CN113832826B - 一种预应力混凝土板梁桥型式及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土板梁桥型式及其施工方法，包括以下构件：支座，设置在盖梁上，用于放置预应力混凝土主梁；作为主要承重构件的预应力混凝土主梁，形式为倒T型，两端放置于支座上，预应力混凝土主梁上表面覆以现浇钢筋混凝土桥面板；相邻预应力混凝土主梁之间采用预埋连接钢筋搭接或采用预制混凝土板连接，并将预应力混凝土主梁的凸起台阶填平。针对主梁间净距较小的桥例，通过搭接相邻主梁的连接钢筋并整体现浇桥面板来实现预制主梁间的连接；对于主梁间距较大的桥例，采用预制混凝土板可以减少现浇桥面板所需模板用量，进一步提高了施工效率。

Description

一种预应力混凝土板梁桥型式及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，特别涉及一种预应力混凝土板梁桥型式及其施工方法。

背景技术

20世纪末以来，我国公路桥梁建设快速发展，截至2020年，全国高速公路的中小跨径桥梁达76.4万座，占比近90％，常见结构形式包括空心板梁桥、T型梁桥和小箱梁桥。既有调查研究发现，空心板梁桥存在铰缝开裂、破损，板底纵、横向开裂，混凝土剥落等病害；T型梁桥在施工时湿接头钢筋连接质量不易控制，常形成质量隐患；小箱梁桥常存在因保护层厚度过小而出现漏筋的现象。

混凝土梁桥是公路桥梁中的常用桥型，施工技术成熟、造价相对较低，可采用钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构，能较好地适用于各类建造环境，在中小跨径公路桥梁中得到广泛应用。目前针对中小跨径混凝土桥梁常见的施工方法有两种：一种为钢筋混凝土装配式铰接梁桥，即主梁在工厂预制，现场相邻主梁间采用湿接缝连接，如施工不当，连接处在重载车载作用下易发生损坏，导致单梁受力，影响桥梁的正常运营，存在安全隐患。另一种是现浇钢筋混凝土整体式梁桥，通过现浇钢筋混凝土桥面板，实现预制梁与现浇层的有效粘结；该种整体式桥梁力学性能良好，避免了湿接缝处的破坏，但要求大量的现场钢筋绑扎与混凝土浇筑作业量，延长了工期，经济效益不佳。

发明内容

本发明目的在于提出一种预应力混凝土板梁桥型式及其施工方法，以实现混凝土板梁桥的装配整体式快速施工。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种预应力混凝土板梁桥型式，包括以下构件：

支座，设置在盖梁上，用于放置预应力混凝土主梁；

作为主要承重构件的预应力混凝土主梁，形式为倒T型，两端放置于支座上，预应力混凝土主梁上表面覆以现浇钢筋混凝土桥面板；

相邻预应力混凝土主梁之间采用预埋连接钢筋搭接或采用预制混凝土板连接，并将预应力混凝土主梁的凸起台阶填平。

一种预应力混凝土板梁桥型式的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、制作倒T型主梁：在主梁主体下部布置并张拉预应力筋，在主体上部布置架立筋，预应力筋、架立筋和箍筋绑扎形成钢筋笼；在主梁凸出部分布置纵向钢筋，横向放置通长连接钢筋，纵向钢筋、通长连接钢筋绑扎形成钢筋笼，浇筑混凝土并硬化；

步骤2、在盖梁上放出支座中心线和安装轴线，将支座水平放置在盖梁上，将主梁吊装安放于支座上；

步骤3、将相邻的主梁采用连接钢筋连接或预制混凝土板连接：相邻的主梁净距小于等于0.5m，采用预埋连接钢筋搭接；相邻的主梁净距大于0.5m，采用预制混凝土板连接；

步骤3、支模板：采用预制混凝土板连接方式，施工中在桥面现浇层周围架设模板；采用连接钢筋连接则在主梁之间增设模板；

步骤4、现浇表层混凝土：先在主梁上铺设纵横向分布钢筋，再浇筑桥面板混凝土。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)在主梁上表面凸出矩形内预埋连接钢筋，针对主梁间净距较小的桥例，通过搭接相邻主梁的连接钢筋并整体现浇桥面板来实现预制主梁间的连接；对于主梁间距较大的桥例，采用预制混凝土板可以减少现浇桥面板所需模板用量，进一步提高了施工效率。

(2)倒T型主梁在工厂预制，相较于矩形截面梁，该预制梁的截面具有特殊性，即主梁上表面凸出呈倒T型，凸出部分有助于提高主梁刚度并减少现场钢筋绑扎的工作量；凸出部分内预埋连接钢筋，通过搭接相邻主梁的连接钢筋并整体现浇桥面板以加强主梁间的横向联系；对于主梁间距较大的桥例，采用预制混凝土板中伸出钢筋与凸出部分预埋连接钢筋相连，可以减少现浇桥面所需模板及混凝土用量，进一步提高施工效率。

(3)强化了预制主梁之间的连接，避免了在湿接缝连接处的破坏，避免出现单梁受力的现象；提高了桥梁整体的安全性和耐久性，延长了桥梁的使用寿命。

附图说明

图1为预应力混凝土板梁桥；

图2(a-b)为主梁的配筋图；

图3为主梁之间采用连接钢筋连接示意图；

图4为预制板配筋图；

图5为主梁之间采用预制混凝土板连接示意图；

图6(a-b)为预制主梁吊装图；

图7(a-b)为主梁采用连接钢筋连接图；

图8(a-b)为主梁采用预制混凝土板连接图；

图9(a-b)为主梁采用连接钢筋连接浇筑顺序图；

图10(a-b)为主梁采用预制混凝土板连接浇筑顺序图。

预制梁1、预制混凝土板2、现浇钢筋混凝土桥面板3、板式橡胶支座4、盖梁5、栏杆6、桥墩7、模板8、主梁预应力筋9、板内预应力筋10、矩形箍筋11、架立筋12、连接钢筋13、纵向钢筋14。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图10，一种适用于快速施工的预应力混凝土板梁桥，其存在两种主梁施工连接方式，即根据相邻主梁间净距的大小可选取预埋连接钢筋搭接或采用预制混凝土板连接，前者适用于较小的主梁间距，后者则用于主梁间距较大的情形。主要构件包括倒T型主梁1、预制混凝土板2、现浇钢筋混凝土桥面板3；主梁1为承受荷载的关键结构构件，依据实际桥例的主梁净距选择采用现场支模或搁置预制混凝土板2来实现横桥向的整体连接。具体包括以下步骤：

结合图2(a-b)，预应力混凝土主梁是主要承重构件，形式为倒T型预应力混凝土主梁，两端放置于支座上，主梁上表面覆以现浇钢筋混凝土桥面板。现浇混凝土桥面板内部设置分布钢筋，使桥梁体系在横向形成整体，其厚度范围为200–250mm，分布钢筋宜采用HPB400级钢筋。橡胶支座安放于盖梁上，其上放置倒T型主梁，推荐类型为板式橡胶支座；板式橡胶支座容许水平位移量较小，适用于跨径小、上部结构的反力及变形较小的桥梁形式，本桥型建议采用公路桥梁矩形支座GJZ150×200、GJZ150×250、GJZ200×200等承压力较小的支座系列，具体型号依据桥梁自重和主梁数目等参数予以确定。

1)倒T型主梁1在工厂依尺寸制作，在主梁的主体下部布置并张拉预应力筋9，主梁1的主体上部布置架立筋12，预应力筋9、架立筋12和箍筋11绑扎形成钢筋笼。在主梁1凸出部分布置纵向钢筋14，横向放置通长连接钢筋13，纵向钢筋、通长连接钢筋绑扎形成钢筋笼。选择满足要求的混凝土强度等级，主梁浇筑完毕，待混凝土达到一定的强度，将预应力筋9的端部锚具释放形成有粘结预应力主梁，待混凝土完全硬化，将倒T型主梁1运到施工现场。

所述的倒T型主梁1长度在8–20m范围内，宽度W₁在1–1.5m范围内，主体高度d₁在0.35–0.45m范围内，为了便于现场施工，主梁1上表面凸出矩形部分高度d₂为100mm、宽度W₂与梁宽匹配，主梁预应力筋9采用直径为12.7mm或15.2mm的1860级钢绞线，分排布置于主梁截面的下部，相邻钢绞线间距建议不小于50mm；普通钢筋采用HPB400或HRB335等级，连接钢筋13伸出部分长度依据相邻主梁横向连接的形式决定。

2)预制主梁1吊装安放于橡胶支座4上。盖梁5支承在桥墩7上，在盖梁5上放出支座中心线和安装轴线，支座4安装前，将盖梁5上待安放处表面清理干净，用水泥砂浆抹平，以确保橡胶支座4水平放置，支座4安装前检查其中心位置；预制主梁运到桥位后，结合图6(a-b)，采用吊车起吊，平稳地放置于橡胶支座4上。橡胶支座4根据桥梁的支座反力、水平位移及转角需求，建议采用公路桥梁矩形支座GJZ150×200、GJZ150×250、GJZ200×200等承压力较小的板式橡胶支座系列，具体型号依据桥梁自重和主梁数目等参数予以确定。各主梁间存在一定净距，净距大小取决于主梁数目、桥宽和主梁宽度等参数，其范围一般为0.25–1.5m。

3)连接钢筋13连接或预制混凝土板2连接。依据实际桥例的主梁净距选择横向连接的施工方式，建议临界值选取0.5m。当相邻主梁净距小于等于0.5m，建议施工中在相邻主梁1之间通过连接钢筋13连接，预埋于两侧凸起部分的连接钢筋相互搭接或焊接形成有效的横向连接。当相邻主梁净间距大于0.5m，建议施工中在相邻主梁1之间搁置预制混凝土板2，其宽度略大于主梁净距，以减少支模工作量，在主梁1与预制混凝土板2的接触处放置垫层条以防止现浇混凝土漏浆；类似地，预埋于主梁凸起部分的连接钢筋与预制混凝土板侧面伸出的连接钢筋相互搭接或焊接，以确保横向连接的可靠性，如图6(a-b)-图10(a-b)。

上述连接钢筋13通长预埋在主梁1内，连接钢筋13伸出主梁1的长度视连接情况而定，其沿纵向间距为100mm。连接钢筋13的连接可采用焊接或搭接连接，单面焊接的焊接长度不小于连接钢筋直径的10倍，双面焊接的焊接长度不小于连接钢筋直径的5倍；采用钢筋搭接，其搭接长度不应小于300mm并超过钢筋直径的45倍；连接钢筋13和架立筋12均采用HPB400或HRB335等级钢筋。

所述的预制混凝土板可采用预应力技术，其纵向与主梁长度相等，横向宽度略大于相邻主梁间的净距，高度与主梁表面的凸出矩形高度相同，预应力筋布置在板的中部位置，板的侧面预埋连接钢筋。所述预制混凝土板，其宽度W₃略大于主梁净距，以便于两端搁置在相邻主梁上；板厚与主梁凸出矩形部分的高度相同；板内预埋钢筋并伸出板端，施工时与主梁伸出连接钢筋重叠的部分进行搭接或焊接连接，钢筋的搭接长度不应小于300mm并超过钢筋直径的45倍，单面焊接的焊接接头长度不小于连接钢筋直径的10倍，双面焊接的焊接接头长度不小于连接钢筋直径的5倍。

4)支模板8。选择适合桥面板形状尺寸、光洁平整、接缝严密的模板8及支架。如采用预制混凝土板2连接方式，施工中仅需在桥面现浇层周围架设模板8，而采用连接钢筋连接则需要在主梁1之间增设模板8。

5)现浇表层混凝土3。先在主梁1上铺设纵横向分布钢筋，再浇筑桥面板混凝土。待混凝土浇筑完毕后，用湿毯子和塑料布覆盖混凝土数天，在一定程度上避免桥面因温度而产生沿横向中心线的裂纹。

所述的现浇混凝土3，其顶面至预制倒T型实心板1顶面的厚度为150-200mm，现浇混凝土结构层3顶面至预制倒T型实心板1翼板的厚度为250-300mm。纵横向分布筋均采用HRB400等级普通钢筋。

Claims (6)

1.一种预应力混凝土板梁桥型式，其特征在于，包括以下构件：

支座，设置在盖梁上，用于放置预应力混凝土主梁；

作为主要承重构件的预应力混凝土主梁，形式为倒T型，两端放置于支座上，预应力混凝土主梁上表面覆以现浇钢筋混凝土桥面板；

相邻预应力混凝土主梁之间采用预埋连接钢筋搭接或采用预制混凝土板连接，并将预应力混凝土主梁的凸起台阶填平；

所述预应力混凝土主梁的主体下部布置并张拉预应力筋，主体上部布置架立筋，预应力筋、架立筋和箍筋绑扎形成钢筋笼；预应力混凝土主梁凸出部分布置纵向钢筋，横向放置通长连接钢筋，纵向钢筋、通长连接钢筋绑扎形成钢筋笼；

相邻预应力混凝土主梁净距小于等于0.5 m时，采用预埋连接钢筋搭接；相邻预应力混凝土主梁净距大于0.5 m时，采用预制混凝土板连接；

所述的预制混凝土板纵向与主梁长度相等，横向宽度略大于相邻主梁间的净距，高度与预应力混凝土主梁的凸起高度相同，预应力筋布置在板的中部位置，板的侧面预埋连接钢筋；

所述预应力混凝土主梁长度在8 – 20 m，宽度在1 – 1.5 m，高度在0.35 – 0.45 m，凸起高度为100 mm；预应力钢筋采用直径为12.7 mm或15.2 mm的1860级钢绞线，分排布置于主梁截面的下部，相邻钢绞线间距不小于50 mm。

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土板梁桥型式，其特征在于，所述预应力混凝土主梁上端凸出部分布置有连接钢筋，连接钢筋伸出预应力混凝土主梁，与相邻预应力混凝土主梁伸出连接钢筋的重叠部分进行搭接或焊接连接，钢筋的搭接长度不应小于300mm并超过钢筋直径的45倍，单面焊接的焊接接头长度不小于连接钢筋直径的10倍，双面焊接的焊接接头长度不小于连接钢筋直径的5倍。

3.根据权利要求1所述的预应力混凝土板梁桥型式，其特征在于，所述预制混凝土板宽度W ₃略大于主梁净距，板厚与主梁凸出矩形部分的高度相同；板内预埋钢筋并伸出板端。

4.根据权利要求1所述的预应力混凝土板梁桥型式的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制作倒T型主梁：在主梁主体下部布置并张拉预应力筋，在主体上部布置架立筋，预应力筋、架立筋和箍筋绑扎形成钢筋笼；在主梁凸出部分布置纵向钢筋，横向放置通长连接钢筋，纵向钢筋、通长连接钢筋绑扎形成钢筋笼，浇筑混凝土并硬化；

步骤2、在盖梁上放出支座中心线和安装轴线，将支座水平放置在盖梁上，将主梁吊装安放于支座上；

步骤3、将相邻的主梁采用连接钢筋连接或预制混凝土板连接：相邻的主梁净距小于等于0.5 m时，采用预埋连接钢筋搭接；相邻的主梁净距大于0.5 m时，采用预制混凝土板连接；

步骤4、支模板：采用预制混凝土板连接方式，施工中在桥面现浇层周围架设模板；采用连接钢筋连接则在主梁之间增设模板；

步骤5、现浇表层混凝土：先在主梁上铺设纵横向分布钢筋，再浇筑桥面板混凝土。

5.根据权利要求4所述的预应力混凝土板梁桥型式的施工方法，其特征在于，施工时与相邻主梁伸出连接钢筋重叠的部分进行搭接或焊接连接，钢筋的搭接长度不应小于300mm并超过钢筋直径的45倍，单面焊接的焊接接头长度不小于连接钢筋直径的10倍，双面焊接的焊接接头长度不小于连接钢筋直径的5倍。

6.根据权利要求4所述的预应力混凝土板梁桥型式的施工方法，其特征在于，现浇混凝土，其顶面至预制倒T型实心板顶面的厚度为150-200 mm。

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