CN111893861A - 一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥及其施工方法，其斜拉桥包括主梁，主梁包括塔梁固结区、梁端区、钢桁腹区，塔梁固结区处设置有主塔，主塔、主梁之间设置有斜拉索，主梁钢桁腹区包括混凝土顶板和混凝土底板，混凝土顶板、混凝土底板之间设置有钢桁腹。其施工方法：包括以下步骤：拼装钢桁腹节段；主塔、主梁之间挂设斜拉索并完成初张拉；以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土顶板；以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土底板；养护混凝土顶板、混凝土底板；横向缓粘结预应力钢束张拉；进行下一节段施工。本发明拓宽了传统混凝土部分斜拉桥的地震工况适用性，在高烈度震区的大跨度桥梁中具有较广阔的应用前景。

Description

一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥及其施工方法
技术领域
本发明属于桥梁跨越体系领域，具体涉及一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥及其施工方法。
背景技术
混凝土部分斜拉桥是一种桥梁常用结构，一般通过在连续梁或刚构上设置桥塔及斜拉索来提高结构的承载能力，混凝土主梁为主要受力构件，斜拉索为辅助受力构件，有效塔高一般为主跨的1/8~1/12。该桥型主梁自重较大，当主跨度较大且位于高烈度震区时，其地震响应很大，需要设置超大吨位的减隔震支座，且桥墩、基础等下部结构规模很大，经济性不合理。同时混凝土主梁横向预应力一般采用常规钢绞线，张拉后需要对预应力孔道进行灌浆封闭，当位于寒冷地区时，灌浆质量控制难度大。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥及其施工方法。
本发明的技术方案是：一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，包括主梁，所述主梁包括塔梁固结区、梁端区、钢桁腹区，所述塔梁固结区处设置有主塔，所述主塔、主梁之间设置有斜拉索，所述主梁钢桁腹区包括混凝土顶板和混凝土底板，所述混凝土顶板、混凝土底板之间设置有连接二者的钢桁腹。
更进一步的，所述钢桁腹为钢桁架，所述钢桁腹与混凝土顶板、混凝土底板之间通过钢混结合构造相结合。
更进一步的，所述主梁上设置有锚拉耳板，所述斜拉索与锚拉耳板通过钢锚箱相连。
更进一步的，所述钢桁腹包括位于上方的上弦杆和位于下方的下弦杆，所述上弦杆、下弦杆之间设置有传力用的腹杆。
更进一步的，所述上弦杆采用艹型杆件，其上端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土顶板中通过结合构造进行锚固。
更进一步的，所述下弦杆采用艹型杆件，其下端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土底板中通过结合构造进行锚固。
更进一步的，所述上弦杆上端两肢钢板在斜拉索吊点处向上延伸，延伸钢板穿过混凝土顶板，所述延伸钢板探出混凝土顶板的部分作为锚拉耳板与斜拉索通过钢锚箱相连。
更进一步的，所述上端两肢钢板与混凝土顶板的上表面垂直。
更进一步的，所述上端两肢钢板上布置有PBL键开孔，所述PBL键钢筋从上述穿孔中通过。
一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥的施工方法：包括以下步骤：
ⅰ.拼装钢桁腹节段
ⅱ.主塔、主梁之间挂设斜拉索并完成初张拉
ⅲ.以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土顶板
ⅳ.以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土底板
ⅴ.养护混凝土顶板、混凝土底板
ⅵ.横向缓粘结预应力钢束张拉
ⅶ.进行下一节段施工。
本发明采用钢桁腹作为混凝土顶板、混凝土底板之间的传力构件及支撑，将混凝土腹板承受的内力转化为桁架弦杆、腹杆的内力；并在斜拉索与上弦杆理论交点处设置横梁并在横梁及顶、底板内设置缓粘结预应力钢束，既加强了主梁的横向作用、降低整体板厚、减轻梁重，又避免了在寒冷地区开展常规预应力孔道压浆带来的质量控制难题；同时通过在传统部分斜拉桥基础上适当增加塔高来提高结构的整体刚度。本发明具有主梁自重轻、跨越能力大、抗震性能好、抗风能力强、构造简明、施工便捷等优点。
本发明拓宽了传统混凝土部分斜拉桥的地震工况适用性，在高烈度震区的大跨度桥梁中具有较广阔的应用前景。
附图说明
图1 是本发明的立面结构示意图；
图2 是本发明中单片钢桁腹立面结构示意图；
图3 是本发明中上弦杆、下弦杆的装配放大图；
图4 是本发明斜拉索与上弦杆连接处侧面布置示意图；
图5 是本发明中塔梁固结区的结构示意图；
图6 是本发明中梁端区的结构示意图；
其中：
1 混凝土顶板 2 钢桁腹
3 混凝土底板 4 主塔
5 斜拉索 6 塔梁固结区
7 梁端区 8 钢混结合构造
9 锚拉耳板 10 钢锚箱
2-1上弦杆 2-2腹杆
2-3下弦杆。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~6所示，一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，包括主梁，所述主梁包括塔梁固结区6、梁端区7、钢桁腹区，所述塔梁固结区6处设置有主塔4，所述主塔4、主梁之间设置有斜拉索5，所述主梁包括混凝土顶板1和混凝土底板3，所述混凝土顶板1、混凝土底板3之间设置有连接二者的钢桁腹2。
所述钢桁腹2为钢桁架，所述钢桁腹2与混凝土顶板1、混凝土底板3之间通过钢混结合构造8相固定。
所述主梁上设置有锚拉耳板9，所述斜拉索5与锚拉耳板9通过钢锚箱10相连。
所述钢桁腹2包括位于上方的上弦杆2-1和位于下方的下弦杆2-3，所述上弦杆2-1、下弦杆2-3之间设置有连接传力用的腹杆2-2。
所述上弦杆2-1采用“艹”型杆件，其上端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土顶板1中通过结合构造8进行锚固。
所述下弦杆2-3采用“艹”型杆件，其下端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土底板3中通过结合构造8进行锚固。
所述上弦杆2-1上端两肢钢板与混凝土顶板1的上表面垂直。
所述上弦杆2-1上端两肢钢板上布置有PBL键开孔，所述PBL键钢筋从上述穿孔中通过。
所述下弦杆2-3下端两肢钢板上布置有PBL键开孔，所述PBL键钢筋从上述穿孔中通过。
优选的，所述钢桁腹上弦杆2-1与混凝土顶板1结合部、下弦杆2-3与混凝土底板3结合部均为PBL键和圆柱头栓焊钉组成的双重剪力键，所述PBL键布置在结合部弦杆的竖板上，所述圆柱头栓焊钉布置在结合部弦杆的水平板上。
所述顶板1在斜拉索5与上弦杆2-3理论交点处设置梯形断面横梁，横梁内设置缓粘结预应力钢绞线，以加强桥面板吊点处横向受力。
所述顶板1、所述底板3内横向设置缓粘结预应力钢绞线，以加强桥面板横向受力。
所述上弦杆2-1为直线形式、所述下弦杆2-3部分为直线，部分为曲线形式。
又一实施例
一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，包括主梁，所述主梁包括塔梁固结区6、梁端区7、钢桁腹区，所述塔梁固结区6处设置有主塔4，所述主塔4、主梁之间设置有斜拉索5，所述主梁包括混凝土顶板1和混凝土底板3，所述混凝土顶板1、混凝土底板3之间设置有连接二者的钢桁腹2。
所述钢桁腹2为钢桁架，所述钢桁腹2与混凝土顶板1、混凝土底板3之间通过钢混结合构造8相固定。
所述主梁上设置有锚拉耳板9，所述斜拉索5与锚拉耳板9通过钢锚箱10相连。
所述钢桁腹2包括位于上方的上弦杆2-1和位于下方的下弦杆2-3，所述上弦杆2-1、下弦杆2-3之间设置有连接传力用的腹杆2-2。
所述上弦杆2-1采用“艹”型杆件，其上端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土顶板1中通过结合构造8进行锚固。
所述下弦杆2-3采用“艹”型杆件，其下端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土底板3中通过结合构造8进行锚固。
优选的，所述上弦杆2-1上端两肢钢板在斜拉吊点处向上延伸，所述向上延伸钢板穿过混凝土顶板1，所述延伸钢板探出混凝土顶板1的部分作为锚拉耳板9通过钢锚箱10与斜拉索5相连。
所述上弦杆2-1上端两肢钢板与混凝土顶板1的上表面垂直。
所述上弦杆2-1上端两肢钢板上布置有PBL键开孔，所述PBL键钢筋从上述穿孔中通过。
所述下弦杆2-3下端两肢钢板上布置有PBL键开孔，所述PBL键钢筋从上述穿孔中通过。
优选的，所述钢桁腹上弦杆2-1与混凝土顶板1结合部、下弦杆2-3与混凝土底板3结合部均为PBL键和圆柱头栓焊钉组成的双重剪力键，所述PBL键布置在结合部弦杆的竖板上，所述圆柱头栓焊钉布置在结合部弦杆的水平板上。
所述顶板1在斜拉索5与上弦杆2-3理论交点处设置梯形断面横梁，横梁内设置缓粘结预应力钢绞线，以加强桥面板吊点处横向受力。
所述顶板1、所述底板3内横向设置缓粘结预应力钢绞线，以加强桥面板横向受力。
所述下弦杆2-3为以直代曲形式。
所述钢桁腹2的桁高根据结构受力需要确定。钢桁腹2采用的桁式、主桁片数不限于附图显示。
所述梁型体系可根据需要采用连续梁体系或刚构体系。
所述主梁包括塔梁固结区6、梁端区7。所述上弦杆2-1、下弦杆2-3均采用埋入式与塔梁固结区6、梁端区7结合。
所述混凝土顶板1、混凝土底板3相向面处对应形成凸起部，所述钢混结合构造8设置在凸起部中。
所述凸起部的截面形状为梯形状。
所述主塔4与主梁固结，主塔4的有效塔高为主跨度的1/6~1/8，有利于发挥拉索的提升作用，降低梁高。
一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥的施工方法：包括以下步骤：
ⅰ.拼装钢桁腹节段
ⅱ.主塔、主梁之间挂设斜拉索并完成初张拉
ⅲ.以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土顶板
ⅳ.以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土底板
ⅴ.养护混凝土顶板、混凝土底板
ⅵ.横向缓粘结预应力钢束张拉
ⅶ.进行下一节段施工。
本发明采用钢桁腹作为混凝土顶板、混凝土底板之间的连接，将其承受的内力转化为弦杆、腹杆的内力。并通过增加塔高来提高拉索对主梁的提升作用，本发明具有主梁自重轻、跨越能力大、抗震性能好、抗风能力强等优点。
本发明拓宽了传统混凝土部分斜拉桥的地震工况适用性，在高烈度震区的大跨度桥梁中具有较广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，包括主梁，其特征在于：所述主梁包括塔梁固结区（6）、梁端区（7）、钢桁腹区，所述塔梁固结区（6）处设置有主塔（4），所述主塔（4）、主梁之间设置有斜拉索（5），所述主梁钢桁腹区包括混凝土顶板（1）和混凝土底板（3），所述混凝土顶板（1）、混凝土底板（3）之间设置有连接二者的钢桁腹（2）。
2.根据权利要求1所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述钢桁腹（2）为钢桁架，所述钢桁腹（2）与混凝土顶板（1）、混凝土底板（3）之间通过钢混结合构造（8）相结合。
3.根据权利要求2所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述主梁上设置有锚拉耳板（9），所述斜拉索（5）与锚拉耳板（9）通过钢锚箱（10）相连。
4.根据权利要求3所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述钢桁腹（2）包括位于上方的上弦杆（2-1）和位于下方的下弦杆（2-3），所述上弦杆（2-1）、下弦杆（2-3）之间设置有传力用的腹杆（2-2）。
5.根据权利要求4所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述上弦杆（2-1）采用艹型杆件，其上端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土顶板（1）中通过结合构造（8）进行锚固。
6.根据权利要求5所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述下弦杆（2-3）采用艹型杆件，其下端两肢钢板及水平板形成锚固部，所述锚固部插入到混凝土底板（3）中通过结合构造（8）进行锚固。
7.根据权利要求6所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述上弦杆（2-1）上端两肢钢板在斜拉索吊点处向上延伸，延伸钢板穿过混凝土顶板（1），所述延伸钢板探出混凝土顶板（1）的部分作为锚拉耳板（9）与斜拉索（5）通过钢锚箱（10）相连。
8.根据权利要求5所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述上端两肢钢板与混凝土顶板（1）的上表面垂直。
9.根据权利要求5所述的一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥，其特征在于：所述上端两肢钢板上布置有PBL键开孔，所述PBL键钢筋从上述穿孔中通过。
10.一种钢桁腹式混凝土组合梁的部分斜拉桥的施工方法：其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）拼装钢桁腹节段
（ⅱ）主塔、主梁之间挂设斜拉索并完成初张拉
（ⅲ）以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土顶板
（ⅳ）以钢桁腹节段作为现浇平台的支撑浇筑混凝土底板
（ⅴ）养护混凝土顶板、混凝土底板
（ⅵ）横向缓粘结预应力钢束张拉
（ⅶ）进行下一节段施工。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113737656A (zh) * 2021-09-15 2021-12-03 中铁一局集团有限公司 一种盖梁预应力钢束与斜拉索协同张拉的施工方法

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