CN112458925A - 一种节段预制梁结构及其拼装组合桥梁的施工方法 - Google Patents

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CN112458925A CN202011393617.6A CN202011393617A CN112458925A CN 112458925 A CN112458925 A CN 112458925A CN 202011393617 A CN202011393617 A CN 202011393617A CN 112458925 A CN112458925 A CN 112458925A
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卢冠楠
管义军
程咏春
杨元海
李利军
曾祥纪
徐栋
鲜正洪
虞辉
孙世英
邓少华
邢树彬
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Abstract

本发明公开了一种节段预制梁结构及其拼装组合桥梁的施工方法,所述节段预制梁结构,为I形梁,其包括直立的腹板、设置在腹板上侧的上翼缘以及设置在腹板下侧的马蹄;每段节段预制梁结构均包括一中块件、两端块件和至少为两块且对称分布在中块件与端块件之间的次中块件;各块件之间均通过组合式剪力键及预应力钢束纵向拼装连接。所述拼装组合桥梁的施工方法包括将节段预制梁结构拼装之后再吊装组合和在架桥机上分别拼装组合桥梁的主梁和侧梁,然后拼装预制横隔板和预制桥面底板,形成组合桥梁。本发明桥梁结构造价经济,施工速度快,质量容易控制,可节省大量的施工临时场地、模板和人工,具有非常好的经济效益、社会效益和推广价值。

Description

一种节段预制梁结构及其拼装组合桥梁的施工方法
技术领域
本发明涉及一种节段预制梁结构及其拼装组合桥梁的施工方法。
背景技术
从我国举世闻名的赵州桥到现在大跨径的跨海大桥,我国桥梁的发展日益成熟,于此同时装配式技术在桥梁中的应用也得到了迅猛的发展。装配式技术,是指以工厂生产为主的构件制造方式取代现场建造方式,即提前预制好桥梁各构件,然后运输到现场装配成桥梁。装配式技术在桥梁中的应用具有非常多的优点,例如,桥梁各构件可产业化、标准化生产,构件质量稳定;将桥梁各部件提前预制,然后运输到现场进行拼装,可使效率最大化,并且能明显缩短工期,便于施工等等。
目前装配式桥梁主要采用箱梁结构梁和T形整体预制梁。然而这两种梁结构均体积巨大、梁体笨重,不仅对梁台基座承载力要求高,而且由于梁体尺寸较长,存放或运输时容易变形,不便于生产、运输和储存。其中,箱梁结构梁存在装配拼接技术难度大,对施工精度和施工条件要求高等问题,而T形整体预制梁由于预制件的体积和重量巨大,在装配拼接时需要非常大的施工作业场地及多种大型的运输及吊装用机械设备,施工成本高。另外,由于箱梁结构梁和T形整体预制梁的整体梁跨距较大,装配过程中容易存在对接错位,给后期的投入使用留下安全隐患。此外,箱梁结构还存在周边排水系统不畅的缺点;而T形整体预制梁为宽翼板整体预制T形结构,其吊装就位后需现浇翼缘板横向湿接缝和横隔板进行连接,这种连接薄弱,存在收缩裂缝多、质量难以控制等问题,严重时会削弱T梁横向之间的连接,影响桥体的整体性和稳定性。上述这些因素都成为限制装配式桥梁发展的新问题,亟待研究解决。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提出一种节段预制梁结构及其拼装组合桥梁的施工方法,将桥梁的主梁和侧梁分段预制成标准化块件,利用组合式剪力键将各标准化块件纵向拼接成整体,并且采用预制横隔板和预应力钢束张拉形成空间受力体系,拼装成组合桥梁。具体技术方案如下:
首先,本发明提供一种节段预制梁结构,该节段预制梁结构为I形梁,其包括直立的腹板,设置在腹板上侧的上翼缘以及设置在腹板下侧的马蹄;每段节段预制梁结构均包括一中块件、两端块件和至少为两块且对称分布在中块件与端块件之间的次中块件;各块件之间均通过组合式剪力键及预应力钢束纵向拼装连接。
前述的节段预制梁结构,所述组合式剪力键设置在各块件的接触端面上,包括位于腹板上的抗剪大键齿和位于马蹄及上翼缘上的定位键齿;所述抗剪大键齿和定位键齿均包括相互匹配的凸型键齿和凹型键齿;所述中块件的两个端面均为凹型键齿,与中块件接触的两次中块件端面为凸型键齿,两端块件与次中块件接触的端面也为凸型键齿,各键齿之间通过结构胶粘结在一起。
优选的,所述组合式剪力键内部配设有端部加强筋,该端部加强筋包括纵向分布的抗剪钢筋,与抗剪钢筋交织的横向分布筋,以及环向设置的加强箍筋;所述抗剪钢筋延伸入抗剪大键齿的凸型键齿内,其附近还敷设加强锚固筋。
前述的节段预制梁结构,所述中块件、次中块件和端块件其内均设有多个拼接后对应连通的预应力管道,各块件内的预应力管道端面处均设有密封圈;所述预应力管道包括分布在腹板内的多个主预应力管道、分布在马蹄内的副预应力管道、以及分布在上翼缘上的辅助预应力管道;所述预应力钢束穿过预应力管道张拉将各块件纵向串联起来。
优选的,所述主预应力管道为3~4个,其分布在腹板的中轴线平面内,且各主预应力管道之间的间距自中块件中部的梁底向端块件端部的梁顶逐步增大;所述副预应力管道为2个,其以腹板中轴线平面对称纵向平直分布在马蹄内;所述辅助预应力管道为1个,其沿上翼缘的中轴线纵向平直设置;所述预应力钢束N为5~6束,包括自上至下依次穿过主预应力管道的3~4束,穿过两副预应力管道的2束,以及穿过辅助预应力管道的1束。
前述的节段预制梁结构,所述中块件、次中块件和端块件,各块件的上面还均设有用于加强与桥面连接的桥面板连接筋;各块件的上翼缘两侧均设有用于搭放预制桥面底板的凹台;所述中块件和次中块件的中部还均设有中隔板,所述端块件的两个端部设有端隔板,所述中隔板和端隔板内均设有与预制横隔板连接的横向钢束;所述端块件的端还设有锚具垫板,用于锚固预应力钢束。
其次,本发明还提供两种前述的节段预制梁结构拼装组合桥梁的施工方法,其中一种是将节段预制梁结构拼装之后再吊装组合,另一种是在架桥机上分别拼装组合桥梁的主梁和侧梁,然后拼装预制横隔板和预制桥面底板,形成组合桥梁。
第一种拼装施工方法具体包括如下步骤:
M1-1确定施工方案:根据设计要求,确定组合桥梁的拼装施工方案,同时根据施工环境温度选用相应型号的结构胶;
M1-2块件处理:准备好待拼接的节段预制梁结构的各块件,标上标号,并清理各块件的端面,防止张拉预应力时引起局部应力集中造成混凝土面的破损;
M1-3对接试拼:将预制梁结构的各块件,按标号顺序摆放,进行初步对位试拼接,并用仪器进行调试,确保线形;
M1-4预留作业空间:试拼符合要求后估算涂胶量,并锁定拼装角度将各块件纵向平移,预留出涂胶及安装密封圈的作业空间;
M1-5安装密封圈:在各块件相接触端面的各预应力管道口处贴上密封圈,防止涂胶时胶液进入预应力管道;
M1-6涂抹结构胶:根据估算的涂胶量,将结构胶各组分倒入容器内,搅拌均匀后涂刮在各块件的拼接端面上;
M1-7穿设钢束:按设计要求,将各预应力钢束穿在相应的预应力管道内,将各块件纵向串联起来,以便进行正式定位拼接;
M1-8张拉预应力:首先张拉部分预应力,使节段预制梁结构各块件之间收拢、压紧,并刮净拼缝处的溢胶;待结构胶固化后张拉全部预应力,对节段预制梁结构各块件施加永久预应力,将节段预制梁结构各块件正式定位拼接;
M1-9压浆封固:张拉预应力完成后,对各预应力管道压浆,同时将预应力钢束封固在端块件的锚具垫板上;待压浆凝固强度达到设计强度后,形成完整的预制梁;
M1-10吊装组合:将拼装好的预制梁结构吊装在建好的桥梁墩台上,作为组合桥梁的主梁和侧梁,将预制横隔板通过横向钢束连接在主梁和侧梁之间的中隔板和端隔板上,然后安装预制桥面底板,最后铺设桥面、护栏及相关设施,完成整个组合桥梁的拼装施工。
作为优选的技术方案的,步骤M1-8中,所述张拉预应力为张拉位于各块件上翼缘内的辅助预应力钢束和位于马蹄内的副预应力钢束,其中辅助预应力钢束上的应力值达到设计值的100%;副预应力钢束上的应力值达到设计值的12.5~20%,使结合面上下均匀受压且压应力控制在0.3~0.5Mpa;所述张拉永久应力为张拉位于腹板内的主预应力钢束,使各钢束的上的应力值均达到设计值的100%,同时补齐副预应力钢束上的应力值达到设计值的100%。
第二种拼装施工方法具体包括如下步骤:
M2-1确定施工方案:根据设计要求,确定组合桥梁的拼装施工方案,同时根据施工环境温度选用相应型号的结构胶;
M2-2块件处理:准备好待拼接的节段预制梁结构的各块件,标上标号,并清理各块件的端面,防止张拉预应力时引起局部应力集中造成混凝土面的破损;
M2-3安装第一端块件:按标号将第一块端块件通过架桥机吊装在桥梁相应位置处,并将其设有锚具垫板的一端放置在桥梁墩台上;
M2-4安装次中/中块件:按标号将与第一块端块件连接的次中块件吊到架桥机上,将密封圈安装在第一端块件与次中块件连接端面的各预应力管道口处,并分别涂抹结构胶;将短钢筋穿过两块件预应力管道,施加临时预应力,使该次中块件与第一块端块件收拢、压紧,并刮净拼缝处的溢胶;待结构胶固化后,再按前述的方法按标号依次吊装连接剩余的次中块件及中块件;
M2-5安装另一端块件:待次中及中块件均吊装后,将最后的一块端块件吊到架桥机上,安装密封圈及涂抹结构胶后将各预应力钢束穿入对应的预应力管道内,施加临时预应力,使该端块件与其相邻的次中块件收拢、压紧,刮净拼缝处的溢胶,待结构胶固化;
M2-6张拉预应力:按照设计要求顺序依次张拉各预应力钢束,使其上的应力值达到设计值的100%,完成节段预制梁结构各块的拼接;
M2-7压浆封固:张拉应力完成后,对各预应力管道压浆,同时将预应力钢束N封固在端块件的锚具垫板上;待压浆凝固强度达到设计强度后,形成完整的节段预制梁,作为组合桥梁的主梁和侧梁;
M2-8吊装组合:将预制横隔板吊装在主梁和侧梁之间的中隔板和端隔板上并作连接,然后安装预制桥面底板,最后铺设桥面、护栏及相关设施,完成整个组合桥梁的拼装施工。
作为优选的技术方案的步骤M2-4中,所述施加预应力为粗钢筋临时预应力;步骤M2-5中,所述施加预应力为结构永久预应力钢束。
本发明具备的有益效果如下:
首先,本发明节段预制梁结构制成标准化预制块件,并通过组合式剪力键、结构胶、预应力钢束将各块件纵向拼装连接成整体,作为组合桥梁的主梁和侧梁,实现了预制桥梁预制件小型化,便于生产、运输和储存;更是大大减少施工场地及大型吊装机械的使用,节省大量的施工成本。
其次,本发明节段预制梁结构各块件之间的组合式剪力键不仅包括抗剪大键齿还设有定位键齿,其在拼装组合过程中能将各块件之间精准定位拼装,加之节段预制梁结构块件较小,大大降低装配拼接技术难度和对施工精度、施工条件的要求。并且组合式剪力键内设加强筋,抗剪大键齿内配设抗剪钢筋;另外,本发明在节段预制梁结构各块件中合理分布的预应力钢束张拉形成受力体系加之结构胶,大大加强各块件之间的连接性,提高节段预制梁结构的整体性及刚度。
本发明节段预制梁结构拼装形成的组合桥梁,主梁和侧梁以节段预制梁结构形成拼接,其内的预应力钢束纵向张拉;再以预制横隔板和预制桥面底板连接在主梁和侧梁之间中隔板及上翼缘的凹台处,形成整个空间受力体系,加强桥梁的整体性;且避免现有T形整体预制梁吊装就位后现浇翼缘板横向湿接缝和横隔板连接的弊端。
另外,本发明施工方法简单可行,施工速度快,施工质量容易控制,可节省大量的施工临时场地、模板和人工。经实践,节段预制拼装组合梁每个项目平均可节省施工预制临时场地10亩,运输综合成本降低10%,可节省人工、模板等费用15%,综合造价可节省约10%。
此外,本发明通过将梁体预制成块件拼接,并将横隔板和桥底板均预制化,减少现场浇筑施工,进一步提高桥梁施工速度,并能适应于严重缺水地区和水泥材料匮乏地区的使用,拓展了装配桥梁的使用范围,具有良好的经济、社会效益及极高的推广价值。
附图说明
图1为本发明节段预制梁结构的示意图;
图2为本发明的中块件及其两个端面结构示意图;
图3为本发明的次中块件及其两个端面结构示意图;
图4为本发明的端块件及其两个端面结构示意图;
图5为本发明的端部加强筋配筋示意图;
图6为本发明节段预制梁结构拼装组合桥梁的跨中横断面示意图。
图中:1、中块件;2、端块件;3、次中块件;4、抗剪大键齿;5、定位键齿;6、端部加强筋;601、抗剪钢筋;602、横向分布筋;603、加强箍筋;604、加强锚固筋;7、预应力管道;701、主预应力管道;702、副预应力管道;703、辅助预应力管道;N、预应力钢束;N1、N2、 N3、主预应力钢束;N4、副预应力钢束;N5、辅助预应力钢束;8、桥面板连接筋;9、预制桥面底板;10、凹台;11、中隔板;12、端隔板;13、预制横隔板;14、横向钢束;15、锚具垫板;16、主梁;17、侧梁;18、桥面;19、护栏。
具体实施方式
下面将结合实施例及附图,对本发明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较佳实施例,而不是全部的实施例,亦并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
实施例1
本实施例是一种节段预制梁结构,如图1至图5所示,该节段预制梁结构为I形梁,其包括直立的腹板,设置在腹板上侧的上翼缘以及设置在腹板下侧的马蹄;每段节段预制梁结构均包括一中块件1、两端块件2和至少为两块的次中块件3;所述次中块件3优选为两块或四块,其对称分布在中块件1与端块件2之间。各块件长度均为3~8m,块件之间均通过组合式剪力键及预应力钢束N纵向拼装连接,从而将各块件拼接成一段跨径为20~40m长的完整节段预制梁,作为组合桥梁的主梁和侧梁,实现了预制桥梁预制件小型化,便于生产、运输和储存;更是大大减少施工场地及大型吊装机械的使用,节省大量的施工成本。
本实施例所述的节段预制梁结构,所述组合式剪力键设置在各块件的接触端面上,包括位于腹板上的抗剪大键齿4和位于马蹄及上翼缘上的定位键齿5;所述抗剪大键齿为1~3个,齿高40~90cm,齿深10~20cm;所述定位键齿为两个,马蹄及上翼缘上各一个,齿深5~10cm;定位键齿的齿高及齿深均小于抗剪大键齿4。本实施例中所述抗剪大键齿4和定位键齿5均包括相互匹配的凸型键齿和凹型键齿;所述中块件1的两个端面均为凹型键齿,与中块件1接触的两次中块件3端面为凸型键齿,两端块件2与次中块件3接触的端面也为凸型键齿,各键齿之间通过结构胶粘结在一起。所述组合式剪力键内部优选配设有端部加强筋6,该端部加强筋6进一步优选包括纵向分布的抗剪钢筋601,与抗剪钢筋601交织的横向分布筋602,以及环向设置的加强箍筋603;所述抗剪钢筋601延伸入抗剪大键齿4的凸型键齿内,且所述抗剪钢筋601附近还可以敷设加强锚固筋604,以加强键合的连接强度。
本实施例中,所述中块件1、次中块件3和端块件2其内均设有多个拼接后对应连通的预应力管道7,各块件内的预应力管道7端面处均设有密封圈;所述预应力管道7包括分布在腹板内的多个主预应力管道701、分布在马蹄内的副预应力管道702、以及分布在上翼缘上的辅助预应力管道703;所述预应力钢束N穿过预应力管道7张拉将各块件纵向串联起来,以保证各块件拼接后张拉应力达到桥梁设计要求。作为优选的实施方案的,所述主预应力管道701为3~4个,其分布在腹板的中轴线平面内,且各主预应力管道701之间的间距自中块件1中部的梁底向端块件2端部的梁顶逐步增大;所述副预应力管道702为2个,其以腹板中轴线平面对称纵向平直分布在马蹄内;所述辅助预应力管道703为1个,其沿上翼缘的中轴线纵向平直设置;所述预应力钢束N与预应力管道数相对应为5~6束,其中主预应力钢束为3~4束。本实施例中预应力钢束N为5束,包括自上至下依次穿过主应力管道的主预应力钢束N1、N2、N3,穿过两副预应力管道702的副预应力钢束N4,以及穿过辅助预应力管道703的辅助预应力钢束N5。
此外,本实施例所述的节段预制梁结构,所述中块件1、次中块件3和端块件2,各块件的上面均设有用于加强与桥面连接的桥面板连接筋8;各块件的上翼缘两侧均设有用于搭放预制桥面底板9的凹台10;所述中块件1和次中块件3的中部还均设有中隔板11,所述端块件2的两个端部设有端隔板12,所述中隔板11和端隔板12内均设有与预制横隔板13连接的横向钢束14;所述端块件2的端还设有锚具垫板15,用于锚固预应力钢束,便于后期的桥梁拼装组合。
实施例2
本实施例是一种用实施例1所述的节段预制梁结构拼装组合桥梁的施工方法,如图6所示。该施工方法是将节段预制梁结构拼装之后再吊装组合成桥梁,具体包括如下步骤:
M1-1确定施工方案:根据设计要求,确定组合桥梁的拼装施工方案,同时根据施工环境温度选用相应型号的结构胶。本实施例节段预制梁跨径为20m,共包括5各块件,包括一中块件1、两端块件2、两次中块件3,各块件长均为4m。本实施例施工方案是将节段预制梁结构在桥下拼装之后再吊装在建好的桥墩上,形成组合桥梁的主梁16和侧梁17;再将预制横隔板13和将预桥面底板9安装在主梁和侧梁之间,最后铺设桥面18、护栏19,及其他设施。首先是节段预制梁结构拼装:
M1-2块件处理:准备好待拼接的节段预制梁结构的各块件(一中块件1、两端块件2、两次中块件3),标上标号(例如:D1、C1、Z、C2、D2),并清理各块件的端面,防止张拉预应力时引起局部应力集中造成混凝土面的破损。
M1-3对接试拼:将预制梁结构的各块件,按标号顺序摆放(D1→C1→Z→C2→D2),进行初步对位试拼接,并用仪器进行调试,确保线形。
M1-4预留作业空间:试拼符合要求后估算涂胶量,并锁定拼装角度将各块件纵向平移,预留出涂胶及安装密封圈的作业空间。
M1-5安装密封圈:在各块件相接触端面的各预应力管道7口处贴上密封圈,防止涂胶时胶液进入预应力管道7;
M1-6涂抹结构胶:根据估算的涂胶量,将结构胶各组分倒入容器内,搅拌均匀后涂刮在各块件的拼接端面上。
M1-7穿设钢束:按设计要求,将各预应力钢束穿在相应的预应力管道7内,将各块件纵向串联起来,以便进行正式定位拼接。
M1-8张拉应力:本实施例中,各块件的应力通道7为5个,包括分布在腹板的中轴线平面内的3个主预应力管道701、以腹板中轴线平面对称纵向平直分布在马蹄内的2个副预应力管道702、以及沿上翼缘的中轴线纵向平直设置的辅助预应力管道703;对应的各应力通道7内的预应力钢束为5束,包括自上至下依次穿过主应力管的道3束主预应力钢束N1、N2、N3,穿过两副预应力管道702的副预应力钢束N4,以及穿过辅助预应力管道703的辅助预应力钢束N5。在其他实施例中应力通道的数量和预应力钢束的数量可适量调整, 应力通道的位置依块件的体积及形式设置。
张拉应力时首先张拉预应力,即张拉位于各块件上翼缘内的辅助预应力钢束N5和位于马蹄内的副预应力钢束N4,使节段预制梁结构各块件之间收拢、压紧,其中辅助预应力钢束N5上的应力值达到设计值的100%;副预应力钢束N4上的应力值达到设计值的12.5~20%,使结合面上下均匀受压且压应力控制在0.3~0.5Mpa;因抗剪大键齿及定位键齿的设置,张拉收拢压紧时,挤压键齿啮合,进一步保证预制梁结构的各块件拼接到位,确保线形。张拉预应力后,刮净拼缝处的溢胶,如果天气不好还应覆盖防雨布,等待结构胶固化。结构胶固化后开始张拉永久应力,即张拉位于腹板内的主预应力钢束N1、N2、N3,使各钢束的上的应力值均达到设计值的100%,同时补齐副预应力钢束N4上的应力值达到设计值的100%。张拉顺序为:N2→N3→N4→N1,保证节段梁梁体断面的应力均匀。所述副预应力钢束N4采用单端张拉方式两根同时张拉,其余钢束均采用两端对称张拉方式张拉。从而对节段预制梁结构各块件正式定位拼接。
M1-9压浆封固:张拉应力完成后,对各预应力管道7压浆,同时将预应力钢束封固在端块件2的锚具垫板15上;待压浆凝固强度达到设计强度后,形成完整的预制梁。
M1-10吊装组合:将拼装好的预制梁结构吊装在建好的桥梁墩台上,作为组合桥梁的主梁16和侧梁17,将预制横隔板13通过横向钢束14连接在主梁16和侧梁17之间的中隔板11和端隔板12上,然后安装预制桥面底板9,最后铺设桥面18、护栏19及相关设施,完成整个组合桥梁的拼装施工。
实施例3
本实施例也是一种用实施例1所述的节段预制梁结构拼装组合桥梁的施工方法,如图6所示。该施工方法是在架桥机上分别拼装组合桥梁的主梁16和侧梁17,然后拼装预制横隔板13和预制桥面底板9,具体包括如下步骤:
M2-1确定施工方案:根据设计要求,确定组合桥梁的拼装施工方案,同时根据施工环境温度选用相应型号的结构胶。本实施例节段预制梁跨径为40m,共包括5各块件,包括一中块件1、两端块件2、两次中块件3,各块件长均为8m。本实施例施工方案是借助架桥机,分别将组合桥梁的主梁16和侧梁17的节段预制梁结构各块件分块吊装在建好的桥墩上;再将预制横隔板13和将预桥面底板9安装在主梁和侧梁之间,最后铺设桥面18、护栏19,及其他设施。首先是节段预制梁结构拼装:
M2-2块件处理:准备好待拼接的节段预制梁结构的各块件,标上标号(D1、C1、Z、C2、D2),并清理各块件的端面,防止张拉预应力时引起局部应力集中造成混凝土面的破损。
M2-3安装第一端块件2:按标号将第一块端块件2(D1)通过吊装在吊装在桥梁相应位置处,并将其设有锚具垫板15的一端放置在桥梁墩台上。
M2-4安装次中/中块件:按标号将与第一块端块件2(D1)连接的次中块件3(C1)吊到架桥机上,将密封圈安装在第一端块件2(D1)与次中块件3(C1)连接端面的各预应力管道7口处,并分别涂抹结构胶;将短钢筋穿过两块件预应力管道7,施加临时预应力,使该次中块件3(C1)与第一块端块件2(D1)收拢、压紧,并刮净拼缝处的溢胶;所述施加预应力的大小为预应力钢束设计值的12.5~20%。待结构胶固化后,再按前述的方法按标号依次吊装连接剩余的次中块件3及中块件1(Z、C2)。
M2-5安装另一端块件2:待次中及中块件1均吊装后,将最后的一块端块件2(D2)吊到架桥机上,安装密封圈及涂抹结构胶后将各预应力钢束(N1- N5)穿入对应的预应力管道7内,施加预应力,施加预应力的大小为预应力钢束设计值的100%,使该端块件2(D2)与其相邻的次中块件3(C2)收拢、压紧,刮净拼缝处的溢胶,待结构胶固化。
M2-6张拉应力:按照规定顺序依次张拉各预应力钢束N1- N5,使其上的应力值达到设计值的100%,完成节段预制梁结构各块的拼接。
M2-7压浆封固:张拉应力完成后,对各预应力管道7压浆,同时将预应力钢束封固在端块件2的锚具垫板15上;待压浆凝固强度达到设计强度后,形成完整的节段预制梁,作为组合桥梁的主梁16和侧梁17。
M2-8吊装组合:将预制横隔板13吊装在主梁16和侧梁17之间的中隔板11和端隔板12上,然后安装预制桥面底板9,最后铺设桥面18、护栏19及相关设施,完成整个组合桥梁的拼装施工。
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得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 (10)

1.一种节段预制梁结构,该节段预制梁结构为I形梁,其包括直立的腹板、设置在腹板上侧的上翼缘以及设置在腹板下侧的马蹄,其特征在于:每段节段预制梁结构均包括一中块件(1)、两端块件(2)和至少为两块且对称分布在中块件(1)与端块件(2)之间的次中块件(3);各块件之间均通过组合式剪力键及预应力钢束N纵向拼装连接。
2.根据权利要求1所述的节段预制梁结构,其特征在于:所述组合式剪力键设置在各块件的接触端面上,包括位于腹板上的抗剪大键齿(4)和位于马蹄及上翼缘上的定位键齿(5);所述抗剪大键齿(4)和定位键齿(5)均包括相互匹配的凸型键齿和凹型键齿;所述中块件(1)的两个端面均为凹型键齿,与中块件(1)接触的两次中块件(3)端面为凸型键齿,两端块件(2)与次中块件(3)接触的端面也为凸型键齿,各键齿之间通过结构胶粘结在一起。
3.根据权利要求2所述的节段预制梁结构,其特征在于:所述组合式剪力键内部配设有端部加强筋(6),该端部加强筋(6)包括纵向分布的抗剪钢筋(601),与抗剪钢筋(601)交织的横向分布筋(602),以及环向设置的加强箍筋(603);所述抗剪钢筋(601)延伸入抗剪大键齿(4)的凸型键齿内,其附近还敷设加强锚固筋(604)。
4.根据权利要求1所述的节段预制梁结构,其特征在于:所述中块件(1)、次中块件(3)和端块件(2)其内均设有多个拼接后对应连通的预应力管道(7),各块件内的预应力管道(7)端面处均设有密封圈;所述预应力管道(7)包括分布在腹板内的多个主预应力管道(701)、分布在马蹄内的副预应力管道(702)以及分布在上翼缘上的辅助预应力管道(703);所述预应力钢束N穿过预应力管道(7)张拉将各块件纵向串联起来。
5.根据权利要求4所述的节段预制梁结构,其特征在于:所述主预应力管道(701)为3~4个,其分布在腹板的中轴线平面内,且各主预应力管道(701)之间的间距自中块件(1)中部的梁底向端块件(2)端部的梁顶逐步增大;所述副预应力管道(702)为2个,其以腹板中轴线平面对称纵向平直分布在马蹄内;所述辅助预应力管道(703)为1个,其沿上翼缘的中轴线纵向平直设置;所述预应力钢束N为5~6束,包括自上至下依次穿过主预应力管道的3~4束,穿过两副预应力管道(702)的2束,以及穿过辅助预应力管道(703)的1束。
6.根据权利要求1所述的节段预制梁结构,其特征在于:所述中块件(1)、次中块件(3)和端块件(2),各块件的上面均设有用于加强与桥面连接的桥面板连接筋(8);各块件的上翼缘两侧均设有用于搭放预制桥面底板(9)的凹台(10);所述中块件(1)和次中块件(3)的中部还均设有中隔板(11),所述端块件(2)的两个端部设有端隔板(12),所述中隔板(11)和端隔板(12)内均设有与预制横隔板(13)连接的横向钢束(14);所述端块件(2)的端部还设有锚具垫板(15),用于锚固预应力钢束N。
7.一种权利要求1~6任意一项所述的节段预制梁结构拼装组合桥梁的施工方法,其特征在于:将节段预制梁结构拼装之后再吊装组合,具体包括如下步骤:
M1-1确定施工方案:根据设计要求,确定组合桥梁的拼装施工方案,同时根据施工环境温度选用相应型号的结构胶;
M1-2块件处理:准备好待拼接的节段预制梁结构的各块件,标上标号,并清理各块件的端面,防止张拉预应力时引起局部应力集中造成混凝土面的破损;
M1-3对接试拼:将预制梁结构的各块件,按标号顺序摆放,进行初步对位试拼接,并用仪器进行调试,确保线形;
M1-4预留作业空间:试拼符合要求后估算涂胶量,并锁定拼装角度将各块件纵向平移,预留出涂胶及安装密封圈的作业空间;
M1-5安装密封圈:在各块件相接触端面的各预应力管道(7)口处贴上密封圈,防止涂胶时胶液进入预应力管道(7);
M1-6涂抹结构胶:根据估算的涂胶量,将结构胶各组分倒入容器内,搅拌均匀后涂刮在各块件的拼接端面上;
M1-7穿设钢束:按设计要求,将各预应力钢束穿在相应的预应力管道(7)内,将各块件纵向串联起来,以便进行正式定位拼接;
M1-8张拉预应力:首先张拉部分预应力,使节段预制梁结构各块件之间收拢、压紧,并刮净拼缝处的溢胶;待结构胶固化后张拉全部预应力,对节段预制梁结构各块件施加永久预应力,将节段预制梁结构各块件正式定位拼接;
M1-9压浆封固:张拉预应力完成后,对各预应力管道(7)压浆,同时将预应力钢束封固在端块件(2)的锚具垫板(15)上;待压浆凝固强度达到设计强度后,形成完整的预制梁;
M1-10吊装组合:将拼装好的预制梁结构吊装在建好的桥梁墩台上,作为组合桥梁的主梁(16)和侧梁(17),将预制横隔板(13)通过横向钢束(14)连接在主梁(16)和侧梁(17)之间的中隔板(11)和端隔板(12)上,然后安装预制桥面底板(9),最后铺设桥面(18)、护栏(19)及相关设施,完成整个组合桥梁的拼装施工。
8.根据权利要求7所述的节段预制梁结构组合桥梁的拼装施工方法,其特征在于:步骤M1-8中,所述张拉预应力为张拉位于各块件上翼缘内的辅助预应力钢束和位于马蹄内的副预应力钢束,其中辅助预应力钢束上的应力值达到设计值的100%,副预应力钢束上的应力值达到设计值的12.5~20%,使结合面上下均匀受压且压应力控制在0.3~0.5Mpa;所述张拉永久应力为张拉位于腹板内的主预应力钢束,使各钢束的应力值均达到设计值的100%,同时补齐副预应力钢束上的应力值达到设计值的100%。
9.一种权利要求1~6任意一项所述的节段预制梁结构拼装组合桥梁的施工方法,其特征在于:在架桥机上分别拼装组合桥梁的主梁(16)和侧梁(17),然后拼装预制横隔板(13)和预制桥面底板(9),具体包括如下步骤:
M2-1确定施工方案:根据设计要求,确定组合桥梁的拼装施工方案,同时根据施工环境温度选用相应型号的结构胶;
M2-2块件处理:准备好待拼接的节段预制梁结构的各块件,标上标号,并清理各块件的端面,防止张拉预应力时引起局部应力集中造成混凝土面的破损;
M2-3安装第一端块件:按标号将第一块端块件(2)通过架桥机吊装在桥梁相应位置处,并将其设有锚具垫板(15)的一端放置在桥梁墩台上;
M2-4安装次中/中块件:按标号将与第一块端块件(2)连接的次中块件(3)吊到架桥机上,将密封圈安装在第一端块件(2)与次中块件(3)连接端面的各预应力管道(7)口处,并分别涂抹结构胶;将短钢筋穿过两块件预应力管道(7),施加临时预应力,使该次中块件(3)与第一块端块件(2)收拢、压紧,并刮净拼缝处的溢胶;待结构胶固化后,再按前述的方法按标号依次吊装连接剩余的次中块件(3)及中块件(1);
M2-5安装另一端块件(2):待次中及中块件(1)均吊装后,将最后的一块端块件(2)吊到架桥机上,安装密封圈及涂抹结构胶后将各预应力钢束穿入对应的预应力管道(7)内,施加临时预应力,使该端块件(2)与其相邻的次中块件(3)收拢、压紧,刮净拼缝处的溢胶,待结构胶固化;
M2-6张拉预应力:按照设计要求顺序依次张拉各预应力钢束,使其上的应力值达到设计值的100%,完成节段预制梁结构各块的拼接;
M2-7压浆封固:张拉应力完成后,对各预应力管道(7)压浆,同时将预应力钢束N封固在端块件(2)的锚具垫板(15)上;待压浆凝固强度达到设计强度后,形成完整的节段预制梁,作为组合桥梁的主梁(16)和侧梁(17);
M2-8吊装组合:将预制横隔板(13)吊装在主梁(16)和侧梁(17)之间的中隔板(11)和端隔板(12)上并作连接,然后安装预制桥面底板(9),最后铺设桥面(18)、护栏(19)及相关设施,完成整个组合桥梁的拼装施工。
10.根据权利要求9所述的节段预制梁结构组合桥梁的拼装施工方法,其特征在于:步骤M2-4中,所述施加预应力为粗钢筋临时预应力;步骤M2-5中,所述施加预应力为结构永久预应力钢束。
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