CN111455802A - 一种桥梁上部装配式组合结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁结构领域，公开了一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其包括钢箱梁与桥面板之间、相邻桥面板之间的连接构造，以及钢箱梁－桥面板在连接节点处的密封措施、桥面板和防撞墙的波纹管灌浆结合连接形式，与采用矩形钢箱梁作为桥梁上部结构相比，该桥面系体系大大降低了桥梁上部结构造价和重型设备投入，提高现场的施工效率，减少对现场的交通环境的影响，实现绿色节能的施工理念。

Description

一种桥梁上部装配式组合结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及市政桥梁领域，尤其涉及桥梁上部装配式组合结构及其施工工艺。

背景技术

现有的城市高架或桥梁工程多采用传统钢筋混凝土结构，容易带来腹板和底板开裂等问题，且结构形式单一、施工周期短，对交通影响大，另外，整体式钢箱梁的用钢量巨大，造价高，且由于其自重大，吊装需要采用大型起重机，导致了昂贵的设备费用。

而装配式技术在桥梁中的应用时间很短，但其发展非常迅速，迄今为止，我国在大型跨海桥梁的建设中采用装配式技术已经较为成熟，但其在城市市政桥梁中的应用仍不多，采用装配式节段和现场分段拼接施工的方法，可极大减少现场湿工作量，缩短施工周期，并降低施工对于城市交通造成的不良影响，因此，装配式技术在市政桥梁建设中具有显著的应用前景。

发明内容

本发明提供一种桥梁上部装配式组合结构及其施工工艺，以解决现有技术中整体式钢箱梁的用钢量巨大，造价高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种桥梁上部装配式组合结构，其包括梁组件、桥面板和防撞墙，所述梁组件设置多组，且多组所述梁组件沿桥体搭建轨迹等距离排列，每组所述梁组件包括：钢箱梁和横梁，所述钢梁箱设置有多个并且等距离一字排列，两个所述钢箱梁之间连接有横梁，所述桥面板为长方形板，所述桥板面两端架设在两组所述梁组件之间的横梁上，所述防撞墙设置多组，每组所述防撞墙有三个，对称连接在所述梁组件上的中心及两侧，多组所述防撞墙沿着所述梁组件的排列方向首尾相连，该桥面系体系降低了桥梁上部装配式组合结构造价和重型设备投入，提高现场的施工效率，减少对现场的交通环境的影响，实现绿色节能的施工理念。

本申请一些实施例中，所述钢箱梁为由钢箱梁底板和设置在所述钢箱梁底板两侧的钢箱梁腹板围成的开口朝上的U形结构，所述钢箱梁腹板上边缘连接所述钢箱梁翼板，所述钢箱梁腹板与所述钢箱梁翼板垂直连接，所述钢箱梁U字形结构可以增加结构的承载力。

本申请一些实施例中，所述横梁包括横梁底板、横梁腹板和横梁翼板，所述横梁底板连接在所述横梁腹板的一端，所述横梁腹板的另一端连接所述横梁翼板。

本申请一些实施例中，所述钢箱梁和横梁的截面形式为工字形，工字型承载力要优于其他形状，另外，工字型的设计可以更方便的放置所述桥板面。

本申请一些实施例中，所述钢箱梁腹板和所述钢箱梁翼板的翼缘上等距离设置有加劲肋，加强所述钢箱梁和横梁的连接强度。

本申请一些实施例中，所述钢箱梁翼板的两侧边缘及所述横梁翼板的两侧粘贴有通长可压缩的密封防腐橡胶条，所述防腐橡胶条一方面起到密封作用，防止连接处发生内部腐蚀而造成缺陷，另一方面可以起到一定的减震作用。

本申请一些实施例中，所述钢箱梁和横梁在连接后进行连接钢板焊接，加强所述钢箱梁和横梁的连接可靠性。

本申请一些实施例中，桥面板两端及侧壁连接有多个U型钢筋，所述桥面板两端及侧壁连接有多个U型钢筋，所述桥面板之间通过U形钢筋对应契合连接，所述桥面板之间连接处留有接缝，在所述接缝处的U型钢筋内分别插入纵向钢筋和横向钢筋，在所述接缝处内浇注混凝土，加强了桥面板之间连接的稳定性，所述纵向钢筋和横向钢筋也可以增加桥体的承载能力，使所述桥面板不易发生断裂。

本申请一些实施例中，所述防撞墙包括防撞墙本体、螺纹钢筋和金属波纹管，所述金属波纹管设置在所述防撞墙本体内部，所述螺纹钢筋插入在所述金属波纹管内部，所述金属波纹管与所述螺纹钢筋之间灌装有浆料，所述螺纹钢筋和所述梁组件连接，方便了所述防撞墙本体与所述桥面板的连接。

基于一种桥梁上部装配式组合结构，本发明还公开了桥梁上部装配式组合结构的施工工艺，所述施工工艺包括：

S1：在地面上搭设临时支架，对所述钢箱梁进行吊装，接合方式通过由上到下落位对接所述钢箱梁顶板处预先焊好的定位挂板进行定位安装，在对整跨钢箱梁吊装完毕后进行整体焊接；

S2：对所述钢箱梁和所述横梁进行连接，在所述横梁安装完成后，用钢板和高强螺栓进行紧固连接；

S3：进行所述桥面板铺装，在所述桥面板制作时对其侧面进行凿毛处理，在所述钢箱梁翼板两侧边缘及所述横梁翼两侧粘贴通长的密封防腐橡胶条，最后，分别在所述桥面板之间的接缝处插入纵向钢筋和横向钢筋，在所述接缝处进行混凝土浇筑完成湿连接作业；

S4：在所述桥面板和所述防撞墙的接触面上均匀涂抹环氧树脂胶结剂，对位吊装后，向所述金属波纹管内灌注灌浆料，将所述螺纹钢筋和所述梁组件焊接在一起，同时对角钢和钢板的连接部位进行焊接，完成所述防撞墙与所述桥面板的连接。

本发明提供了一种桥梁上部装配式组合结构，其包括梁组件、桥面板和防撞墙，所述梁组件设置多组，且多组所述梁组件沿桥体搭建轨迹等距离排列，每组所述梁组件包括：钢箱梁和横梁，所述钢梁箱设置有多个并且等距离一字排列，两个所述钢箱梁之间连接有横梁，所述桥面板为长方形板，所述桥面板短边架设在两个所述钢箱梁之间，所述桥板面长边架设在两组所述梁组件之间，所述防撞墙设置多组，每组所述防撞墙有三个，对称安装在所述梁组件的中心及两侧，多组所述防撞墙沿着所述梁组件的排列方向首尾相连，该桥面系体系降低了桥梁上部装配式组合结构造价和重型设备投入，提高现场的施工效率，减少对现场的交通环境的影响，实现绿色节能的施工理念。

附图说明

图1为一种装配式桥梁上部装配式组合结构剖面图；

图2为一种装配式桥梁上部装配式组合结构平面图；

图3为钢箱梁－桥面板－钢箱梁(有横梁)连接处剖面图；

图4为梁组件－桥面板－梁组件(无横梁)连接处剖面图；

图5为相邻桥面板连接剖面图(梁组件－桥面板－梁组件方向)；

图6为相邻桥面板连接剖面图(钢箱梁－桥面板－钢箱梁方向)；

图7为梁组件边梁处和防撞墙与桥面板连接剖面图。

其中，1、桥面板；2、接缝；3、钢箱梁；4、横梁；5、防撞墙；6、盖梁；7、墩柱；8、承台；9、桩基；10、剪力钉；11、连接钢板；12、高强螺栓；13、U型钢筋；14、纵向钢筋；15、横向钢筋；16、密封防腐橡胶条；17、金属波纹管；18、螺纹钢筋；19、角钢；20、钢板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示的装配式桥梁上部装配式组合结构剖面图，由桥梁下部结构包括盖梁6、墩柱7、承台8和桩基9。先搭建桩基9，桩基9可设置多组，依次排列，每组桩基9设置有两个，将承台8对应连接在桩基9上，墩柱7与承台8连接，将盖梁6分别搭建在每组桩基9上，形成桥梁下部结构。

桥梁上部桥面系结构包括：钢箱梁3、横梁4、桥面板1、接缝2和防撞墙5构成，梁组件设置多组，且多组梁组件沿桥体搭建轨迹等距离排列，每组梁组件包括：钢箱梁3和横梁4，钢梁箱设置有多个并且等距离一字排列，两个钢箱梁3之间连接有横梁4，桥面板1为长方形板，桥面板1两端架设两组梁组件之间的横梁4上，防撞墙5设置多组，每组防撞墙5有三个，对称连接在梁组件上的中心及两侧，多组防撞墙5沿着梁组件的排列方向首尾相连，其中上部结构平面图如图2所示，沿桥梁轴向方向定义为顺桥向，与之相垂直的方向为横桥向，图3和图4分别为钢箱梁3－桥面板1－钢箱梁3(有横梁4)连接处和梁组件－桥面板1－梁组件(无横梁4)的钢箱梁3、桥面板1与接缝2三者在连接部位处的具体构造，该桥面系体系降低了桥梁上部装配式组合结构造价和重型设备投入，提高现场的施工效率，减少对现场的交通环境的影响，实现绿色节能的施工理念。

需要说明的是，装配式桥梁上部装配式组合结构安装过程如下：

首先，在地面上搭设临时支架，对钢箱梁3按顺桥向进行吊装，接合方式通过由上到下落位对接及钢箱梁3顶板处预先焊好的定位挂板进行定位安装，在对整跨钢箱梁3吊装完毕后进行整体焊接，实现整体焊接变形的有效控制。接着，对钢箱梁3和横梁4进行横桥向上的连接，采用汽车吊于两侧或自卸吊于中间进行吊运。在横梁4安装完成后，用连接钢板11和高强螺栓12进行紧固连接。上述钢箱梁3和横梁4的截面形式为工字形，在腹板和翼缘上按一定间距均设置有加劲肋，两者在连接后也进行连接钢板11焊接。

之后，进行桥面板1铺装，在桥面板1制作时对其侧面进行凿毛处理。如图5所示，为相邻混凝土桥面－板连接剖面图。吊装前，在钢箱梁3上翼缘板两侧边缘顺桥向及横梁4上翼缘板横桥向粘贴有通长可压缩的密封防腐橡胶条16。在吊装和安放桥面板1的过程中，由于桥面板1的自重作用，密封防腐橡胶条16被完全压密。最后，在顺桥向和横桥向的现浇混凝土接缝2处分别插入纵向钢筋14和横向钢筋15，进行混凝土浇筑完成湿连接作业。

图6给出了边梁处和中部防撞墙5与混凝土桥面板1连接剖面图。在桥面板1和防撞墙5工厂阶段，分别预留螺纹钢筋18和金属波纹管17。

安装时，在桥面板1和防撞墙5的企口接触面上均匀涂抹环氧树脂胶结剂。对位吊装后，往金属波纹管17内灌注灌浆料，同时对角钢19和钢板20的连接部位进行焊接，完成防撞墙5与桥面板1的连接。

优选的，钢箱梁3为由钢箱梁3底板和设置在钢箱梁3底板两侧的钢箱梁3腹板围成的开口朝上的U形结构，两侧的钢箱梁3腹板上边缘均向内弯曲延伸形成钢箱梁3翼板；

横梁4包括横梁4底板、横梁4腹板和横梁4翼板，横梁4底板连接在横梁4腹板的一端，横梁4腹板的另一端连接横梁4翼板。

需要说明的是，钢箱梁3U字形结构可以增加结构的承载力，钢箱梁3和横梁4的截面形式为工字形，工字型承载力要优于其他形状，另外，工字型的设计可以更方便的放置桥板面。

优选的，钢箱梁3腹板和钢箱梁3翼板的翼缘上等距离设置有加劲肋。

需要说明的是，加强钢箱梁3和横梁4的连接强度。

优选的，钢箱梁3翼板的两侧边缘及横梁4翼板的两侧粘贴有通长可压缩的密封防腐橡胶条16。

需要说明的是，由于桥面板1的自重作用，密封防腐橡胶条16被完全压密，防腐橡胶条一方面起到密封作用，防止桥面板1与钢箱梁3间缝隙出现渗水，同时防止连接处发生内部腐蚀而造成缺陷，另一方面可以起到一定的减震作用。

优选的，钢箱梁3和横梁4在连接后进行连接钢板11焊接，加强钢箱梁3和横梁4的连接可靠性。

优选的，桥面板1两端及侧壁连接有多个U型钢筋13，桥面板1之间连接通过U形钢筋对应契合连接，所述桥面板1之间连接处留有接缝2，在所述接缝2处的U型钢筋13内分别插入纵向钢筋14和横向钢筋15，在接缝2处内浇注混凝土。

需要说明的是，桥面板1之间通过U型钢筋13交错契合连接，并在U形钢筋内插入纵向钢筋14和横向钢筋15，加强了桥面板1之间连接的稳定性，纵向钢筋14和横向钢筋15也可以增加桥体的承载能力，使桥面板1连接处不易发生断裂。

优选的，防撞墙5包括防撞墙5本体、螺纹钢筋18和金属波纹管17，金属波纹管17设置在防撞墙5本体内部，螺纹钢筋18插入在金属波纹管17内部，金属波纹管17与螺纹钢筋18之间灌装有浆料，螺纹钢筋18和梁组件连接，方便了防撞墙5本体与桥面板1的连接。

优选的，防撞墙5本体底部与桥面板1连接，在桥面板1和防撞墙5本体的接触面上均匀涂抹环氧树脂胶结剂，填补桥面板1和防撞墙5本体的之间连接缝2。

需要说明的是，环氧树脂胶结剂使防撞墙5与桥面板1连接更加牢固，同时避免了桥面板1和防撞墙5本体受震动而产生的循环应力而失效。

优选的，防撞墙5本体底部设置有角钢19，桥面板1上设置有钢板20，角钢19与钢板20焊接连接，加强了防撞墙5本体与桥面板1的连接可靠性。

基于一种桥梁上部装配式组合结构，本发明还公开了桥梁上部装配式组合结构的施工工艺，施工工艺包括：

S1：在地面上搭设临时支架，对钢箱梁3进行吊装，接合方式通过由上到下落位对接钢箱梁3顶板处预先焊好的定位挂板进行定位安装，在对整跨钢箱梁3吊装完毕后进行整体焊接；

S2：对钢箱梁3和横梁4进行连接，在横梁4安装完成后，用连接钢板11和高强螺栓12进行紧固连接；

S3：进行桥面板1铺装，在桥面板1制作时对其侧面进行凿毛处理，在钢箱梁3翼板两侧边缘及横梁4翼两侧粘贴通长的密封防腐橡胶条16，最后，分别在桥面板1之间的接缝2处插入纵向钢筋14和横向钢筋15，在接缝2处进行混凝土浇筑完成湿连接作业；

S4：在桥面板1和防撞墙5的接触面上均匀涂抹环氧树脂胶结剂，对位吊装后，向金属波纹管17内灌注灌浆料，将螺纹钢筋18和梁组件焊接在一起，同时对角钢19和钢板20的连接部位进行焊接，完成防撞墙5与桥面板1的连接。

综上，本发明实施例提供一种装配式桥梁上部装配式组合结构，详细介绍了桥梁整体上部结构中各构件的连接措施，包括钢箱梁与桥面板之间、相邻桥面板之间的连接构造，以及钢箱梁－桥面板在连接节点处的密封措施、桥面板和防撞墙的波纹管灌浆结合连接形式；

首先，采用U型钢箱梁结构，大大减少了结构的用钢量，降低了材料费用，并且减小结构自重，使钢箱梁的吊装设备可更换为起重重量更小的起重设备，降低了机械设备费用，适用于市政桥梁装配式施工，大幅度地缩短现场施工的工期，减少人力、物力、资源的投入以及对现场环境的影响；其次，通过减小钢箱梁顶板间距的形式，减小了混凝土桥面板下支撑的跨度，解决了普通混凝土桥面抗压强度低，易因受较大弯矩而开裂的问题，使得桥面板可以采用普通混凝土，大幅降低了材料成本；另外，将U型钢箱梁及横梁的顶板作为现浇混凝土接缝的底模板，减少了施工模板的使用；最后，在U型钢箱梁及钢梁采用了抗拔不抗剪剪力钉，增加桥梁上部结构协同受力作用，同时避免了桥面板由于负弯矩作用容易开裂的现象。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桥梁上部装配式组合结构，其包括梁组件、桥面板和防撞墙，所述梁组件设置多组，且多组所述梁组件沿桥体搭建轨迹等距离排列，每组所述梁组件包括：钢箱梁和横梁，所述钢梁箱设置有多个，且多个钢箱梁等距离一字排列，两个所述钢箱梁之间连接有横梁，所述桥板面两端架设在两组所述梁组件之间的横梁上，所述防撞墙设置多组，每组所述防撞墙有三个，每组所述防撞墙连接在所述梁组件上的中心及两侧，多组所述防撞墙沿着所述梁组件的排列方向首尾相连。

2.如权利要求1所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述钢箱梁呈U形结构，且所述钢箱梁包括钢箱梁底板、钢箱梁翼板和两个钢箱梁腹板，两个所述钢箱梁腹板分别连接于所述钢箱梁底板的两侧，所述钢箱梁腹板上边缘连接所述钢箱梁翼板，所述钢箱梁腹板与所述钢箱梁翼板垂直连接。

3.如权利要求1所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述横梁包括横梁底板、横梁腹板和横梁翼板，所述横梁底板连接在所述横梁腹板的一端，所述横梁腹板的另一端连接所述横梁翼板。

4.如权利要求1所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述钢箱梁和横梁的截面形式为工字形。

5.如权利要求2所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述钢箱梁腹板和所述钢箱梁翼板的翼缘上等距离设置有加劲肋。

6.如权利要求2所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述钢箱梁翼板的两侧边缘及所述横梁翼板的两侧粘贴有密封防腐橡胶条。

7.如权利要求1所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述钢箱梁和横梁之间焊接有连接钢板。

8.如权利要求1所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述桥面板两端及侧壁连接有多个U型钢筋，所述桥面板之间通过U形钢筋对应契合连接，所述桥面板之间连接处留有接缝，在所述接缝处的U型钢筋内分别插入纵向钢筋和横向钢筋，在所述接缝处内浇注混凝土。

9.如权利要求1所述一种装配式桥梁上部装配式组合结构，其特征在于，所述防撞墙包括防撞墙本体、螺纹钢筋和金属波纹管，所述金属波纹管设置在所述防撞墙本体内部，所述螺纹钢筋插入在所述金属波纹管内部，所述金属波纹管与所述螺纹钢筋之间灌装有浆料，所述螺纹钢筋和所述横梁连接。

10.一种基于权利要求1～9所述的装配式桥梁上部装配式组合结构的施工工艺，所述施工工艺包括：

S1：在地面上搭设临时支架，对所述钢箱梁进行吊装，接合方式通过由上到下落位对接所述钢箱梁顶板处预先焊好的定位挂板进行定位安装，在对整跨钢箱梁吊装完毕后进行整体焊接；

S2：对所述钢箱梁和所述横梁进行连接，在所述横梁安装完成后，用连接钢板和高强螺栓进行紧固连接；

S3：进行所述桥面板铺装，在所述桥面板制作时对其侧面进行凿毛处理，在所述钢箱梁翼板两侧边缘及所述横梁翼两侧粘贴通长的密封防腐橡胶条，最后，分别在所述桥面板之间的接缝处插入纵向钢筋和横向钢筋，在所述接缝处进行混凝土浇筑完成湿连接作业；

S4：在所述桥面板和所述防撞墙的接触面上均匀涂抹环氧树脂胶结剂，对位吊装后，向所述金属波纹管内灌注灌浆料，将所述螺纹钢筋和所述梁组件焊接在一起，同时对角钢和钢板的连接部位进行焊接，完成所述防撞墙与所述桥面板的连接。

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