CN111254800A - 一种适用于城市桥梁的组合梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于城市桥梁的组合梁，包括多片平行布置的叠合子梁，叠合子梁包括钢纵梁和混凝土预制桥面板，钢纵梁上固设有剪力件，预制桥面板内设有横向、纵向和锚固钢筋，横向钢筋和纵向钢筋伸出至外侧，锚固钢筋伸出至上方，相邻预制桥面板之间设有纵向现浇缝，各预制桥面板和纵向现浇缝上设有混凝土现浇桥面板。其施工方法，包括步骤：制作钢纵梁并预设剪力件；搭设预制桥面板模板，铺设预制桥面板内钢筋，浇筑预制桥面板混凝土，脱模并存放形成叠合子梁；转运并吊装叠合子梁置于临时支座上；浇筑现浇桥面板和纵向现浇缝；安装永久支座，拆除临时支座。本发明具有自重轻、施工方便、能够充分发挥组合结构优势、受力合理、承载能力强等优点。

Description

一种适用于城市桥梁的组合梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种适用于城市桥梁的组合梁及其施工方法。

背景技术

在城市桥梁建设中，越来越重视减少交通阻隔影响、注重环境保护、追求工程质量与效益的理念，因此选择合适的结构型式及相应的施工方法以满足“快捷、环保、高效”的建设理念是城市桥梁设计的重点、难点。

近年来，城市桥梁建设进入飞速发展时期，预制装配梁在城市桥梁中所占比重日益增加。传统的预制装配结构(例如预制小箱梁、空心板)虽然设计施工都较为成熟，但施工工期较长，运输架设安装吨位较大，对施工条件和设备要求高，对交通干扰大。钢板组合梁由钢和混凝土两种材料通过连接组成整体，充分发挥了钢材的抗拉性能与混凝土的抗压性能，相比于传统的预制装配结构具有承载能力高、自重轻、刚度延性大、抗震性能好、施工方便等优点。但是传统的钢板组合梁在现场施工中依然存在大量的湿作业，施工时需要大量的模板；钢结构与混凝土桥面板分别加工预制，施工时先架设钢梁，再安装预制桥面板，最后浇筑湿接缝。这种施工方法存在以下问题：1、钢梁承担大部分恒载，而铺装及活载等小部分荷载由组合梁承担，没有充分发挥组合结构的优势。进一步地，该受力模式造成钢梁的梁高增加，主梁需设置竖向及水平加劲，增加施工难度。在净高受限时，需抬高线位，增加工程造价；2、受制于吊装能力与结构形式，桥面板一般采用纵向分段预制，不可避免的存在横向贯穿接缝，现场工作量大、质量不易控制，横向贯穿接缝成为结构的薄弱点；3、结构体系采用连续梁时，连接接头通常设置在弯矩较小的跨间位置，需设置临时墩，在高空完成钢梁的连接，施工难度大、施工精度低，措施费用高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自重轻、施工方便、能够充分发挥组合结构优势、受力合理、承载能力强的适用于城市桥梁的组合梁。

本发明进一步提供一种上述适用于城市桥梁的组合梁的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适用于城市桥梁的组合梁，包括多片沿横向平行布置的叠合子梁，所述叠合子梁包括钢纵梁和混凝土预制桥面板，所述钢纵梁上固设有剪力件并伸出至预制桥面板上方，所述预制桥面板内设有横向钢筋、纵向钢筋和锚固钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋伸出至预制桥面板外侧，所述锚固钢筋伸出至预制桥面板上方，横向相邻的两所述预制桥面板之间设有混凝土纵向现浇缝，各所述预制桥面板和纵向现浇缝上设有混凝土现浇桥面板。

作为上述技术方案的进一步改进：横向相邻的两所述钢纵梁的之间固设有跨中钢横梁。跨中钢横梁可以提高体系的力学性能，钢纵梁自身的局部稳定性强。

作为上述技术方案的进一步改进：所述预制桥面板下部与所述钢纵梁接触的位置厚度大于两侧的厚度。将预制桥面板下部与钢纵梁接触的位置厚度加大，形成倒梯形截面，有利于提高预制桥面板自身的受力性能。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括两道边支点横梁(也即位于桥梁两端部的横梁)，两道边支点横梁之间设有至少一道中支点横梁(通常需要设置多道)，所述边支点横梁与靠近边支点横梁的中支点横梁之间、以及相邻两道所述中支点横梁之间均连接有多片所述叠合子梁。

作为上述技术方案的进一步改进：所述边支点横梁和中支点横梁均为现浇横梁，所述现浇桥面板靠近所述中支点横梁的一端留有后浇段，所述中支点横梁上端延伸至所述后浇段。边支点横梁和中支点横梁均采用现浇横梁，体系中仅有纵向现浇缝与墩顶现浇横梁，避免了在主要受力方向上的横向贯穿接缝，减少了结构的薄弱点及开裂风险，结构冗余度更高；现浇桥面板靠近中支点横梁的一端留有后浇段，相应的中支点横梁上端延伸至后浇段，使得现浇中支点横梁截面为T字形截面，相比常规的矩形截面，具有更好的力学性能和抗裂性能，结构也具有更好的整体性。

作为上述技术方案的进一步改进：所述中支点横梁为高性能混凝土现浇横梁。高性能混凝土的加入可以将两侧的叠合子梁连接为整体，接缝位置可以达到比木材更好的力学性能，连接更为可靠。

作为上述技术方案的进一步改进：所述边支点横梁和中支点横梁均为钢横梁，所述边支点横梁内侧沿长度方向预留多片第一连接纵梁，所述第一连接纵梁与靠近边支点横梁的钢纵梁一一对应固定连接，所述中支点横梁两侧沿长度方向预留多片第二连接纵梁，所述第二连接纵梁与靠近中支点横梁的钢纵梁一一对应固定连接。相比采用现浇横梁，边支点横梁和中支点横梁采用钢横梁，可以消除中支点横梁位置处的混凝土浇筑与养护，施工便捷、节约工期、连接可靠，进一步地，还可以取消盖梁，减小整体结构高度，降低线位，节省工程造价，对于净高受限的城市高架桥梁，具有广泛的发挥空间。

一种上述的适用于城市桥梁的组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、制作各片钢纵梁并在钢纵梁上预设剪力件；

S2、搭设预制桥面板模板，铺设预制桥面板内横向钢筋、纵向钢筋和锚固钢筋，浇筑预制桥面板混凝土，脱模并存放形成叠合子梁；

S3、将叠合子梁转运至桥位，并吊装各片叠合子梁置于墩顶临时支座上；

S4、铺设现浇桥面板和纵向现浇缝处钢筋网，浇筑现浇桥面板和纵向现浇缝混凝土；

S6、待混凝土强度达到设计要求后，安装永久支座，拆除临时支座，完成从简支变连续的体系转换；

S7、施工桥面附属设施，完成全桥施工。

作为上述技术方案的进一步改进：当边支点横梁和中支点横梁采用现浇横梁时，相应的，步骤S4中，在浇筑现浇桥面板和纵向现浇缝混凝土之后，绑扎边支点横梁和中支点横梁钢筋，然后浇筑边支点横梁和中支点横梁混凝土。

作为上述技术方案的进一步改进：当边支点横梁和中支点横梁采用钢横梁时，相应的，步骤S1中，制作各片钢纵梁的同时制作边支点横梁和中支点横梁，步骤S3中，先吊装边支点横梁和中支点横梁，然后再吊装各片叠合子梁，将叠合子梁与对应的边支点横梁或中支点横梁固定连接，完成全桥架设。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的适用于城市桥梁的组合梁，横桥向采用多片平行布置的叠合子梁，叠合子梁的钢纵梁与下层桥面板整体预制，预制桥面板作为桥面板的一部分参与受力，共同承担所有的恒载与活载，受力更合理，各叠合子梁横向通过上层现浇桥面板及纵向现浇缝实现连接，钢纵梁通过剪力件与下层预制桥面板、上层现浇桥面板进行连接，下层预制桥面板通过锚固钢筋上层现浇桥面板进行连接，将桥面板与钢纵梁连接为整体，保证了主梁的连接性能及整体受力性能，该体系能充分发挥钢-混凝土组合结构的优势，减少钢纵梁的梁高，降低线位，尤其适用于桥下净空受限的城市桥梁，有利于节约钢材、降低工程成本，整体优势明显；叠合子梁的钢纵梁与下层桥面板整体预制，上层桥面整体现浇，体系中仅有纵向现浇缝与墩顶现浇横梁(当中支点横梁采用混凝土现浇横梁的情况)，避免了在主要受力方向上的横向贯穿接缝，减少了结构的薄弱点及开裂风险，结构性能更加可靠，耐久性好，冗余度更高；叠合子梁可以整跨预制、运输、安装，纵向连续接头设置在墩顶，不需要设置临时墩，降低了施工难度，节约工程造价；且由于叠合子梁仅包括钢梁及下层预制板，减少了大尺寸预制板制作及运输所带来的困难，吊装重量大大减轻，降低了吊装施工的难度，可以最大程度的利用常规设备，节约投资；桥面跨度、主梁布置间距与预制T梁、小箱梁相当，无需设置桥面横向预应力，构造简单，施工便捷，结构稳健性明显优于常规少主梁钢板组合梁。

本发明公开的适用于城市桥梁的组合梁的施工方法，叠合子梁整跨预制、运输、安装，纵向连续接头设置在墩顶，不需要设置临时墩，降低了施工难度，节约工程造价，下层预制桥面板在浇筑现浇桥面板时起到模板作用，从而可以简化施工，降低工程成本。

附图说明

图1是本发明适用于城市桥梁的组合梁的结构示意图。

图2是本发明中的叠合子梁的内部结构示意图。

图3是本发明适用于城市桥梁的组合梁的俯视结构示意图。

图4是本发明中的跨中钢横梁的结构示意图。

图5是本发明实施例一中的支点现浇横梁的结构示意图。

图6是本发明实施例二中的钢横梁的结构示意图。

图7是本发明实施例二中的中支点钢横梁的结构示意图。

图8是本发明实施例二中的边支点钢横梁的结构示意图。

图中各标号表示：1、叠合子梁；11、钢纵梁；12、预制桥面板；13、剪力件；14、横向钢筋；15、纵向钢筋；16、锚固钢筋；17、纵向现浇缝；18、现浇桥面板；19、后浇段；2、边支点横梁；21、第一连接纵梁；3、中支点横梁；31、第二连接纵梁；4、跨中钢横梁。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

图1至图5示出了本发明适用于城市桥梁的组合梁的第一种实施例，本实施例的适用于城市桥梁的组合梁包含6片叠合子梁1，相邻两片叠合子梁1的横向间距为2.3m。每片叠合子梁1包括钢纵梁11、预制桥面板12、剪力件13(例如常用的剪力钉等)、锚固钢筋16等。钢纵梁11采用工字型断面，梁高1100mm，包括钢纵梁顶板、钢纵梁腹板和钢纵梁底板，其中钢纵梁顶板宽400mm，厚16mm；钢纵梁腹板高1060mm，厚16mm；钢纵梁底板宽600mm，厚24mm。预制桥面板12宽度中梁和两侧的边梁分别为1900mm、1800mm，厚度均为150mm，所包含的预制板纵向钢筋15和预制板横向钢筋14伸出预制桥面板12外侧，便于搭接以连接成整体。叠合子梁1横桥向通过现浇桥面板18及纵向现浇缝17连接为整体，现浇桥面板18厚度为150mm，通过剪力件13、锚固钢筋16分别与钢纵梁11和预制桥面板12相连。纵向现浇缝17宽度为400mm，厚度为150mm，内设纵向普通钢筋、横向普通钢筋以及竖向普通钢筋，与预制板横向钢筋14相连。叠合子梁1纵向设两道及以上现浇横梁，边支点现浇横梁以及中支点现浇横梁的梁高均为1400mm，分别与叠合子梁1连接成为整体。

进一步地，本实施例中，各片叠合子梁1横向连接除现浇桥面板18及纵向现浇缝17之外，还包括跨中钢横梁4，跨中钢横梁4同样采用工字形断面，梁高600mm，包括跨中钢横梁腹板、跨中钢横梁顶板和跨中钢横梁底板。其中，跨中钢横梁顶板和跨中钢横梁底板均宽300mm，厚16mm；钢横梁腹板高568mm，厚16mm。跨中钢横梁4与各片叠合子梁1之间通过多块拼接板以及高强螺栓实现固定连接。

施工时，首先制作钢梁节段，在预制厂完成每孔钢纵梁11的拼接，随后在钢纵梁11上完成预制桥面板12，待混凝土强度达到设计强度后脱模并存放，形成叠合子梁1；接着将叠合子梁1运输至桥位，利用吊机吊运、安装，全桥架设完成后，浇筑现浇桥面板18及纵向现浇缝17，最后浇筑边支点横梁2和中支点横梁3，完成简支到连续的体系转换。

本实施例的适用于城市桥梁的组合梁的施工方法具体如下：

1)分梁段加工制造钢纵梁11的钢纵梁顶板、钢纵梁腹板和钢纵梁底板，跨中钢横梁4腹板、跨中钢横梁顶板和跨中钢横梁底板，以及用于连接跨中钢横梁4与各片叠合子梁1的拼接钢板，在钢纵梁11的顶板上焊接剪力钉，完成每孔主梁段和跨中横梁段的拼接；

2)在预制厂预制台座上搭设预制桥面板12模板，铺设预制板纵向钢筋15、预制板横向钢筋14及锚固钢筋16，浇筑预制桥面板12混凝土，待混凝土强度达到设计值90％以上脱模，并存放，形成叠合子梁1；

3)通过运梁设备将叠合子梁1等运至桥位，吊运安装各片叠合子梁1、跨中钢横梁4于临时支座上；

4)铺设现浇桥面板18和纵向现浇缝17处钢筋网，浇筑现浇桥面板18及纵向现浇缝17混凝土；

5)绑扎边支点横梁2和中支点横梁3钢筋，浇筑边支点横梁2和中支点横梁3混凝土；

6)待混凝土强度达到设计强度后，安装永久支座，拆除临时支座，完成简支变连续的体系转换；

7)施工桥面铺装、栏杆及其他附属设施，完成全桥施工。

实施例二

图6至图8示出了本发明适用于城市桥梁的组合梁的第二种实施例，本实施例的适用于城市桥梁的组合梁与实施例一基本相同，不同之处在于，中支点横梁3和边支点横梁2均采用钢横梁，边支点钢横梁的梁高1300mm，宽1100mm，边支点钢横梁底板21宽1500mm，厚28mm，纵向通过第一连接纵梁21与钢纵梁11相连，其中第一连接纵梁21顶板与钢纵梁11顶板通过焊接连接，第一连接纵梁21腹板与钢纵梁11腹板通过拼接钢板和高强螺栓固定连接，第一连接纵梁21底板与钢纵梁11的腹板通过拼接钢板和高强螺栓固定连接；中支点钢横梁的梁高1300mm，宽1500mm，中支点钢横梁的底板23宽1900mm，厚28mm，纵向通过两侧预留的第二连接纵梁31与钢纵梁11相连，其中，第二连接纵梁31顶板与钢纵梁11顶板通过焊接连接，第二连接纵梁31腹板与钢纵梁11腹板通过拼接钢板和高强螺栓固定连接，第二连接纵梁31底板与钢纵梁11腹板通过拼接钢板和高强螺栓固定连接。

本实施实例适用于城市桥梁的组合梁的施工方法具体如下：

1)分梁段加工制造钢纵梁11的钢纵梁顶板、钢纵梁腹板和钢纵梁底板，边支点钢横梁、中支点钢横梁，跨中钢横梁4腹板、跨中钢横梁顶板和跨中钢横梁底板，以及用于连接跨中钢横梁4与各片叠合子梁1的拼接钢板，在钢纵梁11的顶板上焊接剪力钉，完成每孔主梁段和跨中横梁段的拼接；

2)在预制厂预制台座上搭设预制桥面板12模板，铺设预制板纵向钢筋15、预制板横向钢筋14及锚固钢筋16，浇筑预制桥面板12混凝土，待混凝土强度达到设计值90％以上脱模，并存放，形成叠合子梁1；

3)通过运梁设备将叠合子梁1等运至桥位，先行吊装边支点钢横梁13、中支点钢横梁14，再吊运安装各片叠合子梁1、跨中钢横梁4于临时支座上，然后再通过边支点钢横梁预留的上第一连接纵梁21、中支点钢横梁预留的第二连接纵梁31的顶板与钢纵梁11顶板焊接，第一连接纵梁21、第二连接纵梁31的腹板、底板、与钢纵梁11的腹板、底板栓接，完成全桥架设；

4)铺设现浇桥面板18和纵向现浇缝17处钢筋网，浇筑现浇桥面板18及纵向现浇缝17混凝土；

5)待混凝土强度达到设计强度后，安装永久支座，拆除临时支座，完成简支变连续的体系转换；

6)施工桥面铺装、栏杆及其他附属设施，完成全桥施工。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：包括多片沿横向平行布置的叠合子梁(1)，所述叠合子梁(1)包括钢纵梁(11)和混凝土预制桥面板(12)，所述钢纵梁(11)上固设有剪力件(13)并伸出至预制桥面板(12)上方，所述预制桥面板(12)内设有横向钢筋(14)、纵向钢筋(15)和锚固钢筋(16)，所述横向钢筋(14)和纵向钢筋(15)伸出至预制桥面板(12)外侧，所述锚固钢筋(16)伸出至预制桥面板(12)上方，横向相邻的两所述预制桥面板(12)之间设有混凝土纵向现浇缝(17)，各所述预制桥面板(12)和纵向现浇缝(17)上设有混凝土现浇桥面板(18)。

2.根据权利要求1所述的适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：横向相邻的两所述钢纵梁(11)的之间固设有跨中钢横梁(4)。

3.根据权利要求1所述的适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：所述预制桥面板(12)下部与所述钢纵梁(11)接触的位置厚度大于两侧的厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：还包括两道边支点横梁(2)，两道边支点横梁(2)之间设有至少一道中支点横梁(3)，所述边支点横梁(2)与靠近边支点横梁(2)的中支点横梁(3)之间、以及相邻两道所述中支点横梁(3)之间均连接有多片所述叠合子梁(1)。

5.根据权利要求4所述的适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：所述边支点横梁(2)和中支点横梁(3)均为现浇横梁，所述现浇桥面板(18)靠近所述中支点横梁(3)的一端留有后浇段(19)，所述中支点横梁(3)上端延伸至所述后浇段(19)。

6.根据权利要求5所述的适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：所述中支点横梁(3)为高性能混凝土现浇横梁。

7.根据权利要求4所述的适用于城市桥梁的组合梁，其特征在于：所述边支点横梁(2)和中支点横梁(3)均为钢横梁，所述边支点横梁(2)内侧沿长度方向预留多片第一连接纵梁(21)，所述第一连接纵梁(21)与靠近边支点横梁(2)的钢纵梁(11)一一对应固定连接，所述中支点横梁(3)两侧沿长度方向预留多片第二连接纵梁(31)，所述第二连接纵梁(31)与靠近中支点横梁(3)的钢纵梁(11)一一对应固定连接。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的适用于城市桥梁的组合梁的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、制作各片钢纵梁(11)并在钢纵梁(11)上预设剪力件(13)；

S2、搭设预制桥面板(12)模板，铺设预制桥面板(12)内横向钢筋(14)、纵向钢筋(15)和锚固钢筋(16)，浇筑预制桥面板(12)混凝土，脱模并存放形成叠合子梁(1)；

S3、将叠合子梁(1)转运至桥位，并吊装各片叠合子梁(1)置于墩顶临时支座上；

S4、铺设现浇桥面板(18)和纵向现浇缝(17)处钢筋网，浇筑现浇桥面板(18)和纵向现浇缝(17)混凝土；

S6、待混凝土强度达到设计要求后，安装永久支座，拆除临时支座，完成从简支变连续的体系转换；

S7、施工桥面附属设施，完成全桥施工。

9.根据权利要求8所述的适用于城市桥梁的组合梁的施工方法，其特征在于：步骤S4中，在浇筑现浇桥面板(18)和纵向现浇缝(17)混凝土之后，绑扎边支点横梁(2)和中支点横梁(3)钢筋，然后浇筑边支点横梁(2)和中支点横梁(3)混凝土。

10.根据权利要求8所述的适用于城市桥梁的组合梁的施工方法，其特征在于：步骤S1中，制作各片钢纵梁(11)的同时制作边支点横梁(2)和中支点横梁(3)，步骤S3中，先吊装边支点横梁(2)和中支点横梁(3)，然后再吊装各片叠合子梁(1)，将叠合子梁(1)与对应的边支点横梁(2)或中支点横梁(3)固定连接，完成全桥架设。

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