CN114197307A - 一种预制桥面板、斜拉桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制桥面板、斜拉桥及其施工方法，属于桥梁结构技术领域，该面板包括面板主体，所述面板主体内设有由第一钢筋和第二钢筋组成的网状结构，所述面板在顺着第一钢筋延伸方向的两端均间隔设有若干个开口槽，第一钢筋的两端延伸至面板的外部，其中第一钢筋的两端均逆时针或者顺时针弯折θ度；所述面板顺着第二钢筋延伸方向的的两端均间隔设有用于放置钢筋的钢筋槽，钢筋槽设置在相邻的两个第二钢筋之间。该面板能够避免两个面板在拼接的时候发生钢筋干涉的问题，且只需要一个面板模具加工即可。

Description

一种预制桥面板、斜拉桥及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁结构技术领域，具体是涉及一种预制桥面板、斜拉桥及其施工方法。

背景技术

对于大跨径斜拉桥或悬索桥，一般采用悬臂吊装或悬臂浇筑的方法进行施工，主梁一般采用整幅断面钢箱梁或π型混凝土梁，但混凝土主梁自重大，悬臂浇筑时风险较大；钢箱梁整体造价高，整段悬臂吊装对转运设备及吊装设备要求都很高，并且施工场地往往不具备大节段运输的条件。为了解决上述混凝土主梁自重大、钢箱梁造价高的难题，钢混组合梁桥结构应运而生。钢混组合梁利用混凝土桥面板代替正交异性钢桥面板，充分发挥了混凝土受压的性能，同时减轻了自重，降低了工程造价，还避免了钢桥面板后期开裂的风险，在400～600米跨径斜拉桥中具有明显优势。为加快施工进度，主梁架设采用顶推施工，同时采用塔梁同步施工方案。鉴于普通钢混组合梁先顶推后叠合的传统顶推方案存在工期长、工厂化率低、质量不易保证等问题，考虑全断面顶推，但全断面顶推时，混凝土桥面板受拉，超出普通混凝土的抗拉设计强度，常规混凝土很难满足抗裂要求。

目前，大跨径钢-混组合梁斜拉桥段主梁为敞开式槽型结构，分段长度大致为12～16m，横隔板间距为3～4m，腹板及横隔板顶部设置水平翼缘板，翼缘板设剪力钉。普通混凝土预制桥面板分块大小基本为横隔板与腹板围成的网格大小，工厂预制完成后吊装至钢主梁，利用腹板及横隔板上翼缘作为底模，浇筑桥面板纵横湿接缝，完成钢-混凝土桥面板叠合。

但这种施工方式，单块预制板尺寸虽然较小，但划分较为零散，纵横向湿接缝较多，湿接缝浇筑质量不易保证，相邻预制板外伸钢筋需要交错分开，这样需要至少两种面板模具来加工预制板，导致模板数量增加，同时相邻的两个预制板之间的湿接缝往往成为斜拉桥结构受力的薄弱面。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种预制桥面板、斜拉桥及其施工方法，该面板能够避免两个面板在拼接的时候发生钢筋干涉的问题，且只需要一个面板模具加工即可。

本发明实施例提供了一种预制桥面板，其包括面板主体，所述面板主体内设有由第一钢筋和第二钢筋组成的钢筋网结构，所述面板在顺着第一钢筋延伸方向的两端边缘处均间隔设有若干个开口槽，第一钢筋的两端延伸至面板的外部，其中第一钢筋的两端均逆时针或者顺时针弯折θ度；所述面板顺着第二钢筋延伸方向的两端边缘处均间隔设有若干个用于放置钢筋的钢筋槽，钢筋槽设置在相邻的两个第二钢筋之间。

进一步地，所述面板在顺着第一钢筋延伸方向的两端底部连接有拼接缝连接钢板。

进一步地，所述开口槽为燕尾槽，相邻的两个燕尾槽之间形成燕尾榫。

进一步地，第二钢筋的一端延伸至面板的外部，另一端不延伸至外部。

进一步地，第一钢筋和第二钢筋相互垂直。

本发明实施例还提供了一种斜拉桥，包括多段相互拼接的桥段，每个桥段内部设有由钢横梁、小纵梁以及横隔板组成的钢结构，所述钢结构顶部为敞口，还包括上述任一项所述的预制桥面板，多个所述预制桥面板水平排列放置在所述钢结构的顶部，在单个桥段上相邻的两个预制桥面板之间的钢筋槽之间放置环形钢筋，在单个桥段内相邻的两个预制桥面板之间浇筑混凝土形成纵向湿接缝，在两个桥段之间相互对接的两个预制桥面板之间以及开口槽内浇筑混凝土形成横向湿接缝。

进一步地，钢横梁和横隔板的顶部设有水平支撑板，面板主体的底部与钢横梁和横隔板对应位置设有竖直放置的T型连接板，其中T型连接板与面板主体一体设置，T型连接板底部与水平支撑板焊接固定。

进一步地，在两个桥段之间，相互对接的两个预制桥面板之间面板端部对接处底部设有节段拼接钢板，所述节段拼接钢板的一端与其中一个桥段上的面板主体上的拼接缝连接钢板可拆卸连接，节段拼接钢板的另一端与另外一个桥段上的面板主体上的拼接缝连接钢板焊接固定。

进一步地，所述纵向湿接缝内设有纵向钢筋，所述纵向钢筋穿入环形钢筋内部，横向湿接缝内设有横向钢筋。

本发明实施例还提供了基于上述任一项所述的一种斜拉桥的施工方法，该方法包括如下过程：

架设临时墩和辅助墩及桥塔下部结构同步施工，然后在预架设桥梁的一端的共用墩上搭设顶推平台；

在顶推平台上完成钢结构和预制板叠合，然后安装导梁，对装配好钢主梁进行全断面顶推安装；直至钢主梁顶推到位、桥塔施工完成；

安装并张拉斜拉索，进行桥面铺装及护栏安装。

本发明的有益效果如下：

(1)、本发明提供的预制桥面板内第一钢筋的两端均向相同的方向弯折相同的角度，那么在第一钢筋延伸方向上，两个预制桥面板之间的钢筋正好交错分布，这样一方面，不会因为两个预制桥面板端部相互对接的时候，端部的钢筋发生干涉；另一方面，可以使用一个面板模具加工出所有的预制桥面板，在加工完之后，只需要将两端的钢筋向相同的方向弯折即可，无需设置多个面板模具。

(2)、本发明提供的预制桥面板在第一钢筋延伸方向的两端边缘处设置开口槽，这样两个预制桥面板在第一钢筋延伸方向上的拼接缝隙处以及开口槽一起浇筑混凝土，通过嵌入到开口槽的混凝土能够满足第一钢筋延伸方向上预制面板所需的连接强度。

(3)、本发明提供的预制桥面板在第二钢筋延伸方向的两端边缘处设置钢筋槽，这样可以在两个预制桥面板在第一钢筋延伸方向上的拼接缝处放置环形钢筋，环形钢筋的两端嵌入到钢筋槽内，然后在两者的间隙中浇筑混凝土，这样能够满足第二钢筋延伸方向上预制面板所需的连接强度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例提供的预制桥面板的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种形式的预制桥面板的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种斜拉桥的主视图；

图4为本发明实施例提供的斜拉桥的结构图；

图5为本发明实施例提供的斜拉桥中T型预埋钢板的安装结构图；

图6为本发明实施例提供的斜拉桥中相邻的两个桥段连接结构俯视图；

图7为图6中A部分的放大结构图；

图8为两个预制桥面板在长度方向端部的连接图；

图9(a)-图9(d)为本发明实施例提供的一种斜拉桥的施工状态图。

图中：1、第一钢筋，2、第二钢筋，3、燕尾槽，4、燕尾榫，5、拼接缝预埋钢板，6、钢筋槽，7、节段拼接钢板，8、钢横梁，9、横隔板，10、小纵梁、11、T型预埋钢板，12、水平支撑板，13、竖向加强肋，14、横向湿接缝，15、纵向湿接缝，16、临时墩，17、辅助墩，18、共用墩，19、顶推平台，20、导梁，21、桥塔。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种预制桥面板结构，该预制桥面板包括面板主体，所述面板主体为一个矩形面板，在所述面板主体内设有有第一钢筋1和第二钢筋2组成的网状结构，其中第一钢筋1水平放置，平行于面板主体的长度方向；第二钢筋2竖直放置，平行于面板主体的宽度方向，并且第一钢筋1的两端分别延伸至面板主体的外部。

在本实例中面板主体的长度方向的两端边缘均间隔设有若干个开口卡槽，同时第一钢筋1长度方向的两端分别向不同的方向弯折，例如在图1中第一钢筋1的右端逆时针方向弯折θ度，左端逆时针弯折θ度。

所以，本发明实施例提供的预制桥面板内第一钢筋1的两端均向相同的方向弯折相同的角度，那么在第一钢筋1延伸方向上，两个预制桥面板之间的钢筋正好交错分布，这样一方面，不会因为两个预制桥面板端部相互对接的时候，端部的钢筋发生干涉；另一方面，可以使用一个面板模具加工出所有的预制桥面板，在加工完之后，只需要将两端的钢筋向相同的方向弯折即可，无需设置多个面板模具，同时两个预制桥面板在第一钢筋1延伸方向上的拼接缝隙处以及开口槽一起浇筑混凝土，通过嵌入到开口槽的混凝土能够实现在第一钢筋1延伸方向上两块相邻预制面板的连接。

需要说明的就是，本实施例中的面板主体材料选用无粗骨料超高性能混凝土(UHPC)，其中超高性能混凝土以其极高的抗压、抗拉强度、耐久性以及良好的锚固性能等优势得以在桥梁工程中使用，本实施例中超高性能混凝土材料均为细集料，水化热较大，需要采用蒸汽进行养护以避免收缩裂缝。

具体地，参见图1所示，本实施例中面板主体内的第一钢筋1的两端分别延伸出面板的外部，且两端的的延伸长度相同，其中右端沿着出来的钢筋在逆时针弯折9度，左端延伸出来的钢筋逆时针方向弯折9度，这样当两个面板在长度方向进行对接的时候，两个面板主体端部的第一钢筋1不会发生发生，错开分布，且相互平行，然后在这两个面板主体两端的缝隙内浇筑混凝土将两者连接起来即可。

所述面板内第一钢筋1的右端也可以向顺时针弯折9度，同时左侧也向顺时针弯折9度，然后将两者对接在一起即可，当然，本发明中的弯折角度θ不仅仅限于9度，也可以大于9度或者小于9度，只要保证两个钢筋不会发生干涉即可。

参见图1所示，本实施例中的面板长度方向的两端的开口槽为燕尾槽3，这样相邻的两个燕尾槽3之间形成燕尾榫4，在两个面板对接在一起的时候，通过在面板主体两端之间以及燕尾槽3内现场浇筑湿接缝，可以在该湿接缝内穿入横向钢筋，由于燕尾槽3的内部尺寸大于开口尺寸，这样燕尾槽3与浇筑的混凝土形成一个榫卯结构，利用湿接缝混凝土的“自锁咬合”作用，将两个面板主体在长度方向上实现紧密连接。

当然，所述开口卡槽也可以更换成形状，比如椭圆型等形状，只要浇筑后的混凝土与开口槽形成一个“自锁咬合”结构即可。

本发明实施例中开口卡槽的数量不仅仅限于本实施例中的5个，也可以多于5个或者少于5个，具体的数量根据面板的整体尺寸来决定。

参见图8所示，为了进一地增强相邻的两个面板在长度方向上连接的强度，所述面板在长度方向的两端底部分别连接一个拼接缝预埋钢板5，其中拼接缝预埋钢板5与面板主体之间固定连接，当相邻的面板在长度方向对接的时候，通过一个共同的节段拼接钢板7将两个拼接缝预埋钢板5连接起来作为湿接缝的浇筑底模使用，其中节段拼接钢板7设置在两个拼接缝预埋钢板5的底部，然后在节段拼接钢板7和拼接缝预埋钢板5的顶部浇筑混凝土，这样增强了两个面板的连接强度，其中节段拼接钢板7一方面可以作为湿接缝混凝土底模使用；另一方面，可以发挥钢材优良的抗拉性能，辅助比较薄弱的湿接缝抵抗顶推过程中的拉力以及运营期间可能出现的拉力。

优选地，所述拼接缝预埋钢板5与面板主体之间通过剪力钉相连接，其中剪力钉嵌入到面板主体内，两者在预制时一同浇筑连接在一起。

进一步地，由于双索面钢混组合梁斜拉桥横桥向桥面板顶缘受压，接缝位置处拉应力较小，故为降低施工难度，参见图1所示，本实施例中面板主体宽度方向或者在第二钢筋2延伸方向的两端边缘均设有用于放置环形钢筋的钢筋槽6，第二钢筋2不再伸长至面板外，钢筋槽6放置在相邻的两个第二钢筋2之间，所述面板主体两侧的钢筋槽6数量位置相同，这样当两个面板主体在宽度方向上进行对接的时候，可以在两个相邻的两个面板之间钢筋槽6内放置一个环形钢筋，然后在这些环形钢筋内穿入与第一钢筋1相平行的纵向钢筋，将所述纵向钢筋与环形钢筋连接起来形成钢筋网，然后在浇筑混凝土，这样在宽度方向上实现了两个面板之间的连接。

需要说明的就是，通常上述实施例中预制桥面板主要分成两组形式，分为中间面板和边缘面板，其中中间面板主要是四周都对接面板，参见图1所示，这种面板主体内的第二钢筋2的两端不会延伸至面板主体外部；而边缘面板其中一面没有对接其它面板，参见图2所示，这种面板主体内的第二钢筋2的一端延伸至面板主体外部，另一端未延伸至面板主体外部。

本发明实施例还提供了一种斜拉桥，所述斜拉桥包括多个桥段组成桥体结构，参见图3-图4所示，通常单个桥段主体主要为顶部为开口的钢结构主体，在所述钢结构主体中间设有水平放置的钢横梁8和沿纵向设置的小纵梁10，所述小纵梁10同时垂直于钢横梁8。

同时在所述钢结构主体的两端分别设有箱体，所述箱体内设有与钢横梁8相对齐的横隔板9，这样就形成一个包含多个矩形网格的钢结构主体。

所述斜拉桥还包括上述实施例提供的面板主体，所述面板主体安装在钢结构主体上部，沿着所述斜拉桥主体长度方向上放置四块，其中以中间小纵梁10为分界线，在中间小纵梁10的左侧设有两个面板主体，中间小纵梁10的右侧设有两个面板主体。参见5所示，本实施例中，在一个桥段内钢横梁8及横隔板9顶部对应位置设置T形预埋钢板并预埋入面板主体内，这些T型预埋钢板11竖直放置，且T型预埋钢板11与面板主体在预制厂一同预制，这样在安装面板的时候，可以直接将T型预埋钢板11中的竖直钢板下表面与钢横梁8、横隔板9的上表面对接固定在一起。

优选地，本实施例中的T型预埋钢板11中的水平板上连接有若干个剪力钉，其中所述剪力钉嵌入到面板主体内实现两者的连接。

如图5所示，在本实施例中的所述钢横梁8以及横隔板9的顶部焊接有水平支撑板12，其中T型预埋钢板11的底部直接焊接在水平支撑板12的顶部，钢横梁8以及横隔板9焊接有若干个竖向加劲肋13，同时在所述T型预埋钢板11中的竖直板上也焊接有竖向加劲肋13，T型预埋钢板11中的竖直板下表面放置在水平钢板上的时候，T型预埋钢板11上的竖向加劲肋13能够与钢横梁8以及横隔板9上的竖向加劲肋13对接在一起，这样能够改善焊缝处的疲劳应力。

同时在坡口拼接焊缝位置处设置水平支撑板12作为承托，将拼接位置的对接焊缝变为垂直角焊缝，增大了对接误差冗余度，降低了施工难度。

同时，本发明提供的预制桥面板采用在钢横梁及横隔板对应位置预埋T型连接板的方式，实现了桥面板大尺寸整体预制及钢-混凝土板的精准叠合，减少了湿接缝的数量，提高了施工质量。

现假设本实施例中当四个面板主体放置斜拉桥主体上方的时候，形成一个单桥段，然后再组装另一个桥段将两个桥段拼接起来形成双桥段，参见图6所示，依次类型类推，可以形成多个桥段。

同时假设本实施例中的面板主体的长度方向为纵向方向，宽度方向为横向方向，在相邻的两个面板主体宽度方向两端之间的钢筋槽6内放置在环形钢筋，然后在所述环形钢筋内穿入纵向钢筋，最后在两者的间隙里现场浇筑混凝土形成纵向湿接缝15将纵向钢筋和环形钢筋固定在一起即可，参见图6所示，这样就实现了两个相邻面板主体的横向方向上的连接固定。

参见图6-图7所示，本实施例中在相邻的两个桥段上的面板主体两端拼接的时候，由于桥段长度方向的两端的钢筋弯折方向相同，所以在对接的时候端部的钢筋不会发生干涉，然后在两个桥段端部的间隙内以及开口卡槽内浇筑混凝土形成横向湿接缝14即可。

为了增强两个桥段内面板主体端部的连接，可以在横向湿接缝14内穿入横向钢筋，来增强横向湿接缝14的整体强度。

参见图8所示，本实施例中的面板主体长度方向两端的底部均连接有拼接缝预埋钢板5，这样在两个面板拼接的时候，可以先将节段拼接钢板7的一端与其中一个拼接缝预埋钢板5通过螺栓连接，另一端与另一个拼接缝预埋钢板5采用现场焊接固定，这样可以避免拼接误差的影响。

实施例3：

本发明实施例提供了一种斜拉桥的施工顺序，参见图9(a)-9(d)所示，该施工顺序包括如下过程：

步骤一：架设临时墩16和辅助墩17及桥塔21下部结构同步施工，然后在桥梁的一端的共用墩上搭设顶推平台19；

步骤二：在顶推平台19上完成钢结构主体与预制板叠合，现场浇筑湿接缝，然后安装导梁20，进斜拉桥全断面顶推；

步骤三：按照步骤二的放置完成钢结构主体及其上部的预制板顶推，桥塔21施工完成；

步骤四：安装并张拉斜拉索，拆除临时设施，进行桥面铺装及护栏安装。

本发明提供的斜拉桥施工顺序，能够在顶推平台19上实现钢结构主体以及面板主体的拼装，然后将拼接好的桥段之间进行安装，提高了工作效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种预制桥面板，包括面板主体，所述面板主体内设有由第一钢筋和第二钢筋组成的钢筋网结构，其特征在于，所述面板在顺着第一钢筋延伸方向的两端边缘处均间隔设有若干个开口槽，第一钢筋的两端延伸至面板的外部，其中第一钢筋的两端均逆时针或者顺时针弯折θ度；所述面板顺着第二钢筋延伸方向的两端边缘处均间隔设有若干个用于放置钢筋的钢筋槽，钢筋槽设置在相邻的两个第二钢筋之间。

2.如权利要求1所述的一种预制桥面板，其特征在于，所述面板在顺着第一钢筋延伸方向的两端底部连接有拼接缝连接钢板。

3.如权利要求1所述的一种预制桥面板，其特征在于，所述开口槽为燕尾槽，相邻的两个燕尾槽之间形成燕尾榫。

4.如权利要求1所述的一种预制桥面板，其特征在于，第二钢筋的一端延伸至面板的外部，另一端不延伸至外部。

5.如权利要求1所述的一种预制桥面板，其特征在于，第一钢筋和第二钢筋相互垂直。

6.一种斜拉桥，包括多段相互拼接的桥段，每个桥段内部设有由钢横梁、小纵梁以及横隔板组成的钢结构，所述钢结构顶部为敞口，其特征在于，还包括上述权利要求1-5任一项所述的预制桥面板，多个所述预制桥面板水平排列放置在所述钢结构的顶部，在单个桥段上相邻的两个预制桥面板之间的钢筋槽之间放置环形钢筋，在单个桥段内相邻的两个预制桥面板之间浇筑混凝土形成纵向湿接缝，在两个桥段之间相互对接的两个预制桥面板之间以及开口槽内浇筑混凝土形成横向湿接缝。

7.如权利要求6所述的一种斜拉桥，其特征在于，钢横梁和横隔板的顶部设有水平支撑板，面板主体的底部与钢横梁和横隔板对应位置设有竖直放置的T型连接板，其中T型连接板与面板主体一体设置，T型连接板底部与水平支撑板焊接固定。

8.如权利要求6所述的一种斜拉桥，其特征在于，在两个桥段之间，相互对接的两个预制桥面板之间面板端部对接处底部设有节段拼接钢板，所述节段拼接钢板的一端与其中一个桥段上的面板主体上的拼接缝连接钢板可拆卸连接，节段拼接钢板的另一端与另外一个桥段上的面板主体上的拼接缝连接钢板焊接固定。

9.如权利要求6所述的一种斜拉桥，其特征在于，所述纵向湿接缝内设有纵向钢筋，所述纵向钢筋穿入环形钢筋内部，横向湿接缝内设有横向钢筋。

10.基于权利要求6-9任一项所述的一种斜拉桥的施工方法，其特征在于，包括如下过程：

架设临时墩和辅助墩及桥塔下部结构同步施工，然后在预架设桥梁的一端的共用墩上搭设顶推平台；

在顶推平台上完成钢结构和预制板叠合，然后安装导梁，对装配好钢主梁进行全断面顶推安装；直至钢主梁顶推到位、桥塔施工完成；

安装并张拉斜拉索，进行桥面铺装及护栏安装。

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