CN112411353A - 一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁及施工方法，钢混组合梁包括预制主梁节段、纵向连接段及横向连接段，预制主梁节段包括钢梁、混凝土板及剪力连接件，钢梁包括顶板、底板及腹板；相邻的底板和腹板通过连接板及第一螺栓紧固连接，相邻的顶板通过连接板及第二螺栓紧固连接，第二螺栓的尾部穿过顶板上方的连接板后向上延伸，延伸部分螺接有第一螺母和第二螺母，第一螺母用于锁紧顶板；在纵向连接段处通过纵向连接段湿接缝实现相邻预制主梁节段的连接；在横向连接段处通过横向连接段湿接缝实现相邻主梁结构的连接。分段预制钢混组合梁，运输及吊装方便；采用全栓连接避免了底板仰焊，施工方便。

Description

一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，我国各省市的交通、市政基础设施建设逐渐进入高潮，进而涌现出一大批工程量大、建设周期长的项目。

对于市政桥梁项目，由于多跨越市区，传统的现浇施工极易导致施工区域通行能力骤降，影响道路的交通畅通与安全，甚至时常出现交通中断，极大地影响了居民的工作生活。此外，传统现浇现场作业量大、建造效率低、整体能耗高，且扰民现象严重。而装配式桥梁通过构件工业化制造、装配化施工，可显著加快施工进度、减小对既有交通的干扰，且有利于环境保护。

钢混组合梁通过剪力连接件将混凝土桥面板与钢梁连接成整体，利用钢梁受拉以及混凝土桥面板受压，发挥了各自的材料优势，是一种竞争力强的桥梁结构，且易将其设计为装配式构件，现场施工便捷。

现阶段常用的装配式钢混组合梁的设计方法是将主梁设置为纵向通长的大构件，现场浇筑纵向湿接缝。这种方式虽然施工速度快，但是由于在城市中运输、吊装受限，桥梁跨径通长较小。如长沙湘府路快速化改造项目中钢混组合梁的跨径为30m，小跨径钢混组合梁的用钢量较大，不利于充分发挥钢混组合梁的结构优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，包括若干预制主梁节段、纵向连接段以及横向连接段，相邻的所述预制主梁节段通过纵向连接段连接形成主梁结构，相邻的所述主梁结构通过横向连接段连接形成桥跨结构；所述预制主梁节段包括钢梁、混凝土板以及若干剪力连接件，所述钢梁包括顶板、底板以及连接在顶板与底板之间的腹板，所述混凝土板位于所述顶板上方，若干所述剪力连接件的一端浇筑固定于混凝土板内，另一端焊接固定在所述顶板上；

相邻的底板和腹板对接后通过连接板以及第一螺栓紧固连接，相邻的顶板对接后通过连接板以及第二螺栓紧固连接，所述第二螺栓由下至上穿过顶板，所述第二螺栓的头部抵顶在顶板下方的连接板上，所述第二螺栓的尾部穿过顶板上方的连接板并向上延伸，所述第二螺栓的尾部螺接有第一螺母和第二螺母，所述第一螺母拧紧后与顶板上方的连接板抵顶，所述第二螺母螺接在第二螺栓延伸的部位，所述第二螺母停留在纵向连接段；

在所述纵向连接段处通过纵向连接段湿接缝实现相邻所述预制主梁节段的连接；在所述横向连接段处通过横向连接段湿接缝实现相邻主梁结构的连接。

作为上述方案的改进，所述混凝土板内包含有横向及纵向分布的钢筋，所述钢筋的两端伸出于所述混凝土板，所述钢筋分别伸向至纵向连接段以及横向连接段。

作为上述方案的改进，所述顶板在两端处的宽度大于中间的宽度。

作为上述方案的改进，所述预制主梁节段数量为3个，位于中间的为中梁，连接在中梁两端的为边梁。

作为上述方案的改进，所述中梁中间位置的底部设置有第一加强肋。

作为上述方案的改进，在所述边梁的底部开设有长孔。

作为上述方案的改进，所述中梁的底部沿轴向设置有第二加强肋。

作为上述方案的改进，所述预制主梁节段之间设置有横梁。

一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、预制所述预制主梁节段；

S2、在纵向连接段的下方设置临时墩，吊装所述预制主梁节段，通过螺栓连接完成相邻预制主梁节段的拼接；

S3、在第二螺栓的尾部拧入第二螺母，连接混凝土板的钢筋并浇筑纵向连接段湿接缝与横向连接段湿接缝。

S4、拆除上述临时墩。

作为上述方案的改进，在步骤S1中，预制位于主梁结构中间部分的预制主梁节段时，利用反力架固定在该预制主梁节段两端的梁顶，在预制主梁节段的底部设置千斤顶并施加顶升力，当顶升力达到预定值后置换成跨中梁底支承，随后浇筑钢梁顶部的混凝土板。

本发明的有益效果是：

将常规纵向通长的预制钢混组合梁纵向分段，解决了大节段难以运输及吊装的问题，有利于提高桥梁跨径、充分发挥钢混组合梁的结构优势，且施工快速、便捷，可实现工业化生产、分段运输、装配化施工、缩短交通干扰时间。预制主梁节段间采用全栓连接，避免了底板仰焊可能造成的焊接质量问题，也方便了施工。顶板加宽，使得主梁结构的受压面积增大，可以做到栓接完成后拆除临时墩，大大减小了对下方道路的交通干扰。第二螺栓不仅实现了顶板之间的紧固，还可将钢梁与混凝土后浇段连成整体，避免了该位置栓钉的设置，简化了施工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁的俯视图；

图2为纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁的横向剖面示意图；

图3为预制主梁节段的横向剖面示意图；

图4为第二螺栓紧固顶板的连接示意图；

图5为预制主梁节段的俯视图；

图6为主梁结构间设有横梁的剖面示意图。

具体实施方式

参照图1至图6，本发明一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，包括若干预制主梁节段、纵向连接段以及横向连接段，相邻的预制主梁节段通过纵向连接段连接形成目标跨度的主梁结构，相邻的主梁结构通过横向连接段连接形成桥跨结构。

具体地，预制主梁节段包括钢梁10、混凝土板20以及若干剪力连接件30，钢梁10包括顶板11、底板13以及连接在顶板11与底板13之间的腹板12，混凝土板20位于顶板11上方，若干剪力连接件30的一端浇筑固定于混凝土板20内，另一端焊接固定在顶板11上。其中，钢梁10可以是工字型钢或者槽钢。

相邻的底板13和腹板12对接后通过连接板50以及第一螺栓41紧固连接，第一螺栓41为普通螺栓。相邻的顶板11对接后通过连接板50以及第二螺栓42紧固连接，第二螺栓42为加长螺栓，第二螺栓42由下至上穿过顶板11，第二螺栓42的头部抵顶在顶板11下方的连接板50上，所述第二螺栓42的尾部穿过顶板11上方的连接板50并向上延伸，第二螺栓42的尾部螺接有第一螺母43和第二螺母44，所述第一螺母43拧紧后与顶板11上方的连接板50抵顶，所述第二螺母44螺接在第二螺栓42延伸的部位，所述第二螺母44停留在纵向连接段。

在纵向连接段处通过纵向连接段湿接缝60实现相邻所述预制主梁节段的连接；在所述横向连接段处通过横向连接段湿接缝70实现相邻主梁结构的连接，进而形成桥跨结构。

优选地，混凝土板20内包含有横向及纵向分布的钢筋21，钢筋21的两端伸出于混凝土板20。钢筋21分别伸向至纵向连接段以及横向连接段，钢筋21可垂直穿插于安装有第二螺栓42的区域，方便钢筋21与第二螺栓42连接后施工纵向连接段湿接缝60，进而实现相邻预制主梁节段连接形成主梁结构。

第二螺栓42不仅实现了顶板11之间的紧固，还可将钢梁10与混凝土后浇段连成整体，避免了该位置栓钉的设置，简化了施工。其中螺接在第二螺栓42下方的第一螺母43用于顶板11的连接，位于上方的第二螺母44用于抵抗后浇混凝土的拔出力，第二螺栓42的本体部分则用于抵抗后浇混凝土的水平力。在第一螺母43与连接板50之间以及第二螺栓42的螺栓头与连接板50之间设置垫片，以保证紧固效果。

主梁结构主要的制造放在了预制厂，有利于保证工程质量，适用于较大跨径的钢混组合梁，具有良好的技术经济效益及广阔的应用前景。常规纵向通长的预制钢混组合梁纵向分段，解决了大节段难以运输及吊装的问题，有利于提高桥梁跨径、充分发挥钢混组合梁的结构优势，且施工快速、便捷，可实现工业化生产、分段运输、装配化施工、缩短交通干扰时间。预制主梁节段间采用全栓连接，避免了底板13仰焊可能造成的焊接质量问题，也方便了施工。

优选地，为提高结构稳定性、增加受压区域面积，顶板11在两端处的宽度设置成大于中间的宽度。预制主梁节段两端的顶板11加宽，必要时可适当加厚，顶板11的加宽区域上方同样设置有剪力连接件30。顶板11加宽，使得主梁结构的受压面积增大，可以做到栓接完成后拆除临时墩，大大减小了对下方道路的交通干扰。

作为优选，为了将纵向连接段避开跨中正弯矩最大位置，预制主梁节段数量设置为3个，位于中间的为中梁，连接在中梁两端的为边梁。

为进一步提高材料利用率、增大预弯弯矩，加长中梁的制造长度，并在中梁中部梁底位置设置第一加劲肋。钢梁10采用槽形截面以提高其抗扭转、抗畸变性能，并在边梁的底板13开长孔以减少钢材用量，中梁的底部沿轴向设置有第二加强肋以提高预弯过程中结构稳定性。

在预制主梁节段之间设置横梁80。具体地，横梁80设置于边梁与中梁连接区域两侧下方，其中边梁上设置1道，中梁上设置2道。

一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、预制所述预制主梁节段；

S2、在纵向连接段的下方设置临时墩，吊装所述预制主梁节段，通过螺栓连接完成相邻预制主梁节段的拼接；

S3、在第二螺栓42的尾部拧入第二螺母44，连接混凝土板20的钢筋21并浇筑纵向连接段湿接缝60与横向连接段湿接缝70。

S4、完成预制主梁节段栓接后，其自重荷载传递至相邻的预制主梁节段，之后拆除上述临时墩。

在步骤S1中，预制位于主梁结构中间部分的预制主梁节段时，利用反力架固定在该预制主梁节段两端的梁顶，在预制主梁节段的底部设置千斤顶并施加顶升力，当顶升力达到预定值后置换成跨中梁底支承，随后浇筑钢梁10顶部的混凝土板20。

对于预制主梁节段数量为3段时，将预制中梁设置为预弯结构，以适应中梁较大的正弯矩，有利于充分发挥材料性能；预制边梁弯矩小，因此不进行预弯，节省了预制费用。

预制主梁节段满足工程建筑模数协调，有利于工业化大规模生产，横向连接段湿接缝70的宽度可调节，适用于变宽段的应用。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：包括若干预制主梁节段、纵向连接段以及横向连接段，相邻的所述预制主梁节段通过纵向连接段连接形成主梁结构，相邻的所述主梁结构通过横向连接段连接形成桥跨结构；所述预制主梁节段包括钢梁、混凝土板以及若干剪力连接件，所述钢梁包括顶板、底板以及连接在顶板与底板之间的腹板，所述混凝土板位于所述顶板上方，若干所述剪力连接件的一端浇筑固定于混凝土板内，另一端焊接固定在所述顶板上；

相邻的底板和腹板对接后通过连接板以及第一螺栓紧固连接，相邻的顶板对接后通过连接板以及第二螺栓紧固连接，所述第二螺栓由下至上穿过顶板，所述第二螺栓的头部抵顶在顶板下方的连接板上，所述第二螺栓的尾部穿过顶板上方的连接板并向上延伸，所述第二螺栓的尾部螺接有第一螺母和第二螺母，所述第一螺母拧紧后与顶板上方的连接板抵顶，所述第二螺母螺接在第二螺栓延伸的部位，所述第二螺母停留在纵向连接段；

在所述纵向连接段处通过纵向连接段湿接缝实现相邻所述预制主梁节段的连接；在所述横向连接段处通过横向连接段湿接缝实现相邻主梁结构的连接。

2.根据权利要求1所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：所述混凝土板内包含有横向及纵向分布的钢筋，所述钢筋的两端伸出于所述混凝土板，所述钢筋分别伸向至纵向连接段以及横向连接段。

3.根据权利要求2所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：所述顶板在两端处的宽度大于中间的宽度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：所述预制主梁节段数量为3个，位于中间的为中梁，连接在中梁两端的为边梁。

5.根据权利要求4所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：所述中梁中间位置的底部设置有第一加强肋。

6.根据权利要求5所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：在所述边梁的底部开设有长孔。

7.根据权利要求6所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：所述中梁的底部沿轴向设置有第二加强肋。

8.根据权利要求4所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁，其特征在于：所述预制主梁节段之间设置有横梁。

9.一种如权利要求1所述的纵向分段栓接的预制装配式钢混组合梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预制所述预制主梁节段；

S2、在纵向连接段的下方设置临时墩，吊装所述预制主梁节段，通过螺栓连接完成相邻预制主梁节段的拼接；

S3、在第二螺栓的尾部拧入第二螺母，连接混凝土板的钢筋并浇筑纵向连接段湿接缝与横向连接段湿接缝。

S4、拆除上述临时墩。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：在步骤S1中，预制位于主梁结构中间部分的预制主梁节段时，利用反力架固定在该预制主梁节段两端的梁顶，在预制主梁节段的底部设置千斤顶并施加顶升力，当顶升力达到预定值后置换成跨中梁底支承，随后浇筑钢梁顶部的混凝土板。

Images