CN111305066A - 一种混合式组合梁钢混结合段及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合式组合梁钢混结合段及安装方法，结合段包括：混凝土梁、组合梁、桥面板、现浇桥面板，其由一对平行的钢边主梁，沿桥梁纵向布置的小纵梁、与钢边主梁、小纵梁正交的边横梁组成方体框架；方框架上平铺桥面板，浇筑现浇桥面板，方框架的钢边主梁、小纵梁插入混凝土梁中浇筑成整体，有别于传统“工”字形钢边主梁，上述钢边主梁第一顶板下侧的主梁腹板上端可以直接与索梁锚固装置板件对接熔透焊接，具有可靠的强度和优越的抗疲劳性能。横向预应力筋沿钢边主梁深入到混凝土梁中对钢混结合段进行预应力张拉。本发明混凝土梁和方框架有机地形成一个整体，有效地减少人工误差，提高施工效率并降低制造和安装成本。

Description

一种混合式组合梁钢混结合段及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工技术，尤其涉及一种混合式组合梁钢混结合段及其安装方法。

背景技术

钢混组合梁桥用混凝土承受大部分的主梁压力，混凝土板桥面比正交异性板钢桥面经济。组合梁桥的主梁、横梁和预制板都可采用小构件，易于运输和安装，钢梁现场栓接，预制混凝土板用现场湿接头连接。同全混凝土主梁相比，起重设备比较小且没有干接头；同全钢主梁的斜拉桥相比，用钢量少，对运输条件要求较低。随着国内桥梁技术的不断创新与发展，钢混结合桥梁构造形式得到广泛应用，混合式主梁桥和全钢主梁桥相比，减少了主桥的长度和用钢量，降低了边跨区域(可能水很浅或地面起伏较大或地质条件很差)钢梁的架设和运输难度。

常规的钢混结合段即为钢梁与混凝土梁两种结构的过渡段，通常包括钢梁体、焊在钢梁上的剪力钉或剪力件、填充在钢梁周围的核心混凝土及纵向贯穿钢混结合段的预应力钢束以及钢梁和混凝土梁的过渡段等等，相比常规的钢混结合段，组合梁主梁与混凝土主梁的结合段(以下简称“混合式组合梁钢混结合段”)的构造更为特殊和复杂，其受力状态和传力机制不明确、力学行为模糊，数值仿真计算时存在着接触、本构方程等问题，难度较大。常规的钢混结合段在实际施工过程中，通常是定位钢混结合段后，进行混凝土的浇筑，对钢混结合段精度的调整则是在拼装胎架上进行，但由于混合式组合梁钢混结合段需要铺设多根钢梁，每根钢梁结构复杂，重量、体积较常规更大，安装位置空间相对狭小，操作困难，存在定位精度调整难的问题。

发明内容

本发明的目的是旨在提供一种更便捷施工的混合式组合梁钢混结合段的结构型式及施工方法。

为实现上述目的，本发明公开以下技术方案：

一种混合式组合梁钢混结合段，包括：混凝土梁、组合梁、桥面板、现浇桥面板，所述组合梁包括两道沿纵桥向隔开的钢边主梁，并列在所述钢边主梁之间的多道小纵梁，与所述钢边主梁、小纵梁正交相连的边横梁，所述钢边主梁包括主梁前段和主梁后段，所述钢边主梁、小纵梁、边横梁均为钢板梁且主梁前段、小纵梁及边横梁横截面形状为工字形，主梁后段横截面形状为上字形，所述钢边主梁、小纵梁外侧布设承压板，所述钢边主梁上的承压板位于主梁前段和主梁后段衔接处，所述小纵梁上的承压板靠近小纵梁端部，所述主梁前段和小纵梁端部插入至所述混凝土梁内并通过组合式抗剪连接结构与混凝土梁连接，所述主梁前段插入深度不小于所述混凝土梁沿纵桥方向长度的1/2；

所述主梁后段包括下翼缘板，位于下翼缘板正上方的第一顶板、第二顶板，和连接于第一顶板、第二顶板与下翼缘板之间的主梁腹板，所述的第二顶板低于第一顶板的水平面布设，该主梁后段外侧还布设预应力筋锚垫板，所述主梁前段及小纵梁的承压板上设有多个预应力筋预留孔洞，两道所述的钢边主梁布设第二顶板的一侧互相相向布置；

所述边横梁两端的顶面和底面分别与所述主梁后段的第二顶板、下翼缘板紧固连接，所述预应力筋锚垫板与边横梁两端竖直面紧固连接，所述边横梁两端开设有与预应力筋锚垫板对应孔洞，供预应力筋的两端端穿过预应力筋预留孔洞或预应力筋锚垫板和预应力筋预留孔洞浇筑于混凝土梁内，而两道钢边主梁中的预应力筋的中部分别穿过所述边横梁两端，锁定所述边横梁，该边横梁还沿纵长方向开设供小纵梁垂直贯穿的孔洞；

所述桥面板平铺在第二顶板、小纵梁和边横梁上，所述第二顶板、小纵梁、边横梁顶面布设在同一水平面上，所述桥面板与混凝土梁紧固连接为一体且二者的上表面相平齐，所述第一顶板与桥面板平齐，所述第一顶板、主梁腹板、下翼缘板组成主要受力构件；

所述桥面板和混凝土梁之间浇筑所述现浇桥面板。

上述方案中，所述主梁前段包括主梁腹板，和垂直连接于腹板上下两端的前段上翼缘板、下翼缘板，所述主梁腹板两侧向外侧延伸出多个肋板，该肋板沿主梁腹板纵向等距布设，所述前段上翼缘板低于主梁腹板的上端；

所述小纵梁包括小纵梁腹板、和垂直连接于小纵梁腹板两端的小纵梁顶板、小纵梁底板；

所述前段上翼缘板和下翼缘板、小纵梁顶板插入所述混凝土梁的上表面垂直设置多列剪力钉，所述主梁腹板和小纵梁腹板上沿纵桥向开有多个孔洞供横向多道贯通钢筋沿纵桥向由前至后布设，所述贯通钢筋、剪力钉、主梁前段、小纵梁均浇筑于混凝土梁内，与所述混凝土梁形成组合式抗剪连接结构。

上述方案中，所述的第二顶板和下翼缘板之间与加劲承压板上下端分别连接，该加劲承压板呈竖直向布设。

上述方案中，所述前段上翼缘板和小纵梁顶板插入所述混凝土梁的部分还开设预留混凝土压浆孔。

上述方案中，所述钢边主梁包括主梁前段和多段主梁后段，相邻主梁后段之间通过焊接或栓焊连接。

上述方案中，所述主梁后段的第一顶板、主梁腹板、下翼缘板与索梁锚固装置板件对接熔透焊接。

上述方案的混合式组合梁钢混结合段的安装方法，包括以下步骤：

步骤1在施工桥梁预设的安装位置搭设拼装托架；

步骤2将所述的钢边主梁、小纵梁、边横梁吊装到所述拼装托架上进行拼接，使两道所述钢边主梁布设第二顶板的一面相向布置，依次将边横梁固定在两道钢边主梁之间，使小纵梁贯穿并固定在边横梁上，将横向预应力筋穿过预应力筋锚垫板、预应力筋预留孔洞、边横梁伸入到主梁前段和小纵梁端部，形成钢梁框架体系；

步骤3绑扎主梁前段、和小纵梁端部位置的贯通钢筋、安装预应力管道；

步骤4对主梁前段、和小纵梁端部进行混凝土浇注形成混凝土梁，待混凝土浇筑完成后，再将另一段主梁后段与主梁后段通过焊接或栓焊连接形成整体；

步骤5对拼接好的混凝土梁进行预应力张拉，再铺设桥面板和浇筑现浇桥面板。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的混合式组合梁钢混结合段由混凝土梁段和钢-混凝土组合梁段不同材质的构件设计成为一个方体框架，在需要加强劲度或在保证安全情况下节省了工程成本，以及提高了结构的稳定性；

(2)本发明的混合式组合梁钢混结合段使混凝土梁和钢混组合梁两个结构段合理地连接成一个整体，减少了两部分在对接时因不同精度的需求和人工造成的误差，同时节省了工时，提高了施工效率；

(3)本发明的混合式组合梁钢混结合段自重轻，钢混组合梁梁段截面小，用钢量省，构造相对简单，施工便利。其中，钢边主梁采用了“上”字形的结构设计，有别于传统“工”字形钢边主梁，上述钢边主梁第一顶板下侧的主梁腹板上端可以直接与索梁锚固装置板件对接熔透焊接，具有可靠的强度和优越的抗疲劳性能；

(4)本发明的混合式组合梁钢混结合段的安装方法中，利用预埋件设托架，通过手拉葫芦和螺旋千斤顶的相互配合来进行三向调节来完成钢边主梁的精确定位，进一步地提高了施工的稳定性和精确度，保障了工程质量。

(5)横向预应力筋牵拉边横梁两端，提高了边横梁稳定性，减少了现有技术中钢边主梁的铺设数量，多余的钢边主梁可用小纵梁替代，一方面减少了用钢量，另一方面小纵梁插入混凝土梁的端部结构比钢边主梁简单，施工时耗时少。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的钢混结合段整体结构示意图；

图2为本发明的钢混结合段立面布置图；

图3为本发明的钢混结合段底平面剖视布置图；

图4为本发明的钢混结合段顶平面剖视布置图；

图5为沿图3及图4中A-A线的剖面；

图6为沿图3及图4中B-B线的剖面；

图7为沿图3及图4中C-C线的剖面；

图8为本发明的钢混结合段钢边主梁断面大样图；

图9为本发明的钢混结合段钢边主梁腹板处贯通钢筋连接示意图；

图10为本发明的钢混结合段钢边主梁顶板处贯通钢筋连接示意图；

图11为本发明的钢混结合段安装方法实施例中的吊装方法示意图；

图12为本发明的钢混结合段安装方法中步骤2的吊装过程示意图，示出钢边主梁拼装的结构图；

图13为本发明的钢混结合段安装方法中步骤2的吊装过程示意图，示出钢小纵梁与钢横梁拼装的结构图；

图14为本发明的钢混结合段安装方法中步骤2的吊装过程示意图，示出钢边主梁、钢小纵梁与钢横梁形成方形框架整体后的结构图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

参考图1、图2，本发明包括混凝土梁4、组合梁100、桥面板7、现浇桥面板6，组合梁100包括两道沿纵桥向隔开的钢边主梁1，并列在钢边主梁1之间的多道小纵梁2，与钢边主梁1、小纵梁2正交相连的边横梁5，钢边主梁1包括主梁前段1-1和主梁后段1-2，钢边主梁1、小纵梁2、边横梁5均为钢板梁且主梁前段1-1、小纵梁2及边横梁5横截面形状为工字形，主梁后段1-2横截面形状为上字形，钢边主梁1、小纵梁2外侧布设承压板3，钢边主梁1上的承压板3位于主梁前段1-1和主梁后段1-2衔接处，小纵梁2上的承压板3靠近小纵梁2端部，主梁前段1-1和小纵梁2端部插入至混凝土梁4内，插入深度不小于混凝土梁4沿纵桥方向长度的1/2。

参考图8、图9、图10，主梁前段1-1包括主梁腹板11，和垂直连接于腹板11上下两端的前段上翼缘板12、下翼缘板13，主梁腹板11两侧向外侧延伸出多个肋板14，肋板14沿主梁腹板11纵向等距布设，前段上翼缘板12低于主梁腹板11的上端。

参考图12、图14，主梁后段1-2包括下翼缘板13，位于下翼缘板13正上方的第一顶板17、第二顶板18，和连接于第一顶板17、第二顶板18与下翼缘板13之间的主梁腹板11，第二顶板18低于第一顶板17的水平面布设。

参考图13，图14，小纵梁2包括小纵梁腹板21、和垂直连接于小纵梁腹板21两端的小纵梁顶板22、小纵梁底板23。

参考图6、图7、图8、图9、图10，前段上翼缘板12和下翼缘板13、小纵梁顶板22插入混凝土梁4的上表面垂直设置多列剪力钉15，前段上翼缘板12和小纵梁顶板22还开设预留混凝土压浆孔121，主梁腹板11和小纵梁腹板21上沿纵桥向开有多个孔洞19供横向多道贯通钢筋16沿纵桥向由前至后布设，贯通钢筋16、剪力钉15、主梁前段1-1、小纵梁2均浇筑于混凝土梁4内，与混凝土梁4形成组合式抗剪连接结构。

参考图6、图7，主梁后段1-2外侧布设预应力筋锚垫板32，主梁前段1-1及小纵梁2的承压板3上设有多个预应力筋预留孔洞31，便于横向预应力筋穿过预应力筋预留孔洞31或预应力筋锚垫板32和预应力筋预留孔洞31浇筑于混凝土梁4内。加劲承压板33呈竖直向布设，加劲承压板33上下端分别连接第二顶板18和下翼缘板13。

参见图2和图14，桥面板7平铺在第二顶板18、小纵梁2和边横梁5上，第二顶板18、小纵梁2、边横梁5顶面布设在同一水平面上，桥面板7与混凝土梁4紧固连接为一体且二者的上表面相平齐，第一顶板17与桥面板7平齐，第一顶板17、主梁腹板11、下翼缘板13组成主要受力构件，可以直接与索梁锚固装置板件对接熔透焊接。主梁后段1-2两端的预应力筋锚垫板32至承压板3之间的第二顶板18铺设现浇桥面板6，现浇桥面板6与桥面板7平齐。

边横梁5两端的顶面和底面分别与主梁后段1-2的第二顶板18、下翼缘板13紧固连接，预应力筋锚垫板32与边横梁5两端竖直面紧固连接，边横梁5两端开设有与预应力筋锚垫板32对应孔洞，使边横梁5两端通过紧固件固定在钢边主梁1之间，且通过横向预应力筋锁在混凝土梁4横桥方向的两侧之间。边横梁5还沿纵长方向开设供小纵梁2垂直贯穿的孔洞。

以下结合附图及实施例对本发明的混合式组合梁钢混结合段的安装方法作进一步详细描述。

结合图1、图11-图14，本发明的混合式组合梁钢混结合段的安装方法可以应用在比如某大桥的建设中，具体实施步骤如下：

步骤1在施工桥梁预设的安装位置搭设拼装托架22；

所述的桥梁预设位置为混凝土梁4的0#块或桥梁墩柱构件或临时支撑部位处。

进一步地，所述托架22应具备足够承载能力。

步骤2将所述的钢边主梁1、小纵梁2、边横梁5吊装到所述拼装托架上进行拼接；

进一步地，钢边主梁1节段摆放(平移)至设计位置后，通过手拉葫芦和螺旋千斤顶的相互配合来进行三向调节来完成精确定位，将其临时固定后，再按照图11～图14的顺序，依次将边横梁5固定在两道钢边主梁1之间，使小纵梁2贯穿并固定在边横梁5上，将横向预应力筋穿过预应力筋锚垫板32、预应力筋预留孔洞31、边横梁5伸入到主梁前段1-1和小纵梁2端部，形成钢梁框架体系；

进一步地，最远端钢边主梁1若整体吊装则吊距超过塔吊的起重能力，考虑将该钢边主梁1按设计的分段分多次来吊装，在桥位处连接成整体；

步骤3绑扎主梁前段1-1、和小纵梁2端部位置的贯通钢筋16、安装预应力管道等。

步骤4对主梁前段1-1、和小纵梁2端部进行混凝土浇注形成混凝土梁4；

进一步地，待混凝土浇筑完成后，再将另一段主梁后段1-2与前段主梁后段1-2通过焊接或栓焊连接形成整体(若上述步骤2对钢边主梁进行分段处理)；进一步地，为保证焊接质量，两段间的焊缝按设计及规范要求进行相关检测(磁粉探伤或超声波检测)。

步骤5对拼接好的混凝土梁4进行预应力张拉，再铺设桥面板7和浇筑现浇桥面板6。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种混合式组合梁钢混结合段，包括：混凝土梁、组合梁、桥面板、现浇桥面板，其特征在于，所述组合梁包括两道沿纵桥向隔开的钢边主梁，并列在所述钢边主梁之间的多道小纵梁，与所述钢边主梁、小纵梁正交相连的边横梁，所述钢边主梁包括主梁前段和主梁后段，所述钢边主梁、小纵梁、边横梁均为钢板梁且主梁前段、小纵梁及边横梁横截面形状为工字形，主梁后段横截面形状为上字形，所述钢边主梁、小纵梁外侧布设承压板，所述钢边主梁上的承压板位于主梁前段和主梁后段衔接处，所述小纵梁上的承压板靠近小纵梁端部，所述主梁前段和小纵梁端部插入至所述混凝土梁内并通过组合式抗剪连接结构与混凝土梁连接，所述主梁前段插入深度不小于所述混凝土梁沿纵桥方向长度的1/2；

所述主梁后段包括下翼缘板，位于下翼缘板正上方的第一顶板、第二顶板，和连接于第一顶板、第二顶板与下翼缘板之间的主梁腹板，所述的第二顶板低于第一顶板的水平面布设，该主梁后段外侧还布设预应力筋锚垫板，所述主梁前段及小纵梁的承压板上设有多个预应力筋预留孔洞，两道所述的钢边主梁布设第二顶板的一侧互相相向布置；

所述边横梁两端的顶面和底面分别与所述主梁后段的第二顶板、下翼缘板紧固连接，所述预应力筋锚垫板与边横梁两端竖直面紧固连接，所述边横梁两端开设有与预应力筋锚垫板对应孔洞，供预应力筋的两端端穿过预应力筋预留孔洞或预应力筋锚垫板和预应力筋预留孔洞浇筑于混凝土梁内，而两道钢边主梁中的预应力筋的中部分别穿过所述边横梁两端，锁定所述边横梁，该边横梁还沿纵长方向开设供小纵梁垂直贯穿的孔洞；

所述桥面板平铺在第二顶板、小纵梁和边横梁上，所述第二顶板、小纵梁、边横梁顶面布设在同一水平面上，所述桥面板与混凝土梁紧固连接为一体且二者的上表面相平齐，所述第一顶板与桥面板平齐，所述第一顶板、主梁腹板、下翼缘板组成主要受力构件；

所述桥面板和混凝土梁之间浇筑所述现浇桥面板。

2.根据权利要求1所述的混合式组合梁钢混结合段，其特征在于，所述主梁前段包括主梁腹板，和垂直连接于腹板上下两端的前段上翼缘板、下翼缘板，所述主梁腹板两侧向外侧延伸出多个肋板，该肋板沿主梁腹板纵向等距布设，所述前段上翼缘板低于主梁腹板的上端；所述小纵梁包括小纵梁腹板、和垂直连接于小纵梁腹板两端的小纵梁顶板、小纵梁底板；

所述前段上翼缘板和下翼缘板、小纵梁顶板插入所述混凝土梁的上表面垂直设置多列剪力钉，所述主梁腹板和小纵梁腹板上沿纵桥向开有多个孔洞供横向多道贯通钢筋沿纵桥向由前至后布设，所述贯通钢筋、剪力钉、主梁前段、小纵梁均浇筑于混凝土梁内，与所述混凝土梁形成组合式抗剪连接结构。

3.根据权利要求1所述的混合式组合梁钢混结合段，其特征在于，所述的第二顶板和下翼缘板之间与加劲承压板上下端分别连接，该加劲承压板呈竖直向布设。

4.根据权利要求1所述的混合式组合梁钢混结合段，其特征在于，所述前段上翼缘板和小纵梁顶板插入所述混凝土梁的部分还开设预留混凝土压浆孔。

5.根据权利要求1所述的混合式组合梁钢混结合段，其特征在于，所述钢边主梁包括主梁前段和多段主梁后段，相邻主梁后段之间通过焊接或栓焊连接。

6.根据权利要求1或5任一项所述的混合式组合梁钢混结合段，其特征在于，所述主梁后段的第一顶板、主梁腹板、下翼缘板与索梁锚固装置板件对接熔透焊接。

7.根据权利要求1所述的混合式组合梁钢混结合段的安装方法，包括以下步骤：

步骤1在施工桥梁预设的安装位置搭设拼装托架；

步骤2将所述的钢边主梁、小纵梁、边横梁吊装到所述拼装托架上进行拼接，使两道所述钢边主梁布设第二顶板的一面相向布置，依次将边横梁固定在两道钢边主梁之间，使小纵梁贯穿并固定在边横梁上，将横向预应力筋穿过预应力筋锚垫板、预应力筋预留孔洞、边横梁伸入到主梁前段和小纵梁端部，形成钢梁框架体系；

步骤3绑扎主梁前段、和小纵梁端部位置的贯通钢筋、安装预应力管道；

步骤4对主梁前段、和小纵梁端部进行混凝土浇注形成混凝土梁，待混凝土浇筑完成后，再将另一段主梁后段与主梁后段通过焊接或栓焊连接形成整体；

步骤5对拼接好的混凝土梁进行预应力张拉，再铺设桥面板和浇筑现浇桥面板。

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