CN111877182B - 一种新型的多室连续uhpc箱梁桥上部结构施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,包括UHPC预制纵向分块中梁、UHPC预制纵向分块边梁、现浇UHPC接缝、预制钢连接件、剪力钉、预埋钢垫板、预埋螺栓、临时支座、永久支座、加劲横梁、现浇UHPC底板、现浇UHPC腹板、现浇UHPC顶板及加厚区、简支体系主梁、加劲横梁底板、主梁腹板。本发明的有益效果是:将多室UHPC箱梁进行纵向分块进行预制,在现场通过特制的连接件进行拼装连接,先形成若干块多室的简支箱梁,再在桥墩上通过特殊的浇筑方式,使箱梁结构由简支变为连续。结构质量优良、拼接可靠,受力性能、耐久性能良好,施工便捷,能大大缩短工期,节省桥下空间,非常适应于建设发展的需要。

Description

一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法
技术领域
本发明涉及一种箱梁桥的施工方法,具体为一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,属于桥墩处主梁与预制横梁的连接构造与施工技术领域。
背景技术
在城市桥梁中,由于预应力混凝土连续宽箱梁桥具有受力性能优异、整体性好、外形美观等优点,其常用于城市桥梁的修建当中。但由于宽箱梁整体体积较大、整体重量较重,无法进行预制吊装进行施工,目前主要采用的还是现场浇筑的施工方式,只存在小部分窄箱梁是通过预制拼装进行施工的。但随着城市的飞速发展,城市交通网络日渐复杂化,土地使用愈发紧张,现场浇筑的施工方法在城市桥梁的建设中存在的矛盾日益尖锐,其表现主要有如下几点:
1.施工占用城市用地,对周边环境影响较大:目前城市箱梁桥施工工序一般首先封闭或限制周边,然后再搭建支架进行现浇。若是在旧道路的基础上进行施工,则会限制周边的交通,影响附近的交通网络,交通秩序调整复杂,极容易引起堵车等交通问题以及交通事故等一系列安全问题,所以应尽量减少占用土地和限制的时间。
2.施工工期长:现浇连续箱梁需要在施工场地进行钢筋绑扎、模板搭设、混凝土浇筑等一系列工序,且混凝土需现场养护,强度形成时间长,故导致施工工期长。
3.施工质量控制问题大:现浇连续箱梁质量控制是施工过程的难题,处理不当会出现许多问题,比如混凝土干缩导致的裂纹、预应力张拉过程中出现的钢绞丝断折和滑丝现象以及梁底混凝土外观缺陷等,严重的如模架和支承体系的原因引起的安全事故。
UHPC更适用于工厂预制:超高性能混凝土(UHPC:Ultra-High PerformanceConcrete)是过去三十年中最具创新性的水泥基材料。UHPC作为无机超高性能新材料,具有优异的强度、韧性和耐久性,使其能够以更薄的尺寸获得更高的强度。非常适用于城市箱梁桥的施工当中。且UHPC在工厂预制时热养护到位,成形后期UHPC收缩为零,且工厂预制工期短,仅需热养护2天和常温养护2天便可达到强度;结合以上UHPC具有的特性,相比现场浇筑施工,更适用于预制拼装施工。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,将多室UHPC箱梁进行纵向分块进行预制,在现场通过特制的连接件进行拼装连接,先形成若干块多室的简支箱梁,再在桥墩上通过特殊的浇筑方式,使箱梁结构由简支变为连续。结构质量优良、拼接可靠,受力性能、耐久性能良好,施工便捷,能大大缩短工期,节省桥下空间,非常适应于建设发展的需要。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,其结构包括UHPC预制纵向分块中梁、UHPC预制纵向分块边梁以及预制钢连接件;所述UHPC预制纵向分块中梁和UHPC预制纵向分块边梁构成简支体系主梁,所述UHPC预制纵向分块中梁和UHPC预制纵向分块边梁在工厂预制时,其翼缘内侧设有预埋钢垫板和预埋螺栓,所述UHPC预制纵向分块中梁与UHPC预制纵向分块边梁之间以及UHPC预制纵向分块中梁与UHPC预制纵向分块中梁之间均采用预埋螺栓通过预制钢连接件栓接并浇筑UHPC湿接缝进行拼接,所述简支体系主梁与桥墩之间设置有加劲横梁,所述加劲横梁与简支体系主梁之间留有的缝隙处浇筑有现浇UHPC底板、现浇UHPC腹板以及现浇UHPC顶板及加厚区,所述加劲横梁的底部浇筑有加劲横梁底板,所述加劲横梁的两侧浇筑有主梁腹板;
其施工工法包括以下步骤:
步骤一、完成下部结构施工后,在桥墩两侧搭设与箱梁底等宽,与支座顶等高的满堂支架,通过吊车将预制的UHPC预制纵向分块中梁和UHPC预制纵向分块边梁逐一吊装至指定位置;
步骤二、拼装时,两梁之间安装预制钢连接件,在梁预埋螺栓处进行栓接,连接后再用现浇UHPC接缝填充底板间预留的齿口缝以及顶板处带齿口的“T”型缝,完成多室箱梁横向的预制拼装,形成若干段简支体系的多室箱梁;
步骤三、待现浇缝强度形成后,将70cm厚的预制加劲横梁吊装至桥墩中间,在加劲横梁与简支箱梁之间架设模板并绑扎钢筋,用UHPC现场浇筑形成现浇UHPC底板和现浇UHPC腹板,待强度形成后再进行顶板浇筑,顶板浇筑高出梁高5cm并向桥梁纵向两侧延伸50cm的现浇UHPC顶板及加厚区,用以优化连续梁支座顶板处负弯矩区的受力性能;
步骤四、待整体达到预期强度后,撤去临时支座并安装永久支座,完成简支变连续的体系转换。
作为本发明再进一步的方案:所述UHPC预制纵向分块中梁和UHPC预制纵向分块边梁采用纵向分块方式进行混合连接。
作为本发明再进一步的方案:所述加劲横梁与简支体系主梁之间通过浇筑现浇UHPC底板、现浇UHPC腹板以及现浇UHPC顶板及加厚区,待强度全部成型后则完成简支变连续体系转换为空心式现浇段的设计。
作为本发明再进一步的方案:所述预埋螺栓的螺栓头采用六边形帽头。
作为本发明再进一步的方案:每一组所述预埋钢垫板和预埋螺栓在主梁上缘内侧和下缘内侧的间距不同,下缘内侧的预埋钢垫板和预埋螺栓布置采用6m一组,上缘内侧布置采用3m一组。
作为本发明再进一步的方案:所述钢连接件在钢材厂加工预制,钢连接件由一块尺寸840mm*400mm*10mm的底板,3块尺寸840mm*70mm*6mm,倒角40mm*60mm的加劲肋及六根剪力钉组成,剪力钉焊接在底板加劲肋另一侧,用以在浇筑UHPC接缝时与之形成整体,底板开孔,孔径与预埋螺栓直径对应。
本发明的有益效果是:该新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法设计合理:
1、受力性能好,自重轻:本发明所用的材料为超高性能混凝土,其具有超强的抗拉/压强度及优良的韧性,采用UHPC进行施工,与普通混凝土施工相比,在保证强度相同的情况下可以减小箱梁的高度和厚度,减少箱梁体积,从而可减轻结构自重,提高结构的受力性能;
2、耐久性强:超高性能混凝土较普通混凝土比,具有更高的耐久性及稳定性,利用超高性能混凝土制成的多室连续箱梁也具有更好的耐久性与稳定性,使用年限长,避免后期维护;
3、施工快捷:UHPC具有在热养护条件下能快速形成强度的特点,在工厂预制时可以热养护2天再常温养护2天便可达到要求强度,但如果采用现浇施工,直接在常温下养护需要28天。故采用预制拼装的施工方式更加快捷方便,缩短施工周期;
4、降低施工技术要求:由于多室箱梁采用了纵向分块,吊装主梁时可分块吊装进行安装连接,对于较宽的多室箱梁桥,打破了由于吊机吊装能力不足及梁体自身强度不够的原因而无法进行预制拼装施工的瓶颈,降低了吊机吊装的要求,同时也提升了施工的安全性;
5、施工质量容易保障:UHPC由于水灰比较大,在养护过程中混凝土收缩明显,但主梁采用工厂预制,养护条件能够得到保障,避免混凝土收缩的影响,进而能够保障施工的整体质量。
综上所述,与传统的现浇混凝土连续箱梁施工方法相比,本发明所设计的分块预制拼装多室UHPC连续箱梁桥的施工方法具有明显的优势,能更好地适应城市桥梁的建设与使用的各项要求。
附图说明
图1为本发明UHPC多室箱梁纵向分块梁拼装示意图;
图2为图1纵梁连接处细部结构示意图;
图3为本发明纵向分块UHPC中梁立体图;
图4为本发明纵向分块UHPC边梁立体图;
图5为本发明连接件构造图;
图6为图5的俯视图;
图7为本发明体系转换加劲横梁与主梁现浇处俯视图;
图8为图7的I-I断面图;
图9为图7的II-II断面图。
图中:1、UHPC预制纵向分块中梁,2、UHPC预制纵向分块边梁,3、现浇UHPC接缝,4、预制钢连接件,5、剪力钉,6、预埋钢垫板,7、预埋螺栓,8、临时支座,9、永久支座,10、加劲横梁,11、现浇UHPC底板,12、现浇UHPC腹板,13、现浇UHPC顶板及加厚区,14、简支体系主梁,15、加劲横梁底板,16、主梁腹板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~9,一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,其结构包括UHPC预制纵向分块中梁1、UHPC预制纵向分块边梁2以及预制钢连接件4;所述UHPC预制纵向分块中梁1和UHPC预制纵向分块边梁2构成简支体系主梁14,所述UHPC预制纵向分块中梁1和UHPC预制纵向分块边梁2在工厂预制时,其翼缘内侧设有预埋钢垫板6和预埋螺栓7,所述UHPC预制纵向分块中梁1与UHPC预制纵向分块边梁2之间以及UHPC预制纵向分块中梁1与UHPC预制纵向分块中梁1之间均采用预埋螺栓7通过预制钢连接件4栓接并浇筑UHPC湿接缝3进行拼接,所述简支体系主梁14与桥墩之间设置有加劲横梁10,所述加劲横梁10与简支体系主梁14之间留有的缝隙处浇筑有现浇UHPC底板11、现浇UHPC腹板12以及现浇UHPC顶板及加厚区13,所述加劲横梁10的底部浇筑有加劲横梁底板15,所述加劲横梁10的两侧浇筑有主梁腹板16;
其施工工法包括以下步骤:
步骤一、完成下部结构施工后,在桥墩两侧搭设与箱梁底等宽,与支座顶等高的满堂支架,通过吊车将预制的UHPC预制纵向分块中梁1和UHPC预制纵向分块边梁2逐一吊装至指定位置;
步骤二、拼装时,两梁之间安装预制钢连接件4,在梁预埋螺栓7处进行栓接,连接后再用现浇UHPC接缝3填充底板间预留的齿口缝以及顶板处带齿口的“T”型缝,完成多室箱梁横向的预制拼装,形成若干段简支体系的多室箱梁;
步骤三、待现浇缝强度形成后,将70cm厚的预制加劲横梁10吊装至桥墩中间,在加劲横梁10与简支箱梁之间架设模板并绑扎钢筋,用UHPC现场浇筑形成现浇UHPC底板11和现浇UHPC腹板12,待强度形成后再进行顶板浇筑,顶板浇筑高出梁高5cm并向桥梁纵向两侧延伸50cm的现浇UHPC顶板及加厚区13,用以优化连续梁支座顶板处负弯矩区的受力性能;
步骤四、待整体达到预期强度后,撤去临时支座8并安装永久支座9,完成简支变连续的体系转换。
进一步的,在本发明实施例中,所述UHPC预制纵向分块中梁1和UHPC预制纵向分块边梁2采用纵向分块方式进行混合连接,便于施工,且连接处安全可靠。
进一步的,在本发明实施例中,所述加劲横梁10与简支体系主梁14之间通过浇筑现浇UHPC底板11、现浇UHPC腹板12以及现浇UHPC顶板及加厚区13,待强度全部成型后则完成简支变连续体系转换为空心式现浇段的设计,空心式的现浇段能有效减轻梁体自重,并减轻UHPC收缩对梁体的影响,改善受力性能。
进一步的,在本发明实施例中,所述预埋螺栓7的螺栓头采用六边形帽头,以防止其在构件内产生相对滑动。
进一步的,在本发明实施例中,每一组所述预埋钢垫板6和预埋螺栓7在主梁上缘内侧和下缘内侧的间距不同,下缘内侧的预埋钢垫板6和预埋螺栓7布置采用6m一组,上缘内侧布置采用3m一组,上缘内侧较下缘内侧布置更为密集主要是由于待主梁拼接完成后,上翼缘将成为拼装箱梁箱室的上顶板,将直接作用车辆荷载,故进行加固。
进一步的,在本发明实施例中,所述钢连接件4在钢材厂加工预制,钢连接件4由一块尺寸840mm*400mm*10mm的底板,3块尺寸840mm*70mm*6mm,倒角40mm*60mm的加劲肋及六根剪力钉5组成,剪力钉5焊接在底板加劲肋另一侧,用以在浇筑UHPC接缝时与之形成整体,底板开孔,孔径与预埋螺栓7直径对应,该连接件重量较轻,可进行人工搬运及安装。
工作原理:在使用该新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法时,将多室连续UHPC箱梁桥的主梁沿纵向分块,分成若干段UHPC预制纵向分块中梁1和UHPC预制纵向分块边梁2,分别在工厂里进行预制,梁段预制的同时,在其拼接处留下一道现浇缝并在梁翼缘端部的内侧沿纵向每隔一段距离设置预埋钢垫板6和预埋螺栓7,将预制梁纵向两端顶板留出一定长度进行现浇以对梁体体系转换时进行加固。预制完成后通过运梁车运到施工场地。完成下部结构施工后,在桥墩两侧搭设与箱梁底等宽,与支座顶等高的满堂支架,通过吊车将UHPC预制纵向分块中梁1和UHPC预制纵向分块边梁2梁逐一吊装至指定位置。拼装时,两梁之间安装预制的钢连接件4,在梁预留螺栓7处进行栓接,连接后再用UHPC现浇填充底板间预留的现浇齿口缝以及顶板处带齿口的“T”型缝,完成多室箱梁横向的预制拼装,形成若干段简支体系的多室箱梁。待现浇缝强度形成后,将一定厚度的预制加劲横梁10吊装至桥墩中间,在加劲横梁与简支箱梁之间架设模板并绑扎钢筋,用UHPC现场浇筑形成底板与腹板,待强度形成后再浇筑顶板并加厚,用以优化连续梁支座顶板处负弯矩区的受力性能,完成简支变连续的体系转换,完成多室连续UHPC箱梁的施工。本发明具有施工便捷、施工周期短、结构轻巧可靠等优点,可广泛运用于各种条件下多室连续箱梁施工。
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 (2)

1.一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,其结构包括UHPC预制纵向分块中梁(1)、UHPC预制纵向分块边梁(2)以及预制钢连接件(4);其特征在于:所述UHPC预制纵向分块中梁(1)和UHPC预制纵向分块边梁(2)构成简支体系主梁(14),所述UHPC预制纵向分块中梁(1)和UHPC预制纵向分块边梁(2)在工厂预制时,其翼缘内侧设有预埋钢垫板(6)和预埋螺栓(7),所述UHPC预制纵向分块中梁(1)与UHPC预制纵向分块边梁(2)之间以及UHPC预制纵向分块中梁(1)与UHPC预制纵向分块中梁(1)之间均采用预埋螺栓(7)通过预制钢连接件(4)栓接并浇筑UHPC湿接缝(3)进行拼接,所述简支体系主梁(14)与桥墩之间设置有加劲横梁(10),所述加劲横梁(10)与简支体系主梁(14)之间留有的缝隙处浇筑有现浇UHPC底板(11)、现浇UHPC腹板(12)以及现浇UHPC顶板及加厚区(13),所述加劲横梁(10)的底部浇筑有加劲横梁底板(15),所述加劲横梁(10)的两侧浇筑有主梁腹板(16);
其施工工法包括以下步骤:
步骤一、完成下部结构施工后,在桥墩两侧搭设与箱梁底等宽,与支座顶等高的满堂支架,通过吊车将预制的UHPC预制纵向分块中梁(1)和UHPC预制纵向分块边梁(2)逐一吊装至指定位置;
步骤二、拼装时,两梁之间安装预制钢连接件(4),在梁预埋螺栓(7)处进行栓接,连接后再用现浇UHPC接缝(3)填充底板间预留的齿口缝以及顶板处带齿口的“T”型缝,完成多室箱梁横向的预制拼装,形成若干段简支体系的多室箱梁;
步骤三、待现浇缝强度形成后,将70cm厚的预制加劲横梁(10)吊装至桥墩中间,在加劲横梁(10)与简支箱梁之间架设模板并绑扎钢筋,用UHPC现场浇筑形成现浇UHPC底板(11)和现浇UHPC腹板(12),待强度形成后再进行顶板浇筑,顶板浇筑高出梁高5cm并向桥梁纵向两侧延伸50cm的现浇UHPC顶板及加厚区(13),用以优化连续梁支座顶板处负弯矩区的受力性能;
步骤四、待整体达到预期强度后,撤去临时支座(8)并安装永久支座(9),完成简支变连续的体系转换;
所述UHPC预制纵向分块中梁(1)和UHPC预制纵向分块边梁(2)采用纵向分块方式进行混合连接;所述加劲横梁(10)与简支体系主梁(14)之间通过浇筑现浇UHPC底板(11)、现浇UHPC腹板(12)以及现浇UHPC顶板及加厚区(13),待强度全部成型后则完成简支变连续体系转换为空心式现浇段的设计;所述预埋螺栓(7)的螺栓头采用六边形帽头;每一组所述预埋钢垫板(6)和预埋螺栓(7)在主梁上缘内侧和下缘内侧的间距不同,下缘内侧的预埋钢垫板(6)和预埋螺栓(7)布置采用6m一组,上缘内侧布置采用3m一组。
2.根据权利要求1所述的一种新型的多室连续UHPC箱梁桥上部结构施工方法,其特征在于:所述钢连接件(4)在钢材厂加工预制,钢连接件(4)由一块尺寸840mm*400mm*10mm的底板,3块尺寸840mm*70mm*6mm,倒角40mm*60mm的加劲肋及六根剪力钉(5)组成,剪力钉(5)焊接在底板加劲肋另一侧,用以在浇筑UHPC接缝时与之形成整体,底板开孔,孔径与预埋螺栓(7)直径对应。
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