CN111364350B - 一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大挑臂快速安装的轻型钢‑砼组合盖梁。本发明包括盖梁顶板、盖梁坡面底板、梁端板、梁外腹板、内腹板、内腔分隔板、加劲肋、桥墩与盖梁的连接部位隔板、桥墩预留连接钢筋、盖梁与墩柱连接的水平钢底板、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板、内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ、盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ；在桥墩上方设置桥墩与盖梁的连接部位，在连接部位的底板上预留孔洞使墩柱预留连接钢筋深入盖梁，再在连接部位通过浇筑混凝土使桥墩与盖梁连接。本发明以预制加工钢盖梁构件，有效减少现场的施工作业时间，同时与纯预制的混凝土盖梁相比具有重量轻，方便运输和安装等优点，尤其适用于城市高架道路桥。

Description

一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁

技术领域

本发明涉及一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁。

背景技术

随着国民经济和桥梁技术的发展，为最大限度的减少对路面交通和周围居民生活及环境的干扰，以“工厂化、装配化、信息化、绿色化、快速化”为目标的装配式桥梁施工技术正逐渐在桥梁设计施工领域研发及推广应用。桥梁预制拼装的理念也逐渐从上部结构到下部结构，并向全预制拼装桥梁方向发展，预制构件范围逐渐覆盖主梁、桥墩、桥台、盖梁等。为最大限度地拓展城市高架桥梁桥下的空间，有时需采用大悬臂盖梁，并采用工程化生产的预制装配化盖梁，但如何快速预制、减轻道路运输桥梁构件的重量和负荷，并实现有效快速的安装，成为目前桥梁快速设计施工中的一个难题。

传统的混凝土或预应力混凝土盖梁体积大、重量重，在运输和吊装的过程中需采用大型工程机具，并对运输沿线的桥梁等负荷要求高，存在施工难度大、安装费用高等问题。同时，预制过程中需进行钢筋笼的绑扎和预应力波纹管孔道的预留搭设、钢束的分批张拉等，预制过程及工序仍非常繁琐。当前，由于桥梁宽预制盖梁体量庞大，通常将盖梁分成两段或三段进行预制和吊装，这需要两侧设置临时支撑和进行后期钢束的张拉安装，并且需要很高的安装精度来保证连接盖梁段的对接准确，施工难度高，影响交通通行时间长。而整体预制的盖梁整体性好，无论从施工还是受力性能均优于分段安装预制安装的盖梁。一般说来，整体预制安装构件要求盖梁的重量较轻，如果能降低盖梁重量，就能实现整体预制安装，从而优化盖梁的受力性能，提高经济效益，方便施工和加快施工进度。

发明内容

本发明基于目前预制混凝土盖梁存在的问题，提出了一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁。它能有效解决大型预制盖梁预制工序复杂、运输吊装困难等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明包括盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、梁端板3、梁外腹板4、内腹板5、内腔分隔板6、加劲肋7、桥墩与盖梁的连接部位隔板8、桥墩预留连接钢筋9、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11、内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ12、盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13；

所述盖梁的外壁为封闭的钢壳，由盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、两侧的梁外腹板4、梁端板3以及盖梁与墩柱连接的水平钢底板10；在盖梁内部还设有沿纵向增加抗弯刚度的两块内腹板5，分别位于靠近支座线的下方，在盖梁的每个支座位置处沿盖梁横向设置加劲肋7 加强承受局部的均布荷载；

在所述盖梁的内部指定高度处用向桥墩侧倾斜的内腔分隔板6 分隔成上层腔和下层腔；盖梁安装在墩柱上后，在其下层腔内浇筑混凝土Ⅰ12，以增加盖梁钢箱梁的抗弯承压能力；

在桥墩上方设置桥墩与盖梁的连接部位，在所述连接部位对应的水平钢底板10上预留孔洞使桥墩预留连接钢筋9深入盖梁；然后在连接部位内浇筑盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13，使桥墩与盖梁连接成整体。

进一步的，由于盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、梁端板3、梁外腹板4、内腹板5、内腔分隔板6、加劲肋7、桥墩与盖梁的连接部位隔板8、桥墩预留连接钢筋9、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11均为预制好的成品，因此其拼装过程如下：

首先将两块内腹板5焊接在盖梁顶板1上，再焊接桥墩与盖梁的连接部位隔板8；同时在两块内腹板5的外侧焊接局部加劲肋7；然后焊接内腔分隔板6，且内腔分隔板6与内腹板5连接，再将外侧竖向的两块梁外腹板4与盖梁顶板1、内腔分隔板6进行焊接或连接；再然后将盖梁与墩柱连接的水平钢底板10及盖梁坡面底板2连接，连接一体后与两侧的梁外腹板4以及梁端板3进行焊接，形成封闭的盖梁钢箱梁。

进一步的，预制梁端板3、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10及盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11时，为后期浇筑内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ12与盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13，指定位置需预留足够空间的圆孔。

进一步的，在盖梁两侧的梁外腹板4需焊接4-8个辅助吊环，以方便盖梁吊装。

进一步的，所述盖梁顶板1呈水平；所述的盖梁坡面底板2以指定的倾角向盖梁根部向下倾斜，使盖梁靠近桥墩柱的根部截面比盖梁端部截面大，以适应悬臂梁的受力分布特点；所述盖梁两侧梁外腹板为竖直平面。

进一步的，支座位置处沿盖梁横向每隔15cm设置若干加劲肋进行局部加强，范围略大于支座平面，加劲肋的高度根据构造要求设置，纵向内腹板与横向加劲肋结合形成格构体系以加强顶板的抗弯能力。

一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁的安装方法，完成盖梁的预制加工后，将盖梁运至施工现场进行吊装，通过起吊装置将盖梁整体吊至相应墩柱位置处，具体实现如下：

桥墩身顶部预留受力的插入盖梁的桥墩预留连接钢筋9作为接头，桥墩预留连接钢筋9长度大于盖梁高度H1的2/3；通过吊机调整盖梁位置，使桥墩预留连接钢筋9对准盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11上预留的圆孔，将盖梁缓慢下放至桥墩上；当盖梁与桥墩完全贴合时，桥墩预留连接钢筋9即完成了插入盖梁的作业；

所述的盖梁高度H1指代盖梁与墩柱连接的水平钢底板10和盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11之间的高度。

进一步的，桥墩顶部和盖梁墩柱连接部位底端均预设有临时固定卡扣，将桥墩顶部和盖梁墩柱连接部位底端的临时固定卡扣通过高强螺栓或锚杆进行施工阶段的临时固定，待浇筑盖梁墩柱连接部位的混凝土到达设计强度的80％时，才能进行下一步的盖梁两侧内部下层腔内后浇筑的混凝土的施工；且在混凝土浇筑时需用插入式振捣器充分振捣，并保证各后浇混凝土的密实性；

待后筑混凝土达到设计强度后，检测混凝土有无脱空，检测合格后认为盖梁与桥墩身施工符合质量要求；然后将各预留的圆孔用钢板焊封。

本发明的优势如下：

(1)本发明提出的轻型钢-砼组合盖梁，可以在工厂快速预制加工钢板盖梁进行焊接拼装、整体性好，极大地减少了采用预制混凝土盖梁的预制工序繁杂、缩短盖梁预制时间，降低了盖梁预制的难度；同时有效减小了盖梁的整体重量，在运输和吊装过程中可以减少大型施工机具的使用。此外，通过整体预制安装，降低了施工现场的安装难度，无需采用临时支撑进行固定，节省了现场施工费用。

(2)本发明提出的轻型钢-砼组合盖梁，将钢材和混凝土相结合，通过合理的设计各部位的尺寸，使钢板承担拉应力，下层环箍混凝土承担压应力，充分发挥两种材料的受力性能，提高了经济效益，特别尤其适用于为最大限度地拓展城市高架桥下空间的城市高架道路桥梁。本发明两侧盖梁坡面底板以一定的倾角向盖梁根部向下倾斜将箱室分隔成上下两层，同时，使盖梁靠近桥墩的根部截面比盖梁端部截面大，以适应悬臂梁的受力分布特点，并便于后浇筑混凝土。本发明盖梁内部沿纵向设置两块竖向钢腹板，分别位于靠近支座线位置的下方，以加强抗弯刚度、支撑顶板，防止顶板屈曲。

(3)本发明在所述支座位置处沿盖梁横向每隔15cm设置若干加劲肋进行局部加强，范围略大于支座平面，加劲肋的高度根据构造要求设置。纵向腹板与横向加劲肋结合形成格构体系以加强盖梁顶板的抗弯能力。

(3)本发明大挑臂盖梁下侧一般为受压区，钢板在受压时容易发生屈曲失稳，若增加钢板厚度，则会显著增加造价，而混凝土具有很好的抗压特性，故所述盖梁的下层内腔设计成钢板箱室既可以作为浇筑混凝土的模板，又可以使混凝土形成环箍效应增加混凝土抗压强度。此外，通过预留及后浇混凝土可有效减轻运输重量、方便按照和减少施工时间。混凝土浇筑的内腔尺寸需通过具体受力要求进行设计计算。

附图说明

图1为轻型钢-砼组合盖梁的主视半剖面结构示意图

图2为轻型钢-砼组合盖梁的端部Ⅰ-Ⅰ剖面图

图3为轻型钢-砼组合盖梁的靠近桥墩处Ⅱ-Ⅱ剖面图

图4为轻型钢-砼组合盖梁的桥墩与盖梁连接部位的Ⅲ-Ⅲ剖面图

图5为轻型钢-砼组合盖梁的桥墩之间位置Ⅳ-Ⅳ剖面图

图6为轻型钢-砼组合盖梁的整体结构示意图

图中包括：盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、梁端板3、梁外腹板4、内腹板5、内腔分隔板6、加劲肋7、桥墩与盖梁的连接部位隔板8、桥墩预留连接钢筋9、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11、内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ12、盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13。

具体实施办法

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-5所示，一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁，包括盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、梁端板3、梁外腹板4、内腹板5、内腔分隔板6、加劲肋7、桥墩与盖梁的连接部位隔板8、桥墩预留连接钢筋9、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11、内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ12、盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13。

所述盖梁的外壁为封闭的钢壳，它包括盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、两侧的梁外腹板4、梁端板3以及盖梁与墩柱连接的水平钢底板10；在盖梁内部还设有沿纵向增加抗弯刚度的两块内腹板5，分别位于靠近支座线的下方，在盖梁的每个支座位置处沿盖梁横向设置加劲肋7加强承受局部的均布荷载。

如图2和3所示，在所述盖梁钢箱梁的内部指定高度处用向桥墩侧倾斜的内腔分隔板6分隔成上层腔和下层腔；盖梁钢箱梁安装在墩柱上后，在其下层腔内浇筑混凝土Ⅰ12，以增加盖梁钢箱梁的抗弯承压能力。

在桥墩上方设置桥墩与盖梁钢箱梁的连接部位，在所述连接部位的水平钢底板10上预留孔洞使桥墩预留连接钢筋9深入盖梁钢箱梁；再在连接部位内浇筑盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13，使桥墩与盖梁连接成整体。

具体的，由于盖梁顶板1、盖梁坡面底板2、梁端板3、梁外腹板4、内腹板5、内腔分隔板6、加劲肋7、桥墩与盖梁的连接部位隔板8、桥墩预留连接钢筋9、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11均为预制好的成品，因此其拼装过程如下：

首先将两块内腹板5焊接在盖梁顶板1上，再焊接桥墩与盖梁的连接部位隔板8；同时按尺寸在两块内腹板5的外侧焊接局部加劲肋 7；然后焊接内腔分隔板6，且内腔分隔板6与内腹板5连接，再将两外侧竖向的梁外腹板4与盖梁顶板1、内腔分隔板6进行焊接或连接；再然后将盖梁与墩柱连接的水平钢底板10及盖梁坡面底板2连接，连接一体后与两侧的梁外腹板4以及梁端板3进行焊接，形成封闭的盖梁钢箱梁。

进一步的，预制梁端板3、盖梁与墩柱连接的水平钢底板10及盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11时，为后期浇筑内部下层腔内后浇筑的混凝土12与盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13，适当位置预留足够空间的圆孔。

进一步的，在盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11上需预留圆孔，作为后期浇筑盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ13的通道，在盖梁两侧腹板需焊接4-8个辅助吊环，以方便盖梁吊装。

在完成盖梁的预制加工后，将盖梁运至施工现场进行吊装。通过起吊装置将盖梁整体吊至相应墩柱位置处。

如图1、4所示，桥墩身顶部预留受力的插入盖梁的桥墩预留连接钢筋9作为接头，桥墩预留连接钢筋9长度一般大于盖梁高度H1 的2/3。通过吊机调整盖梁位置，使桥墩预留连接钢筋9对准盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板11上预留的圆孔，将盖梁缓慢下放至桥墩上。当盖梁与桥墩完全贴合时，桥墩预留连接钢筋9即完成了插入盖梁的作业，条件许可的话，将桥墩预留连接钢筋9在盖梁内适当成喇叭形散开。此时可采用在墩柱身顶部预设的临时固定卡扣与盖梁墩柱连接部位底端的临时固定卡口通过高强螺栓或锚杆进行施工阶段的临时固定(一般一个墩柱至少要2到4个固定螺栓或锚杆)，待浇筑盖梁墩柱连接部位的混凝土13到达设计强度的80％时，才可进行下一步的盖梁两侧内部下层腔内后浇筑的混凝土12的施工。在混凝土浇筑时需用插入式振捣器充分振捣，并保证各后浇混凝土的密实性。待后筑混凝土达到设计强度后，检测混凝土有无脱空等，检测合格后可认为盖梁与桥墩身施工符合质量要求，同时，可将各预留的圆孔等用钢板焊封。各钢构件在加工过程中应注意除锈及涂层油漆保护等。临时固定螺栓或锚杆可在上部主梁吊装前或后，主梁吊装应尽可能采用平衡吊装作业，受吊装作业限制时，可对施工过程中产生的。

如图6所示，为本发明轻型钢-砼组合盖梁的整体结构示意图，发明盖梁下部则以钢板环箍内的混凝土抗压为主，而上侧则利用两侧钢板及中竖向钢腹板抗拉，可以有效利用各个材料的特性，发挥各自的优势。

Claims (8)

1.一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁，其特征在于包括盖梁顶板(1)、盖梁坡面底板(2)、梁端板(3)、梁外腹板(4)、内腹板(5)、内腔分隔板(6)、加劲肋(7)、桥墩与盖梁的连接部位隔板(8)、桥墩预留连接钢筋(9)、盖梁与墩柱连接的水平钢底板(10)、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板(11)、内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ(12)、盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ(13)；

所述盖梁的外壁为封闭的钢壳，由盖梁顶板(1)、盖梁坡面底板(2)、两侧的梁外腹板(4)、梁端板(3)、盖梁与墩柱连接的水平钢底板(10)以及盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板(11)组成；在盖梁内部还设有沿纵向增加抗弯刚度的两块内腹板(5)，分别位于靠近支座线的下方，在盖梁的每个支座位置处沿盖梁横向设置加劲肋(7)加强承受局部的均布荷载；

在所述盖梁的内部指定高度处用向桥墩侧倾斜的内腔分隔板(6)分隔成上层腔和下层腔；盖梁安装在墩柱上后，在其下层腔内浇筑混凝土Ⅰ(12)，以增加盖梁钢箱梁的抗弯承压能力；

在桥墩上方设置桥墩与盖梁的连接部位，在所述连接部位对应的水平钢底板(10)上预留孔洞使桥墩预留连接钢筋(9)深入盖梁；然后在连接部位内浇筑盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ(13)，使桥墩与盖梁连接成整体。

2.根据权利要求1所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁，其特征在于由于盖梁顶板(1)、盖梁坡面底板(2)、梁端板(3)、梁外腹板(4)、内腹板(5)、内腔分隔板(6)、加劲肋(7)、桥墩与盖梁的连接部位隔板(8)、桥墩预留连接钢筋(9)、盖梁与墩柱连接的水平钢底板(10)、盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板(11)均为预制好的成品，因此其拼装过程如下：

首先将两块内腹板(5)焊接在盖梁顶板(1)上，再焊接桥墩与盖梁的连接部位隔板(8)；同时在两块内腹板(5)的外侧焊接局部加劲肋(7)；然后焊接内腔分隔板(6)，且内腔分隔板(6)与内腹板(5)连接，再将外侧竖向的两块梁外腹板(4)与盖梁顶板(1)、内腔分隔板(6)进行焊接或连接；再然后将盖梁与墩柱连接的水平钢底板(10)及盖梁坡面底板(2)连接，连接一体后与两侧的梁外腹板(4)以及梁端板(3)进行焊接，形成封闭的盖梁钢箱梁。

3.根据权利要求1或2所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁，其特征在于预制梁端板(3)、盖梁与墩柱连接的水平钢底板(10)及盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板(11)时，为后期浇筑内部下层腔内后浇筑的混凝土Ⅰ(12)与盖梁与墩柱连接部位混凝土Ⅱ(13)，指定位置需预留足够空间的圆孔。

4.根据权利要求1或2所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁，其特征在于在盖梁两侧的梁外腹板(4)需焊接4-8个辅助吊环，以方便盖梁吊装。

5.根据权利要求4所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁的安装方法，其特征在于所述盖梁顶板(1)呈水平；所述的盖梁坡面底板(2)以指定的倾角向盖梁根部向下倾斜，使盖梁靠近桥墩柱的根部截面比盖梁端部截面大，以适应悬臂梁的受力分布特点；所述盖梁两侧梁外腹板为竖直平面。

6.根据权利要求5所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁的安装方法，其特征在于支座位置处沿盖梁横向每隔15cm设置若干加劲肋进行局部加强，范围略大于支座平面，加劲肋的高度根据构造要求设置，纵向内腹板与横向加劲肋结合形成格构体系以加强顶板的抗弯能力。

7.根据权利要求5或6所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁的安装方法，其特征在于完成盖梁的预制加工后，将盖梁运至施工现场进行吊装，通过起吊装置将盖梁整体吊至相应墩柱位置处，具体实现如下：

桥墩身顶部预留受力的插入盖梁的桥墩预留连接钢筋(9)作为接头，桥墩预留连接钢筋(9)长度大于盖梁高度H1的2/3；通过吊机调整盖梁位置，使桥墩预留连接钢筋(9)对准盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板(11)上预留的圆孔，将盖梁缓慢下放至桥墩上；当盖梁与桥墩完全贴合时，桥墩预留连接钢筋(9)即完成了插入盖梁的作业；

所述的盖梁高度H1指代盖梁与墩柱连接的水平钢底板(10)和盖梁与墩柱连接部位的水平钢顶板(11)之间的高度。

8.根据权利要求7所述的一种大挑臂快速安装的轻型钢-砼组合盖梁的安装方法，其特征在于桥墩顶部和盖梁墩柱连接部位底端均预设有临时固定卡扣，将桥墩顶部和盖梁墩柱连接部位底端的临时固定卡扣通过高强螺栓或锚杆进行施工阶段的临时固定，待浇筑盖梁墩柱连接部位的混凝土到达设计强度的80％时，才能进行下一步的盖梁两侧内部下层腔内后浇筑的混凝土的施工；且在混凝土浇筑时需用插入式振捣器充分振捣，并保证各后浇混凝土的密实性；

待后筑混凝土达到设计强度后，检测混凝土有无脱空，检测合格后认为盖梁与桥墩身施工符合质量要求；然后将各预留的圆孔用钢板焊封。

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