-2。
一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的施工方法,包括:连续梁桥线形为直线和连续梁桥线形为曲线两种施工方法;
所述连续梁桥线形为直线的施工方式为:
S1.预制桥面板制作,变高度波形钢腹板箱梁、等高度波形钢腹板箱梁制作、运输、架设和箱间钢横梁、端横梁、中横梁的安装;
S2.一期混凝土吊装和负弯矩区预应力钢束张拉;
S3.二期混凝土吊装和通长预应力钢束、体外预应力钢束张拉;
S4.拆除临时支墩,安装附属工程;
所述连续梁桥线形为曲线的施工方法:
S1.预制桥面板制作,变高度波形钢腹板箱梁、等高度波形钢腹板箱梁制作、运输、架设和箱间钢横梁、端横梁、中横梁的安装;
S2.拆除临时支墩,一期混凝土吊装和负弯矩区预应力钢束张拉;
S3.二期混凝土吊装和通长预应力钢束、体外预应力钢束张拉;
S4.安装附属工程。
本发明的有益效果为:1.本发明桥梁适用于多孔等跨50~120m连续梁桥,还适用于多孔不等跨60~120m连续梁桥,根据不同设计方案,满足不同半径曲线、缓和曲线、桥跨类型、桥梁宽度的需求。
2.本发明变高度波形腹板钢箱梁连续梁按节段划分为中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁、中跨等高度波形腹板钢箱梁,节段在工厂加工,质量易保证,运输方便。
3.本发明中支点采用变高度波形腹板钢箱梁,梁底曲线呈折线或1.5-2.0次抛物线,梁高变化与内力变化相适应,符合设计规律,尤其在50m以上中、大跨径连续梁中,适用性更强,是一种竞争性更强的桥型。
4.本发明采用多箱单室结构,箱梁间通过箱间钢横梁、端横梁和中横梁连接,外侧箱梁和内侧箱梁可分别设计,受力明确,焊接质量容易保证,材料用量更经济,运输更方便。
5.本发明腹板采用波形钢腹板,提高连续梁预应力钢束的导入度,桥面板收缩徐变影响小,抗剪切屈曲能力强,尤其是在城市、市政桥梁中外形美观、适用性强。
6.本发明采用钢底板和钢-混凝土组合底板两种,底板受拉区采用了钢底板,充分发挥钢材的抗拉能力;底板受压区采用了钢-混凝土组合底板,共同承担中支点处底板压力,不但可以减少中支点受压区钢材用量,调节底板应力,还能根据施工工序,调节混凝土应力,做到钢底板和底板混凝土的优优组合。
7.本发明所述竖向板焊接于主梁悬臂端头压型钢板,兼做挡水板。
8.本发明所述UHPC-普通混凝土组合预制桥面板和湿接缝桥面板,顶部采用5-10cm高UHPC混凝土,剩余部分为普通混凝桥面板,桥面板采用了组合材料,材料强度得到了发挥,承载力更高,有效地解决由铺装、护栏等恒载、车辆活载以及温度荷载、支座沉降、徐变、收缩等附加效应带来的桥面板拉应力。
9.本发明所述边支点、中支点波形腹板钢箱梁形成闭口箱梁截面,与端横梁混凝土、中横梁混凝土组成钢-混凝土组合箱梁,增强支点处的稳定性,增大了支点处截面的抗弯、抗剪承载能力。
10.本发明通过设置体外预应力钢束,利用箱梁横隔板设置锚固块和转向块,有效的调节曲线梁的内力和刚度,减少钢梁的内力,降低主梁的挠度,后期根据桥梁使用状况,方便增加、更换体外预应力,以最小的成本换来最优的效果。
11.本发明通过设置体内纵、横向预应力钢束,体内预应力分为负弯矩区纵向预应力钢束、通长纵向预应力钢束、横向预应力钢束,负弯矩区预应力钢束铺设于连续梁中支点桥面板范围,呈直线布置,解决连续梁中支点桥面板开裂问题;通长预应力钢束铺设于连续梁全桥桥面板范围,呈直线布置,解决梁端、跨中收缩、徐变、温度带来的桥面板开裂问题;横向预应力钢束沿横桥向布置,改善桥面板的受力,加强桥面板横向刚度。
12.本发明所述变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁直线桥施工方法,通过合理的安装、拆除支墩阶段,减少组合梁的用钢量,有效降低了施工阶段桥面板的拉应力;节段钢梁在支架上拼装,钢梁初始阶段受力变形小;桥面板混凝土分负弯矩一期混凝土和正弯矩二期混凝土,分阶段吊装一、二期混凝土,钢梁受力合理,最后拆除临时支墩。本施工方法,充分利用了临时支墩,大幅优化钢梁的受力,降低了组合结构的变形挠度,钢梁应力富裕度较多,节省钢材。
13.本发明所述变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁曲线桥施工方法,节段钢梁在临时支墩上拼装,钢梁初始阶段受力变形小;拆除临时支墩,曲线桥尽早的形成空间连续梁约束形式,明确了后期桥面板的受力;桥面板混凝土分负弯矩一期混凝土和正弯矩二期混凝土,分阶段吊装一、二期混凝土,张拉预应力钢束。本施工方法钢梁直接承担了自身的重量和桥面板的湿重,最大程度的发挥了钢梁的潜力,使大部分弯矩、扭矩产生的弯桥效应由钢梁承担,桥面板受力较小,尤其在小半径曲线桥中,桥面板有了一定的压应力储备,结构整体使用阶段性能更优。
附图说明
图1是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的全桥布置示意图;
图2是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的等高主梁横截面示意图;
图3是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的变高主梁横截面示意图;
图4是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的隔板处主梁横截面示意图;
图5是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的边支点主梁横截面示意图;
图6是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的中支点主梁横截面示意图;
图7是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2立面示意图;
图8是本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2钢顶板、钢底板平面投影示意图;
图9是本发明实施例1的预应力钢束立面图;
图10是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的全桥布置示意图;
图11是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的等高主梁横截面示意图;
图12是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的变高主梁横截面示意图;
图13是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的隔板处主梁横截面示意图;
图14是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的边支点主梁横截面示意图;
图15是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的中支点主梁横截面示意图;
图16是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2立面示意图;
图17是本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2钢顶板、钢底板平面投影示意图;
图18是本发明实施例2的预应力钢束立面图;
图中所示:1.中支点变高度波形腹板钢箱梁;2.边跨等高度波形腹板钢箱梁;3.中跨等高度波形腹板钢箱梁;4.钢顶板;5.波形钢腹板;6.钢底板;7.钢底板加劲肋;8.钢箱横隔板;9.剪力钉;10.箱间钢横梁;11.悬臂竖向板;12.悬臂加劲板;13.预制桥面板;13-1.UHPC预制桥面板;13-2.普通混凝土预制桥面板;14.湿接缝桥面板;14-1.UHPC湿接缝桥面板;14-2.普通混凝土湿接缝桥面板;15.端横梁;16.端横梁混凝土;17.中支点梁底混凝土;18.中横梁;19.中横梁混凝土;20.体外预应力钢束;21.体内纵向预应力钢束;22.体内横向预应力钢束。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案:
实施例1
请参考图1-9,其中,图1为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的全桥布置示意图;图2为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的等高主梁横截面示意图;图3为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的变高主梁横截面示意图;图4为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的隔板处主梁横截面示意图;图5为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的边支点主梁横截面示意图;图6为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的中支点主梁横截面示意图;图7为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2立面示意图;图8为本发明实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2钢顶板、钢底板平面投影示意图;图9为本发明实施例1的预应力钢束立面图;
如图1-9,本发明提供了一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,该桥包括:中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2、中跨等高度波形腹板钢箱梁3、设置在钢顶板4上的剪力钉9、连接多片钢箱梁的箱间钢横梁10、中横梁18和端横梁15;以及设置钢顶板4上的UHPC-普通混凝土组合预制桥面板13和湿接缝桥面板14;还包括焊接在钢箱梁上的悬臂竖向板11和悬臂加劲板12;中支点变高度波形腹板钢箱梁1内灌注了中支点梁底混凝土17、中横梁混凝土18,边跨等高度波形腹板钢箱梁2内灌注了端横梁混凝土16,混凝土通过剪力钉连接与钢箱梁形成整体;钢箱梁内设置了体外预应力钢束20、桥面板设置了体内纵向预应力钢束21、体内横向预应力钢束22。
其中,所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1包括钢顶板4、变高度波形钢腹板5、倾斜钢底板6、倾斜钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述变高度波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6,位于钢顶板4、钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁;中横梁18处钢顶板4连通,与波形钢腹板5和钢底板6形成闭口箱梁,钢底板加劲肋7焊接在钢底板6上,纵向连续布置,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5,底边焊接于钢底板6,顶边焊接于钢顶板4。
其中,所述边跨等高度波形腹板钢箱梁2包括钢顶板4、等高度波形钢腹板5、钢底板6、钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述等高度波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6,位于钢顶板4、钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁;端横梁15处钢顶板4连通,与波形钢腹板5和钢底板6形成闭口箱梁,钢底板加劲肋7焊接在钢底板6上,纵向连续布置,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5,底边焊接于钢底板6,顶边焊接于钢顶板4。
其中,所述中跨等高度波形腹板钢箱梁3包括钢顶板4、等高度波形钢腹板5、钢底板6、钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述等高度波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6,位于钢顶板4、钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁,钢底板加劲肋7焊接在钢底板6上,纵向连续布置,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5,底边焊接于钢底板6,顶边焊接于钢顶板4。
其中,所述变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥宽度为12.75m,跨径为35+68+35m,曲线半径1000m的连续梁,由于曲线半径较大,近似于直线,钢箱-混凝土组合梁设计及施工方法均与直线桥相同。
其中,所述波形腹板钢箱梁按连续梁恒载弯矩零点分段,将35+68+35m的连续梁对称分为3段钢梁节段,分别为边跨等高度波形腹板钢箱梁2、中支点变高度波形腹板钢箱梁1、中跨等高度波形腹板钢箱梁3。
其中,所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2、中跨等高度波形腹板钢箱梁个数均为2个,相邻所述波形腹板钢箱梁1~3,通过箱间钢横梁10、端横梁15、中横梁18连接。
其中,所述连续梁桥,中支点变高度波形腹板钢箱梁1的梁高为4m,边跨等高度波形腹板钢箱梁2的梁高为2m,高跨比在中支点处取为1/17,高跨比在等高处取为1/34。
其中,所述钢顶板4一个钢箱梁1为两个,对称布置,顶板宽度700mm。
其中,所述波形钢腹板5一个钢箱梁1为两个,对称布置,采用1600型波形腹板。
其中,所述变高度波形腹板5,变高度波形腹板下缘线形为折线。
其中,所述倾斜钢底板6,钢底板线形为折线。
其中,所述钢底板6一个钢箱梁1为一个,钢顶板4和波形钢腹板5对称设置在钢底板4的两侧,底板宽度3200mm。
其中,所述钢底板加劲肋7,设置为T形钢板,提高钢底板的强度、刚度、稳定性。
其中,所述钢箱横隔板8为多片,箱梁中每隔3.6m、4.8m设置一片。
其中,所述剪力钉9布置在钢箱梁顶板4和箱间钢横梁10、端横梁15和中横梁18的顶板上,连接钢结构和湿接缝桥面板14。
其中,所述剪力钉9还设置在端横梁15内、中支点钢底板6上缘以及中横梁18内,与端横梁混凝土16、中支点梁底混凝土17、中横梁混凝土19连接成钢-混凝土组合结构。
其中,所述箱间钢横梁10通过螺栓与波形钢腹板5连接,箱间钢横梁10呈铰接状态,钢横梁受力与简支结构接近,横梁设计受力明确,横梁顶、底板承受弯矩,横梁波形腹板承担剪力。
其中,所述UHPC-普通混凝土组合预制桥面板13包括5cm厚UHPC预制桥面板13-1和20cm厚普通混凝土预制桥面板13-2,有效地承担恒载、活载、附加效应产生的拉应力,克服剪力滞效应带来的局部应力影响,提高桥面板的抗裂性能。
其中,所述UHPC-普通混凝土组合湿接缝桥面板14包括5cm厚UHPC湿接缝桥面板14-1和20cm厚普通混凝土湿接缝桥面板14-2,有效地承担恒载、活载、附加效应产生的拉应力,克服剪力滞效应带来的局部应力影响,提高桥面板的抗裂性能。
其中,所述中支点梁底混凝土17通过剪力钉9与钢箱梁底板6连接,底板混凝土17与中支点底板6共同受压,不但可以减少受压区钢材用量,调节底板应力,还能根据施工工序,调节混凝土应力,做到钢底板和底板混凝土的优优组合。
其中,所述体外预应力钢束20,利用箱梁横隔板设置锚固块和转向块,有效的调节连续梁的内力和刚度,减少钢梁的内力,降低主梁的挠度,后期根据桥梁使用状况,方便增加、更换体外预应力,以最小的成本换来最优的效果。
其中,所述体内纵向预应力钢束21,体内预应力分为负弯矩区预应力钢束和通长预应力钢束,负弯矩区预应力钢束铺设于中支点桥面板范围,呈直线布置,解决中支点桥面板开裂问题;通长预应力钢束铺设于全桥桥面板范围,呈直线布置,解决梁端、跨中收缩、徐变、温度带来的桥面板开裂问题。
其中,所述体内横向预应力钢束22,沿横桥向布置,布置间距120cm,改善桥面板的受力,加强桥面板横向刚度。
本实施例1的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁直线桥的施工方法为:
1.预制桥面板制作,变高度波形钢腹板箱梁、等高度波形钢腹板箱梁制作、运输、架设和箱间钢横梁、端横梁、中横梁的安装
工厂预制UHPC-普通混凝土组合桥面板;施工基础、桥墩;在制作段分段位置安装临时支墩。在每片箱梁临时支点对应位置设置临时支座;钢梁在工厂制造,预拼检验合格后,分节段运抵桥位或工地钢梁存放场;浇筑端横梁支承处混凝土(厚25cm);放置联端、临时支墩临时支座及联端、中支点永久支座,架设各钢梁制作段;架设前端横梁支承处混凝土强度和弹模需达到相应值的90%以上;联端临时支座未拆除前,联端永久支座处于未受力状态;钢梁拼接;安装箱间钢横梁、端横梁、中横梁及悬臂竖向板、悬臂加劲板。
2.一期混凝土吊装和负弯矩区预应力钢束张拉
施工过程中,临时支墩的支反力应根据计算、施工阶段实时控制,施工时若发现实际反力与各阶段计算反力数值所示不符,需使用千斤顶进行调整;灌注中横梁、端横梁混凝土;端横梁混凝土强度和弹模达到28d相应值的90%以上,且混凝土龄期不小于7d时,拆除联端临时支座;吊装负弯矩范围内一期预制UHPC-普通混凝土桥面板,预制桥面板必须存放6个月以后才可吊装到桥面;浇筑顶板负弯矩范围内的UHPC-普通混凝土湿接缝桥面板;湿接缝桥面板达到设计强度后,张拉负弯矩区预应力钢束和横向预应力钢束。
3.二期混凝土吊装和通长预应力钢束、体外预应力钢束张拉
灌注中支点变高度波形腹板钢箱梁梁底混凝土;梁底混凝土达到设计强度后,吊装剩余二期预制UHPC-普通混凝土桥面板,浇筑剩余的二期UHPC-普通混凝土湿接缝桥面板;混凝土达到设计强度后,张拉通长预应力钢束和横向预应力钢束;张拉体外预应力钢束。
4.拆除临时支墩,安装附属工程
拆除临时支墩;安装防撞护栏,完成防水层、桥面铺装及其他附属工程。
本实施例的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁直线桥,能够充分发挥钢材和混凝土的材料性能,极大的提高了材料的利用率,是一种更为经济合理的新型桥型,可广泛应用于城市立交、市政桥梁、公路桥梁,符合轻型大跨,预制装配,快速施工的设计理念,社会经济效益显著,对国家推动钢结构桥梁的应用有重要的意义。
实施例2
请参考图10-18,其中,图10为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的全桥布置示意图;图11为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的等高主梁横截面示意图;图12为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的变高主梁横截面示意图;图13为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的隔板处主梁横截面示意图;图14为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的边支点主梁横截面示意图;图15为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的中支点主梁横截面示意图;图16为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2立面示意图;图17为本发明实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的1/2钢顶板、钢底板平面投影示意图;图18为本发明实施例2的预应力钢束立面图;
如图10-18,本发明提供了一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,该桥包括:中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2、中跨等高度波形腹板钢箱梁3、设置在钢顶板4上的剪力钉9、连接多片钢箱梁的箱间钢横梁10、中横梁18和端横梁15;以及设置钢顶板4上的UHPC-普通混凝土组合预制桥面板13和湿接缝桥面板14;还包括焊接在钢箱梁上的悬臂竖向板11和悬臂加劲板12;中支点变高度波形腹板钢箱梁1内灌注了中支点梁底混凝土17、中横梁混凝土18,边跨等高度波形腹板钢箱梁2内灌注了端横梁混凝土16,混凝土通过剪力钉连接与钢箱梁形成整体;钢箱梁内设置了体外预应力钢束20、桥面板设置了体内纵向预应力钢束21、体内横向预应力钢束22。
其中,所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1包括钢顶板4、变高度波形钢腹板5、倾斜钢底板6、倾斜钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述变高度波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6,位于钢顶板4、钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁;中横梁18处钢顶板4连通,与波形钢腹板5和钢底板6形成闭口箱梁,钢底板加劲肋7焊接在钢底板6上,纵向连续布置,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5,底边焊接于钢底板6,顶边焊接于钢顶板4。
其中,所述边跨等高度波形腹板钢箱梁2包括钢顶板4、等高度波形钢腹板5、钢底板6、钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述等高度波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6,位于钢顶板4、钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁;端横梁15处钢顶板4连通,与波形钢腹板5和钢底板6形成闭口箱梁,钢底板加劲肋7焊接在钢底板6上,纵向连续布置,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5,底边焊接于钢底板6,顶边焊接于钢顶板4。
其中,所述中跨等高度波形腹板钢箱梁3包括钢顶板4、等高度波形钢腹板5、钢底板6、钢底板加劲肋7和钢箱横隔板8;所述等高度波形钢腹板5焊接在钢顶板4和钢底板6,位于钢顶板4、钢底板6的两侧,与钢顶板4和钢底板6形成开口箱梁,钢底板加劲肋7焊接在钢底板6上,纵向连续布置,所述钢箱横隔板8两侧焊接于波形钢腹板5,底边焊接于钢底板6,顶边焊接于钢顶板4。
其中,所述变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥宽度为12.25m,跨径为40+73+40m,曲线半径300m的连续梁,由于曲线半径较小,钢箱-混凝土组合梁均按曲线桥设计及施工。
其中,所述波形腹板钢箱梁按连续梁恒载弯矩零点分段,将40+73+40m的连续梁对称分为3段钢梁节段,分别为边跨等高度波形腹板钢箱梁2、中支点变高度波形腹板钢箱梁1、中跨等高度波形腹板钢箱梁3。
其中,所述中支点变高度波形腹板钢箱梁1、边跨等高度波形腹板钢箱梁2、中跨等高度波形腹板钢箱梁个数均为2个,相邻所述波形腹板钢箱梁1~3,通过箱间钢横梁10、端横梁15、中横梁18连接。
其中,所述连续梁桥,中支点变高度波形腹板钢箱梁1的梁高为4.5m,边跨等高度波形腹板钢箱梁2的梁高为2.2m,高跨比在中支点处取为1/16,高跨比在等高处取为1/33。
其中,所述钢顶板4一个钢箱梁1为两个,对称布置,顶板宽度700mm。
其中,所述波形钢腹板5一个钢箱梁1为两个,对称布置,采用1600型波形腹板。
其中,所述变高度波形腹板5,变高度波形腹板下缘线形为2.0次抛物线。
其中,所述倾斜钢底板6,钢底板线形为2.0次抛物线。
其中,所述钢底板6一个钢箱梁1为一个,钢顶板4和波形钢腹板5对称设置在钢底板4的两侧,底板宽度3200mm。
其中,所述钢底板加劲肋7,设置为U形钢板,提高钢底板的强度、刚度、稳定性,尤其在弯桥中,可以有效增强主梁的抗弯、抗扭能力。
其中,所述钢箱横隔板8为多片,箱梁中每隔3.6m、4.8m设置一片。
其中,所述剪力钉9布置在钢箱梁顶板4和箱间钢横梁10、端横梁15和中横梁18的顶板上,连接钢结构和湿接缝桥面板14。
其中,所述剪力钉9还设置在端横梁15内、中支点钢底板6上缘以及中横梁18内,与端横梁混凝土16、中支点梁底混凝土17、中横梁混凝土19连接成钢-混凝土组合结构。
其中,所述箱间钢横梁10通过螺栓与波形钢腹板5连接,箱间钢横梁10呈铰接状态,钢横梁受力与简支结构接近,横梁设计受力明确,横梁顶、底板承受弯矩,横梁波形腹板承担剪力。
其中,所述UHPC-普通混凝土组合预制桥面板13包括10cm厚UHPC预制桥面板13-1和15cm厚普通混凝土预制桥面板13-2,相比直线桥,曲线桥UHPC用量更多,不但可以有效地承担恒载、活载、附加效应产生的拉应力,克服剪力滞效应带来的局部应力影响,提高桥面板的抗裂性能,还能抵抗大部分曲线桥弯扭耦合作用对桥面板不利的荷载。
其中,所述UHPC-普通混凝土组合湿接缝桥面板14包括10cm厚UHPC湿接缝桥面板14-1和15cm厚普通混凝土湿接缝桥面板14-2,相比直线桥,曲线桥UHPC用量更多,不但可以有效地承担恒载、活载、附加效应产生的拉应力,克服剪力滞效应带来的局部应力影响,提高桥面板的抗裂性能,还能抵抗大部分曲线桥弯扭耦合作用对桥面板不利的荷载。
其中,所述中支点梁底混凝土17通过剪力钉9与钢箱梁底板6连接,底板混凝土17与中支点底板6共同受压,不但可以减少受压区钢材用量,调节底板应力,还能根据施工工序,调节混凝土应力,做到钢底板和底板混凝土的优优组合。
其中,所述体外预应力钢束20,利用箱梁横隔板设置锚固块和转向块,有效的调节连续梁的内力和刚度,减少钢梁的内力,降低主梁的挠度,后期根据桥梁使用状况,方便增加、更换体外预应力,以最小的成本换来最优的效果。
其中,所述体内纵向预应力钢束21,体内预应力分为负弯矩区预应力钢束和通长预应力钢束,负弯矩区预应力钢束铺设于中支点桥面板范围,呈曲线布置,解决中支点桥面板开裂问题;通长预应力钢束铺设于全桥桥面板范围,呈曲线布置,解决梁端、跨中收缩、徐变、温度带来的桥面板开裂问题。
其中,所述体内横向预应力钢束22,沿横桥向布置,布置间距80cm,改善桥面板的受力,加强桥面板横向刚度。
本实施例2的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁曲线桥的施工方法为:
1.预制桥面板制作,变高度波形钢腹板箱梁、等高度波形钢腹板箱梁制作、运输、架设和箱间钢横梁、端横梁、中横梁的安装
工厂预制UHPC-普通混凝土组合桥面板;施工基础、桥墩;在制作段分段位置安装临时支墩。在每片箱梁临时支点对应位置设置临时支座;钢梁在工厂制造,预拼检验合格后,分节段运抵桥位或工地钢梁存放场;浇筑端横梁支承处混凝土(厚25cm);放置联端、临时支墩临时支座及联端、中支点永久支座,架设各钢梁制作段;架设前端横梁支承处混凝土强度和弹模需达到相应值的90%以上;联端临时支座未拆除前,联端永久支座处于未受力状态;钢梁拼接;安装箱间钢横梁、端横梁、中横梁及悬臂竖向板、悬臂加劲板。
2.拆除临时支墩,一期混凝土吊装和负弯矩区预应力钢束张拉
拆除临时支墩;灌注中横梁、端横梁混凝土;端横梁混凝土强度和弹模达到28d相应值的90%以上,且混凝土龄期不小于7d时,拆除联端临时支座;吊装负弯矩范围内一期预制UHPC-普通混凝土桥面板,预制桥面板必须存放6个月以后才可吊装到桥面;浇筑顶板负弯矩范围内的UHPC-普通混凝土湿接缝桥面板;湿接缝桥面板达到设计强度后,张拉负弯矩区预应力钢束和横向预应力钢束。
3.二期混凝土吊装和通长预应力钢束、体外预应力钢束张拉
灌注中支点变高度波形腹板钢箱梁梁底混凝土;梁底混凝土达到设计强度后,吊装剩余二期预制UHPC-普通混凝土桥面板,浇筑剩余的二期UHPC-普通混凝土湿接缝桥面板;混凝土达到设计强度后,张拉通长预应力钢束和横向预应力钢束;张拉体外预应力钢束。
4.安装附属工程
安装防撞护栏,完成防水层、桥面铺装及其他附属工程。
本实施例的变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁曲线桥,能够充分发挥钢材和混凝土的材料性能,极大的提高了材料的利用率,是一种更为经济合理的新型桥型,可广泛应用于城市立交、市政桥梁、公路桥梁,符合轻型大跨,预制装配,快速施工的设计理念,社会经济效益显著,对国家推动钢结构桥梁的应用有重要的意义。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,包括:若干中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁,其特征在于:所述若干中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁通过箱间钢横梁、中横梁和端横梁连接;中支点变高度波形腹板钢箱梁内灌注了中支点梁底混凝土、中横梁混凝土,边跨等高度波形腹板钢箱梁内灌注了端横梁混凝土;中支点梁底混凝土、中横梁混凝土和端横梁混凝土通过剪力钉与中支点变高度波形腹板钢箱梁和边跨等高度波形腹板钢箱梁形成整体。
2.根据权利要求1所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁包括钢顶板、波形钢腹板、钢底板、钢底板加劲肋和钢箱横隔板;所述波形钢腹板焊接在钢顶板和钢底板上,位于钢顶板和钢底板的两侧,与钢顶板和钢底板形成开口箱梁;中横梁和端横梁处钢顶板连通,与波形钢腹板和钢底板形成闭口箱梁,钢底板加劲肋焊接在钢底板上,所述钢箱横隔板两侧焊接于波形钢腹板上,底边焊接于钢底板上,顶边焊接于钢顶板上。
3.根据权利要求1所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述波形钢腹板包括变高度波形钢腹板、等高度波形钢腹板,变高度波形钢腹板与中支点变高度波形腹板钢箱梁相对应,等高度波形钢腹板与边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁相对应。
4.根据权利要求3所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述变高度波形腹板不限于变高度波形腹板下缘线形为线性斜直线,还包括1.5~2.0次抛物线。
5.根据权利要求2所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述钢底板为倾斜钢底板,不限于底板线形为折线,还包括1.5~2.0次抛物线。
6.根据权利要求1所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述中支点变高度波形腹板钢箱梁的高跨比在中支点处取为1/14~1/18,中跨等高度波形腹板钢箱梁的高跨比取为1/30~1/40,边跨等高度波形腹板钢箱梁与中跨等高度波形腹板钢箱梁等高度设置。
7.根据权利要求2所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述钢底板加劲肋设置为竖向钢板,T形钢板或U形钢板。
8.根据权利要求1所述的一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥,其特征在于:所述中支点变高度波形腹板钢箱梁、边跨等高度波形腹板钢箱梁和中跨等高度波形腹板钢箱梁上设置有预制桥面板和湿接缝桥面板;所述预制桥面板包括UHPC预制桥面板和普通混凝土预制桥面板;所述湿接缝桥面板包括UHPC湿接缝桥面板和普通混凝土湿接缝桥面板。
9.一种变高度波形腹板钢箱-混凝土连续梁桥的施工方法,其特征在于包括:连续梁桥线形为直线和连续梁桥线形为曲线两种施工方法;
所述连续梁桥线形为直线的施工方式为:
S1.预制桥面板制作,变高度波形钢腹板箱梁、等高度波形钢腹板箱梁制作、运输、架设和箱间钢横梁、端横梁、中横梁的安装;
S2.一期混凝土吊装和负弯矩区预应力钢束张拉;
S3.二期混凝土吊装和通长预应力钢束、体外预应力钢束张拉;
S4.拆除临时支墩,安装附属工程;
所述连续梁桥线形为曲线的施工方法:
S1.预制桥面板制作,变高度波形钢腹板箱梁、等高度波形钢腹板箱梁制作、运输、架设和箱间钢横梁、端横梁、中横梁的安装;
S2.拆除临时支墩,一期混凝土吊装和负弯矩区预应力钢束张拉;
S3.二期混凝土吊装和通长预应力钢束、体外预应力钢束张拉;
S4.安装附属工程。
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