CN112458879A - 一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁及其施工方法，组合梁包括预制主梁节段，相邻的预制主梁节段通过纵向连接段连接形成主梁结构，相邻的主梁结构通过横向连接段连接形成桥跨结构；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；相邻顶板对接焊接，相邻底板和腹板对接后螺栓紧固连接，顶板上设有纵向连接钢构件，相邻纵向连接钢构件对接焊接。纵向连接钢构件设有圆孔，圆孔内穿入第一钢筋，混凝土板四周伸出第二钢筋，第一钢筋和第二钢筋之间现浇纵向连接段湿接缝；相邻混凝土板之间现浇横向连接段湿接缝。分段预制钢混组合梁，运输及吊装方便；采用栓焊混连避免了底板仰焊，施工方便。

Description

一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁及其施工方法。

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栓焊混连的分段预制装配式组合梁及其施工方法，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：一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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；

相邻的两个顶板相互对接且焊接固定，相邻的底板和腹板相互对接且通过连接板以及高强螺栓紧固连接，每个所述顶板上均设置有两个纵向连接钢构件，两个所述纵向连接钢构件的一端预埋固定于所述混凝土板内，其中一个纵向连接钢构件的另一端伸向相邻顶板的上方，并与相邻顶板上方对应设置的纵向连接钢构件对接后焊接固定，另一个纵向连接钢构件的另一端与相邻顶板上对应伸出的纵向连接钢构件对接后焊接固定；

所述纵向连接钢构件上设置有圆孔，所述圆孔内穿入有横向分布在顶板上方的第一钢筋，所述混凝土板内包含有横向及纵向分布的第二钢筋，所述第二钢筋的两端伸出于所述混凝土板；于所述第一钢筋和所述第二钢筋之间现浇纵向连接段湿接缝以形成纵向连接段；于相邻的混凝土板之间的第二钢筋现浇横向连接段湿接缝以形成横向连接段。

作为上述方案的改进，所述纵向连接钢构件为槽钢，所述槽钢的底部与顶板焊接固定。

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。

一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁的施工方法，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，焊接相邻的顶板与纵向连接钢构件；

S3、拆除上述临时墩；

S4、于纵向连接钢构件的圆孔内穿入第一钢筋并与混凝土板外伸的第二钢筋连接，最后浇筑所述纵向连接段湿接缝与所述横向连接段湿接缝。

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栓焊混连，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，再配合纵向连接钢构件与顶板焊接，焊接完成后可以拆除纵向连接段下方的临时墩，大大减小了对下方道路的交通干扰。同时，纵向连接钢构件内设圆孔，穿入第一钢筋后形成PBL结构，可在装配化施工的前提下有效地将预制主梁节段与混凝土板后浇连成整体，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为栓焊混连的分段预制装配式组合梁的俯视图；

图2为栓焊混连的分段预制装配式组合梁的横向剖面示意图；

图3为预制主梁节段的剖面示意图；

图4为预制主梁节段的俯视图；

图5为主梁结构设有横梁的剖面示意图。

具体实施方式

参照图1至图5，本发明一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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。

相邻的两个顶板11相互对接且焊接固定，相邻的底板13和腹板12相互对接且通过连接板50以及高强螺栓紧固连接，每个顶板11上均设置有两个纵向连接钢构件40，两个纵向连接钢构件40的一端预埋固定于混凝土板20内，其中一个纵向连接钢构件40的另一端伸向相邻顶板11的上方，并与相邻顶板11上方对应设置的纵向连接钢构件40对接后焊接固定，另一个纵向连接钢构件40的另一端与相邻顶板11上对应伸出的纵向连接钢构件40对接后焊接固定。纵向连接钢构件40上设置有圆孔41，圆孔41内穿入有横向分布在顶板11上方的第一钢筋，混凝土板20内包含有横向及纵向分布的第二钢筋21，第二钢筋21的两端伸出于混凝土板20。

预制主梁节段之间通过焊接和螺栓连接两种方式实现组合装配。然后在第一钢筋和第二钢筋21之间现浇纵向连接段湿接缝60以形成纵向连接段；在相邻的混凝土板20之间的第二钢筋21现浇横向连接段湿接缝70以形成横向连接段。通过施工纵向连接段湿接缝60将相邻的预制主梁节段连成目标跨度的主梁结构；通过施工横向连接段湿接缝70将多个主梁结构连成整体形成桥跨结构。

将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栓焊混连，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，单个腹板12上方设置两个纵向连接钢构件40。纵向连接钢构件40为槽钢，槽钢的底部与顶板11焊接固定，进一步将相邻的两个预制主梁节段连接成一体。

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。

顶板11加宽，使得主梁结构的受压面积增大，再配合纵向连接钢构件40与顶板11焊接，焊接完成后可以拆除纵向连接段下方的临时墩，大大减小了对下方道路的交通干扰。同时，纵向连接钢构件40内设圆孔41，穿入第一钢筋后形成PBL结构，可在装配化施工的前提下有效地将预制主梁节段与混凝土板20后浇连成整体，简化了施工。

一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁的施工方法，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，吊装预制主梁节段，焊接相邻的顶板11与纵向连接钢构件40；此时预制主梁节段将通过底板13、腹板12栓接及顶板11、纵向连接钢构件40焊接将其自重荷载传递至相邻的预制主梁节段。

S3、拆除上述临时墩；

S4、于纵向连接钢构件40的圆孔41内穿入第一钢筋并与混凝土板20外伸的第二钢筋21连接，最后浇筑纵向连接段湿接缝60与横向连接段湿接缝70。

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)

1.一种栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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；

相邻的两个顶板相互对接且焊接固定，相邻的底板和腹板相互对接且通过连接板以及高强螺栓紧固连接，每个所述顶板上均设置有两个纵向连接钢构件，两个所述纵向连接钢构件的一端预埋固定于所述混凝土板内，其中一个纵向连接钢构件的另一端伸向相邻顶板的上方，并与相邻顶板上方对应设置的纵向连接钢构件对接后焊接固定，另一个纵向连接钢构件的另一端与相邻顶板上对应伸出的纵向连接钢构件对接后焊接固定；

所述纵向连接钢构件上设置有圆孔，所述圆孔内穿入有横向分布在顶板上方的第一钢筋，所述混凝土板内包含有横向及纵向分布的第二钢筋，所述第二钢筋的两端伸出于所述混凝土板；于所述第一钢筋和所述第二钢筋之间现浇纵向连接段湿接缝以形成纵向连接段；于相邻的混凝土板之间的第二钢筋现浇横向连接段湿接缝以形成横向连接段。

2.根据权利要求1所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，其特征在于：所述纵向连接钢构件为槽钢，所述槽钢的底部与顶板焊接固定。

3.根据权利要求2所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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任一项所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁，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所述的栓焊混连的分段预制装配式组合梁的施工方法，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，焊接相邻的顶板与纵向连接钢构件；

S3、拆除上述临时墩；

S4、于纵向连接钢构件的圆孔内穿入第一钢筋并与混凝土板外伸的第二钢筋连接，最后浇筑所述纵向连接段湿接缝与所述横向连接段湿接缝。

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。

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