CN112523098A - 改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法。本发明在钢梁制造时考虑支点沉降预抬高，待混凝土桥面板与钢梁结合后，利用PLC系统实现多支点协同精准沉降，给桥面板施加预压力；根据桥面板抗裂需求确定各支点沉降预抬高，叠加常规预拱度后作为钢梁设计预拱度。待混凝土桥面板与钢梁结合后，利用PLC多点液压控制系统对各墩位的千斤顶进行控制，实现多支座协同落梁，确保落梁过程中桥面板始终处于受压状态。与常规支点沉降法施加桥面板预应力相比，本发明无需逐墩顶升、浇筑混凝土、沉降等操作，可实现多支点处同步浇筑混凝土，各支点多支座精准协同落梁，可提高工效，节省工期。

Description

改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法。

背景技术

钢－混凝土组合梁具有承载力高、延性好、刚度大等优点，在公路、铁路和城市立交桥中得到了较为广泛的应用。但对于普通连续组合梁桥，中间支座负弯矩区混凝土桥面板受拉开裂后退出工作，导致截面刚度降低，承载力降低，另外桥面板开裂后还容易造成混凝土内的钢筋锈蚀，影响结构的耐久性，该缺点某种程度上限制了钢混组合梁的应用。为延缓或抑制负弯矩区混凝土板的开裂，可采取措施在混凝士桥面板内施加预压应力。对钢－混凝土组合梁施加预应力有多种方法：预压重法、张拉预应力钢束法和支点位移法等。钢混组合连续梁中支点沉降会使混凝土桥面板受压。与其它施加预应力的方法相比，支点位移法无需在桥面板中增设锚固构造或预先压重，施工更简单、安全，得到广泛应用。但常规的支点位移法需要逐墩顶升，浇筑混凝土桥面板，待混凝土与钢梁形成组合作用后再降低支点。对于多跨桥梁，需逐个支点实施顶升、浇筑混凝土、养生、落梁等工序，施工工效低，施工周期长，限制了该方法的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，以改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能。

本发明所采用的技术方案为：

改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤一：确定钢梁中支点支座沉降值Δi；

步骤二：确定钢梁设计预拱度；

步骤三：在工厂制作钢梁时，设置落梁所需的制作预拱度；

步骤四：现场安装时，在钢梁对应位置下方的盖梁、支座垫石上设临时支撑，安装钢梁就位，连接横梁，钢梁底就位标高为成桥永久标高加上落梁高度Δi；

步骤五：浇注混凝土桥面板，钢梁就位后，浇注桥面板混凝土或安装预制桥面板后浇注湿接缝；待桥面板混凝土达到设计强度和弹性模量要求后，实施落梁；

步骤六：安装千斤顶、连接PLC多点液压控制系统，并完成调试；每个墩位钢梁下方安装双千斤顶；各千斤顶连接PLC多点液压控制系统，根据各墩落梁数值比设置各千斤顶落梁速率，进行调试，完成设定；

步骤七：实施各支点分级落梁；利用PLC多点液压控制系统对各墩位的所有千斤顶进行控制，令千斤顶按设定好的速度进行顶升和收缸；每级落梁完成后，测量梁顶标高校核落梁行程，计算落梁操作误差，并采取措施修正误差；

步骤八：完成落梁，固定永久支座；逐级落梁至设计标高，待测量梁顶标高校核满足要求后，在永久支座底部压力灌注环氧砂浆固定永久支座；待环氧砂浆得到设计强度要求后，拆除临时支承系统，完成落梁。

步骤一中，支座沉降值的设置原则为：各中支点处桥面板恒载及二期作用下处于受压状态，平均压应力维持在1.0MPa；在频遇组合下满足裂缝宽度小于0.2mm的规范要求；恒载作用下的桥面板压应力根据设计需求进行调整。

步骤六中，在钢梁临时支撑的位置，安装垫块、垫板和千斤顶就位；当预抬高较低时，可仅设置垫板和千斤顶；

各千斤顶连接PLC多点液压控制系统，根据各墩落梁数值比设置各千斤顶落梁速率，进行调试，完成设定；启动PLC多点液压控制系统，使每个墩位的千斤顶按设定好的速度进行顶升，待千斤顶受力达到临时支撑松动后，拆除临时支撑，同时在此处安放另一台千斤顶、垫板和垫块；

各支座处设置两套千斤顶，交替落实，以实现位移量较大的落梁行程操作；当落梁行程在单个千斤顶的行程范围内时，仅采用一个千斤顶。

所述方法借助PLC多点液压控制系统对各墩位的所有千斤顶进行控制，令千斤顶按设定好的速度进行顶升和收缸。

钢梁下降到设计标高后，对千斤顶进行至少24小时的保压，浇筑永久支座底部砂浆，待达到设计强度后，拆除千斤顶和垫块。

本发明具有以下优点：

本发明采用设计、制造、施工相结合的方法，在钢梁制造时考虑支点沉降预抬高，待混凝土桥面板与钢梁结合后，利用PLC系统实现多支点协同精准沉降，给桥面板施加预压力。待混凝土桥面板与钢梁结合后，利用PLC多点液压控制系统对各墩位的千斤顶进行控制，实现多支座协同落梁，确保落梁过程中桥面板始终处于受压状态。与常规支点沉降法施加桥面板预应力相比，本发明无需逐墩顶升、浇筑混凝土、沉降等操作，可实现多支点处同步浇筑混凝土，各支点多支座精准协同落梁，可提高工效，节省工期。

附图说明

图1为本发明钢主梁预拱度示意图。

图2为本发明钢梁架设完成后示意图。

图3为本发明落梁前PLC控制千斤顶安装示意图。

图4为本发明PLC控制一侧千斤顶下落示意图。

图5为本发明PLC控制千斤顶落梁过程示意图。

图中，1为钢梁，2为支座，3为临时支撑，4为垫板，5为垫块，6为千斤顶，7为盖梁，8为混凝土桥面板，9为支座垫石。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，具体为一种钢梁制作时预起拱后多支点协同回落施加桥面板预压力的方法，采用了PLC多点液压控制协同落梁的手段。钢梁架设完成并与桥面板结合后，进行支座沉降相当于对支点进行强迫位移。在自重作用下支座沉降会在钢混组合梁中引入正弯矩。支座相对沉降量增大，支点处负弯矩降低，同时跨中弯矩会增大，弯矩差值不变。支座沉降作为调节弯矩分配的手段，总能找到合理的支座沉降值控制支点负弯矩在桥面板裂缝容许范围内，同时钢梁受力合理。支座沉降量的设置原则：各中支点处桥面板恒载及二期作用下处于受压状态，平均压应力维持在1.0MPa作用；在频遇组合下满足裂缝宽度小于0.2mm的规范要求。不同跨径组合施加不同的支座沉降，与此对应的设置不同的钢主梁预拱度。

所述的改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，具体包括以下步骤：

步骤一：确定钢梁中支点支座沉降值。设计时，根据桥面板受力和设计需求，确定各中支点支座沉降值Δi。支座沉降量的设置原则：各中支点处桥面板恒载及二期作用下处于受压状态，平均压应力维持在1.0MPa左右；在频遇组合下满足裂缝宽度小于0.2mm的规范要求；各支点处桥面板压应力尽量均衡，各支点支座沉降值可不同。恒载作用下的桥面板压应力可根据设计需求进行调整。

步骤二：确定钢梁设计预拱度。各支座设计需求沉降值反向后叠加常规设计钢梁预拱度确定钢梁设计预拱度，也可根据考虑支座沉降施工过程的有限元模型计算结果确定钢梁设计预拱度。

步骤三：制造钢梁。根据钢梁设计预拱度，考虑制造工艺误差后确定制造预拱度。在工厂按上述制造预拱度制造钢梁。

步骤四：安装钢梁。钢梁运输至桥位处现场安装时，在钢梁对应位置下方的盖梁上设临时支撑。安装钢梁就位。钢梁底就位标高为成桥永久标高加上落梁高度Δi。

步骤五：浇注混凝土桥面板。钢梁就位后，浇注桥面板混凝土或安装预制桥面板后浇注湿接缝。待桥面板混凝土达到设计强度和弹性模量要求后，可实施落梁。

步骤六：安装千斤顶、连接PLC多点液压控制系统，并完成调试。每个墩位钢梁下方安装双千斤顶。各千斤顶连接PLC多点液压控制系统，根据各墩落梁数值比设置各千斤顶落梁速率，进行调试，完成设定。

步骤七：实施各支点分级落梁。利用PLC系统对各墩位的所有千斤顶进行控制，令千斤顶按设定好的速度进行顶升和收缸。每级落梁完成后，测量梁顶标高校核落梁行程，计算落梁操作误差，并采取措施修正误差。

步骤八：完成落梁，固定永久支座。逐级落梁至设计标高，待测量梁顶标高校核满足要求后，在永久支座底部压力灌注环氧砂浆固定永久支座。待环氧砂浆得到设计强度要求后，拆除临时支承系统，完成落梁。

参见图1-4对本发明进行进一步详细说明：

具体操作步骤如下：

（1）设计时，根据桥面板受力和设计需求，确定钢梁1各中支点支座沉降值Δi。支座沉降量的设置原则：各中支点处桥面板恒载及二期作用下处于受压状态，平均压应力维持在1.0MPa作用；在频遇组合下满足裂缝宽度小于0.2mm的规范要求；各支点处桥面板压应力尽量均衡，各支点支座沉降值可不同。以某5×35m跨钢混组合梁桥为例，各中墩沉降值分别取值为340mm、510mm、510mm、340mm。

（2）各支座设计需求沉降值Δi反向后叠加常规设计钢梁预拱度确定钢梁设计预拱度，也可根据考虑支座沉降施工过程的有限元模型计算结果确定钢梁设计预拱度，如图1所示。

（3）根据钢梁1设计预拱度，考虑制造工艺误差后确定制造预拱度。在工厂按上述制造预拱度制造钢梁1。

（4）钢梁1运输至桥位处现场安装时，在钢梁1对应位置下方的盖梁7、支座垫石9上设临时支撑3。安装钢梁就位，连接（焊接或栓接）横梁6。此时，钢梁底就位标高为成桥永久标高加上落梁高度Δi。

（5）钢梁1就位后，浇注桥面板混凝土8或安装预制桥面板8后浇注湿接缝。待桥面板8混凝土达到设计强度和弹性模量要求后，可实施落梁。

（6）在钢梁1临时支承加劲肋对应位置，安装垫块5、垫板4和千斤顶6就位。当预抬较低时，可仅设置垫板4和千斤顶6。各千斤顶6连接PLC多点液压控制系统，根据各墩落梁数值比设置各千斤顶落梁速率，进行调试，完成设定。启动PLC系统，使每个墩位的千斤顶6按设定好的速度进行顶升，待千斤顶6受力达到临时支撑3松动后，拆除临时支撑3，同时在此处安放另一台千斤顶6、垫板4和垫块5。各支座处设置两套千斤顶6，方便交替落实，以实现位移量较大的落梁行程操作。当落梁行程在单个千斤顶6的行程范围内时，可仅采用一个千斤顶6。

（7）实施各支点分级落梁。以某5×35m跨钢混组合梁桥为例，各中墩沉降值分别取值为340mm、510mm、510mm、340mm，若分5级，各墩每级沉降值为分别为68mm、102mm、102mm、68mm。利用PLC系统对各墩位的所有千斤顶进行控制，令千斤顶按设定好的速度进行顶升和收缸。

首先利用PLC系统对受力千斤顶6收缸，使同点另一个千斤顶6（或垫板4）受力。撤除不受力的千斤顶6对应的垫板4，调节高度，高度较高的使未受力千斤顶出顶预留一个落梁级的高度，高度较低的使千斤顶出顶顶于梁底。

然后利用PLC系统对受力千斤顶6收缸，钢梁1在自重作用下沉降至另一较低千斤顶6顶面，并转由该千斤顶受力，钢梁1停止沉降。测量梁顶标高校核落梁行程，计算落梁操作误差，并根据误差值调整非受力千斤顶6顶面标高以消除沉降误差。至此完成一级沉降。

按预先分级要求，两个千斤顶的交替下降，每下降一级调整一次垫块，直至下降至对应的设计标高。

（8）逐级落梁至设计标高，待测量梁顶标高校核满足要求后，对千斤顶6进行保压（至少24小时），在永久支座10底部压力灌注环氧砂浆固定永久支座10。待环氧砂浆达到设计强度后，对千斤顶6收缸，至此完成落梁。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤一：确定钢梁（1）中支点支座沉降值Δi；

步骤二：确定钢梁设计预拱度；

步骤三：在工厂制作钢梁（1）时，设置落梁所需的制作预拱度；

步骤四：现场安装时，在钢梁（1）对应位置下方的盖梁（7）、支座垫石（9）上设临时支撑（3），安装钢梁（1）就位，连接横梁（6），钢梁（1）底就位标高为成桥永久标高加上落梁高度Δi；

步骤五：浇注混凝土桥面板（8）：钢梁（1）就位后，浇注桥面板混凝土或安装预制桥面板后浇注湿接缝；待桥面板混凝土达到设计强度和弹性模量要求后，实施落梁；

步骤六：安装千斤顶（6）、连接PLC多点液压控制系统，并完成调试；每个墩位钢梁（1）下方安装双千斤顶（6）；各千斤顶（6）连接PLC多点液压控制系统，根据各墩落梁数值比设置各千斤顶（6）落梁速率，进行调试，完成设定；

步骤七：实施各支点分级落梁；利用PLC多点液压控制系统对各墩位的所有千斤顶（6）进行控制，令千斤顶（6）按设定好的速度进行顶升和收缸；每级落梁完成后，测量梁顶标高校核落梁行程，计算落梁操作误差，并采取措施修正误差；

步骤八：完成落梁，固定永久支座：逐级落梁至设计标高，待测量梁顶标高校核满足要求后，在永久支座底部压力灌注环氧砂浆固定永久支座；待环氧砂浆得到设计强度要求后，拆除临时支承系统，完成落梁。

2.根据权利要求1所述的改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，其特征在于：

步骤一中，支座沉降值的设置原则为：各中支点处桥面板恒载及二期作用下处于受压状态，平均压应力维持在1.0MPa；在频遇组合下满足裂缝宽度小于0.2mm的规范要求；恒载作用下的桥面板压应力根据设计需求进行调整。

3.根据权利要求2所述的改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，其特征在于：

步骤六中，在钢梁（1）临时支撑（3）的位置，安装垫块（5）、垫板（4）和千斤顶（6）就位；当预抬高较低时，可仅设置垫板（4）和千斤顶（6）；

各千斤顶（6）连接PLC多点液压控制系统，根据各墩落梁数值比设置各千斤顶落梁速率，进行调试，完成设定；启动PLC多点液压控制系统，使每个墩位的千斤顶（6）按设定好的速度进行顶升，待千斤顶（6）受力达到临时支撑（3）松动后，拆除临时支撑（3），同时在此处安放另一台千斤顶（6）、垫板（4）和垫块（5）；

各支座处设置两套千斤顶（6），交替落实，以实现位移量较大的落梁行程操作；当落梁行程在单个千斤顶（6）的行程范围内时，仅采用一个千斤顶（6）。

4.根据权利要求3所述的改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，其特征在于：

所述方法借助PLC多点液压控制系统对各墩位的所有千斤顶（6）进行控制，令千斤顶（6）按设定好的速度进行顶升和收缸。

5.根据权利要求4所述的改善钢混组合梁桥负弯矩区抗裂性能的方法，其特征在于：

钢梁（1）下降到设计标高后，对千斤顶（6）进行至少24小时的保压，浇筑永久支座底部砂浆，待达到设计强度后，拆除千斤顶（6）和垫块（5）。

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