CN112281631A - 一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，所述脊骨梁截面主要由核心纵梁和后装挑臂两部分复合组成；上述两部分可同时采用节段拼装的预制混凝土构件，或部分预制拼装、部分现浇；所述结构体系在上述两部分基础上，还同时包含相应的各类纵横向接缝；所述结构体系的施工顺序为：首先完成一跨内的核心纵梁施工，后装挑臂则待该部分核心纵梁成型后再逐步施工。本发明的结构体系可加快施工速度，增加结构经济性，提升节段预制拼装混凝土桥梁的设计和施工关键技术，推动节段梁预制拼装技术的发展。

Description

一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系

技术领域

本发明属于桥梁构件及其施工技术领域，特别是一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系。

背景技术

随着经济社会的快速发展，国家提出建筑工业化，出台了系列文件明确要求大力发展装配式建筑。节段预制拼装的混凝土桥梁符合国家产业发展方向，同时具有绿色环保、环境和交通影响小、运输方便、施工快速、美观、耐久和全寿命费用低等诸多优点，近年来在国内铁路、公路、轨道交通以及市政工程中得到了广泛的推广和应用，取得了良好的使用效果。

目前常规节段拼装的预制混凝土大箱梁，一般在桥面较窄时采用单箱单室断面，当桥面较宽时，受到运输宽度和重量的制约，多采用分体式多箱断面，工程设备投入套数多，墩顶横梁施工难度大，工期较长、造价贵，景观效果也难以令人满意。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的宽桥幅节段预制混凝土梁的运输难、施工难、工期长、造价高等问题，提供一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，以达到加快施工速度、增加结构经济性、提升节段预制拼装混凝土桥梁的设计和施工关键技术、推动节段梁预制拼装技术的发展的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系及其施工方法，所述脊骨梁截面主要由核心纵梁和后装挑臂两部分复合组成，上述两部分可同时采用节段拼装的预制混凝土构件，或部分预制拼装、部分现浇；所述结构体系在上述两部分基础上，还同时包含相应的各类纵横向接缝；所述结构体系施工时，首先完成一跨/联内的核心纵梁施工，后装挑臂则待该部分核心纵梁成型后再逐步施工。

进一步地，所述的核心纵梁采用预应力混凝土或钢筋混凝土结构，其中的后装挑臂采用预应力混凝土结构、钢筋混凝土结构或钢混组合结构。

进一步地，所述节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系主要适用于梁式桥或斜拉桥等结构，优选的，适用于桥宽20m以上、单跨跨径30m以上的连续梁或连续刚构。

进一步地，所述核心纵梁构造，采用箱型、T型、π型或槽型断面，其中的箱型(或T型、π型、槽型)断面可以是单片构造，也可以由横向的多片同类结构组合而成。

进一步地，所述核心纵梁的宽度不应超过桥梁总宽度的2/3，优选的，可取桥梁总宽度的1/3-2/3。

进一步地，所述核心纵梁的施工，采用节段逐跨拼装、节段悬臂拼装、节段悬臂现浇或逐跨现浇等施工方法中的一种；所述节段逐跨拼装和逐跨现浇施工的梁式桥，适用跨径不超过60m，优选的，取35-55m。

进一步地，所述后装挑臂构造的单个挑臂节段由一片挑臂顶板和其下起支撑作用的一片或多片挑臂肋板或斜撑组成。

进一步地，所述后装挑臂施工，采用节段拼装或节段现浇两种施工方法中的一种；优选的，当核心梁段采用节段拼装施工时，后装挑臂采用对应的节段拼装施工。

进一步地，所述复合截面脊骨梁的施工，当所述核心纵梁采用预应力混凝土结构时，可采用全体内预应力束或体内预应力束+体外预应力束混合配束形式，钢束在施工过程中分批进行张拉。在拼装核心纵梁时应一次张拉全部纵向体外预应力束，可张拉部分纵向体内预应力束，形成稳定的连续体系；剩余纵向体内预应力束可在后装挑臂安装后张拉，以确保预应力效应有效扩散至后装挑臂。

进一步地，所述后装挑臂节段的纵横向接缝构造，纵横向接缝可细分为1)后装挑臂与核心梁顶板间的接缝、2)后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝、3)相邻两块后装挑臂顶板间的接缝。所述后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝宜顶部向箱梁结构中心线倾斜，内倾一定角度布置，接缝可紧贴核心纵梁腹板外侧，也可设于核心纵梁挑臂肋板(斜撑)，紧贴核心纵梁腹板时，核心纵梁腹板也应内倾布置,合适的倾斜角度范围约为5°-25°，不宜超过30°，优选的20°左右。

进一步地，所述纵横向接缝，其特征在于：可采用1)现浇钢筋混凝土的湿接缝、2)无现浇混凝土的干接缝或3)上述两种方式的混合式连接。

本发明提供的一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系及其施工方法，有益效果如下：

1、本发明提供一种由核心纵梁和后装挑臂两部分组成的复合截面，此类横向分段的主梁断面，具有节段尺寸小、重量轻的特点，能够在不破坏传统优选断面构型的前提上，实现宽幅桥梁的横向分段预制、运输及拼装，施工方便、受力合理、连接可靠。有效降低了主梁施工对机具设备的要求，同时特别适合运用于城市以及浅水区等运输能力受限的地域，可有效解决宽桥幅、大挑臂预制混凝土节段梁发展的技术难题。

2、本发明的复合截面脊骨梁桥在施工中先按照顺序形成核心纵梁体系，随后再在其基础上添加两侧挑臂，后装挑臂安装不影响主受力结构的施工进度，是一种高效的施工方法。

3、本发明的复合截面脊骨梁桥通过合理设计纵横向接缝，形成一种可靠的结构体系，使之拥有不逊于传统现浇梁的结构性能，整体受力较目前广泛采用的分离式多箱断面有明显优势。

4、本发明的复合截面脊骨梁桥结构体系，在构件节段及其连接层面具有多样化的选择，包括核心纵梁构造(如箱型断面、π型断面等)、核心纵梁施工工法(节段逐跨拼装、节段悬臂拼装、节段悬臂现浇或逐跨现浇)、核心纵梁纵向连接方式(干接或湿接)、核心纵梁与后装挑臂的连接方式(干接或湿接)、后装挑臂的结构形式(肋板或斜撑)、后装挑臂间的连接方式(干接或湿接)、后装挑臂的施工工法(大型架桥机或小型吊机结合桥面临时固定措施)等诸多方面，可以通过灵活组合，方便匹配各类工程的具体需求，适用于各类复杂断面，具有广泛的运用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧立面图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的核心纵梁采用单箱断面和后装挑臂采用混凝土肋板的应用实例横断面构造图；

图5为图4后装挑臂肋板的剖立面图；

图6为本发明的核心纵梁采用单箱断面和后装挑臂采用混凝土肋板的应用实例横断面钢束图；

图7为本发明的核心纵梁采用单箱断面和后装挑臂采用混凝土斜撑的应用实例横断面构造图；

图8为本发明的核心纵梁采用单箱断面和后装挑臂采用钢斜撑的应用实例横断面构造图。

图中：

核心纵梁1、后装挑臂2、核心纵梁节段的纵向接缝3、后装挑臂与核心梁顶板间的接缝4、后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝5、相邻两块后装挑臂顶板间的接缝6、挑臂顶板7、挑臂肋板8、挑臂斜撑9、桥面板横向钢束10、顶板纵向体内预应力束11、底板纵向体内预应力束12、纵向体外预应力束13。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

本实施例采用附图所示复合截面脊骨梁桥结构体系，其区别于现有技术在于：所述复合截面脊骨梁桥结构体系主要由核心纵梁1和后装挑臂2两部分组成，同时包含相应的各类纵横向接缝3、4、5、6。所述结构体系施工时，首先完成一跨/联内的核心纵梁1施工，后装挑臂2则待该部分核心纵梁1成型后再逐步施工。

在具体实施时,所述核心纵梁1采用逐跨拼装方法，架桥机起吊一联内的核心纵梁1节段，张拉纵向体外预应力束13，逐跨拼装形成连续结构后架桥机前移，再利用桥面吊机依次安装挑臂2，同时张拉桥面板横向钢束10、顶板纵向体内预应力束11及底板纵向体内预应力束12。

所述结构体系中核心纵梁1采用预应力混凝土或钢筋混凝土结构，后装挑臂2采用预应力混凝土结构、钢筋混凝土结构或钢混组合结构。

在具体实施时,所述核心纵梁1及后装挑臂2可采用预应力混凝土结构，混凝土标号C55，钢束采用高强度低松弛钢绞线，钢筋牌号HRB400，其中核心纵梁1采用体内预应力束+体外预应力束混合配束形式，后装挑臂2采用体内预应力束配束形式，挑臂顶板7通过桥面板横向钢束10与核心纵梁1连接。考虑核心纵梁1先行，后装挑臂2后拼接的施工顺序，钢束在施工过程中分批进行张拉，在逐跨拼装核心纵梁1时张拉核心纵梁1全部体外预应力束，形成稳定的连续体系；由于体内预应力束相对体外预应力束预应力效率更高，且距离后装挑臂2更近，因此核心纵梁1纵向体内预应力束可在后装挑臂2安装后张拉，确保其预应力效应能有效扩散至后装挑臂2，同时张拉后装挑臂2纵向体内预应力束及桥面板横向钢束，进而形成完整的复合截面脊骨梁结构。

所述结构体系主要适用于梁式桥或斜拉桥等结构，优选的，适用于桥宽20m以上、单跨跨径30m以上的连续梁或连续刚构。

在具体实施时,所述结构体系用于桥宽25.5m的预应力混凝土连续梁，对比目前常用的分离式双箱断面，复合截面脊骨梁桥的吊装节段宽度由12.2m降为10.4m、节段个数由32个降为15个，运输和安装效率均具有明显优势

所述核心纵梁1构造采用箱型、T型、π型或槽型断面，其中的箱型(或T型、π型、槽型)断面可以是单片构造，也可以由横向的多片同类结构组合而成；所述核心纵梁1宽度不应超过桥梁总宽度的2/3，优选的，可取桥梁总宽度的1/3-2/3。

在具体实施时,所述核心纵梁1采用锅底形整箱断面，单箱单室布置，核心纵梁1宽10.4m，约占桥梁总宽度的0.4倍。

所述核心纵梁1施工采用节段逐跨拼装、节段悬臂拼装、节段悬臂现浇或逐跨现浇等施工方法中的一种；所述节段逐跨拼装和逐跨现浇施工的梁式桥，适用跨径不超过60m，本例中取35-55m。

在具体实施时,所述核心纵梁1采用节段逐跨拼装，考虑逐跨施工的架桥机吊装能力(最大总吊重约1500t-1800t左右)后，采用单跨跨径50m的连续梁体系，对应一跨核心纵梁吊重约1450t。对比目前常用的分离式双箱断面，复合截面脊骨梁桥所需的吊装设备减少约50％。

所述后装挑臂2构造单个挑臂节段由一片挑臂顶板7和其下起支撑作用的一片或多片挑臂肋板8或斜撑9组成。

在具体实施时,所述后装挑臂2由一片挑臂顶板7和两片挑臂肋板8组成，单个后装挑臂2顺桥向长6m，横桥向宽7.7m，约33t重。

所述后装挑臂2施工采用节段拼装或节段现浇两种施工方法中的一种，优选的，当核心纵梁1采用节段拼装施工时，后装挑臂2采用对应的节段拼装施工。所述后装挑臂2节段的纵横向接缝构造可细分为1)后装挑臂与核心梁顶板间的接缝4、2)后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝5、3)相邻两块后装挑臂顶板间的接缝6。

在具体实施时,所述后装挑臂2与核心纵梁1顶板间的接缝4设置于核心纵梁1顶板加腋外侧；后装挑臂2肋板与核心纵梁1的接缝5设置于核心纵梁1挑臂肋板，接缝4下方，考虑结构抗剪性能及施工便捷性，接缝5向箱梁中心线方向内倾20°布置；相邻两块后装挑臂2顶板间设置一道接缝6，每6m一道。

所述纵横向接缝可采用1)现浇钢筋混凝土的湿接缝、2)无现浇混凝土的干接缝或3)上述两种方式的混合式连接。

在具体实施时,考虑核心纵梁1的预制节段采用干接缝匹配施工，为保证后装挑臂2标准化预制且方便调整现场拼装误差，所述后装挑臂2的纵横向接缝采用现浇钢筋混凝土湿接缝，后装挑臂2可设置一体化的预制侧模及底模构造，方便现场浇筑。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，所述脊骨梁截面主要由核心纵梁(1)和后装挑臂(2)两部分复合组成；上述两部分可同时采用节段拼装的预制混凝土构件，或部分预制拼装、部分现浇；所述结构体系在上述两部分基础上，还同时包含相应的各类纵横向接缝；所述结构体系的施工顺序为：首先完成一跨内的核心纵梁(1)施工，待核心纵梁(1)成型后再逐步施工后装挑臂(2)。

2.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的核心纵梁(1)为预应力混凝土或钢筋混凝土结构，其中的后装挑臂(2)为预应力混凝土结构、钢筋混凝土结构或钢混组合结构。

3.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系应用于梁式桥或斜拉桥等结构。

4.如权利要求3所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系应用于梁式桥时，其特征在于其中的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系应用于桥宽20m以上、单跨跨径30m以上的连续梁或连续刚构。

5.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的核心纵梁(1)构造采用箱型、T型、π型或槽型断面；所述箱型、T型、π型或槽型断面可以是单片构造，也可以由横向的多片同类结构组合而成。

6.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的核心纵梁(1)的宽度不应超过桥梁总宽度的2/3。

7.如权利要求6所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的核心纵梁(1)的宽度为桥梁总宽度的1/3-2/3。

8.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的核心纵梁(1)的施工采用节段逐跨拼装、节段悬臂拼装、节段悬臂现浇或逐跨现浇。

9.如权利要求8所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的节段逐跨拼装及逐跨现浇施工的梁式桥，适用跨径不超过60m。

10.如权利要求8所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的节段逐跨拼装及逐跨现浇施工的梁式桥，适用跨径为35-55m。

11.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的后装挑臂(2)构造的单个挑臂节段由一片挑臂顶板(7)和其下起支撑作用的一片或多片挑臂肋板(8)或挑臂斜撑(9)组成。

12.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的后装挑臂(2)的施工，采用节段拼装或节段现浇两种施工方法中的一种。

13.如权利要求10所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于当核心梁段采用节段拼装施工时，后装挑臂(2)采用对应的节段拼装施工。

14.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的复合截面脊骨梁施工过程中，当所述核心纵梁(1)采用预应力混凝土结构时，采用全体内预应力束或体内预应力束+体外预应力束混合配束形式，钢束在施工过程中分批进行张拉；在拼装核心纵梁(1)时应一次张拉全部纵向体外预应力束，可张拉部分纵向体内预应力束，形成稳定的连续体系；剩余纵向体内预应力束可在后装挑臂(2)安装后张拉，以确保预应力效应有效扩散至后装挑臂(2)。

15.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的后装挑臂(2)节段的纵横向接缝为后装挑臂与核心梁顶板间的接缝(4)、后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝(5)、或相邻两块后装挑臂(2)顶板间的接缝(6)。

16.如权利要求15所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝(5)宜顶部向箱梁结构中心线倾斜，内倾一定角度布置，接缝可紧贴核心纵梁腹板外侧，或设于核心纵梁挑臂肋板(斜撑)；紧贴核心纵梁腹板时，核心纵梁腹板内倾布置,其倾斜角度不超过30°。

17.如权利要求16所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的倾斜接缝(5)内倾角度为5°-25°。

18.如权利要求16所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的倾斜接缝(5)内倾角度为20°。

19.如权利要求1所述的节段预制复合截面脊骨梁桥结构体系，其特征在于其中的纵横向接缝为现浇钢筋混凝土的湿接缝、或无现浇混凝土的干接缝，或上述两种方式的混合式连接。

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