CN114411523A - 基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构及其施工方法，包括若干桥墩，桥墩上安装有墩顶横梁，相邻的墩顶横梁之间通过拱形的混凝土底板连接，所述混凝土底板包括若干依次连接的预制混凝土板块，各个预制混凝土板块之间通过预应力钢铰线串连，预应力钢铰线贯穿钢铰线通道伸出并固定于对应的墩顶横梁上。本发明通过采用拉带连接预制混凝土板块并进行整体吊装至墩顶横梁，通过一次吊装即可完成一跨拱形混凝土底板的施工且无需大量复杂的临时支撑装置，施工工艺更加简便，节省工程造价，具有很好的应用前景。

Description

基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构及施工方法。

背景技术

波形钢腹板组合箱梁桥在支点处梁高较高，跨中处梁高较低，按一定的变化形式由支点向跨中变化，使得主梁的底板通常按一定的线形变化。针对呈一定线形变化的混凝土底板施工，通常采用挂篮施工或支架现浇。挂篮施工或支架现浇都需要进行支模，支模难度大大增加，不仅影响了整体工程进度，还会因模板拼装问题造成混凝土底板浇筑后出现漏浆和漏筋等质量问题。同时，混凝土浇筑时候容易出现振捣不合理，大气泡不能完全排出，混凝土底板外表面会引起蜂窝麻面，不仅影响了桥梁的美观，也无法达到设计的使用要求。支架现浇的施工方法受施工环境影响，且无法运用于一些较大跨径的桥梁。

对于拱形结构桥梁在施工过程中需要大量的专用支撑等临时设施，使得施工过程过于复杂且增大了施工成本，影响了工程进度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构及施工方法，解决上述技术方案存在的问题。

本发明采用以下方案实现： 一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，包括若干桥墩，桥墩上安装有墩顶横梁，相邻的墩顶横梁之间通过拱形的混凝土底板连接，所述混凝土底板包括若干依次连接的预制混凝土板块，各个预制混凝土板块之间通过预应力钢铰线串连，预应力钢铰线的贯穿钢铰线通道伸出并固定于对应的墩顶横梁上。

进一步的，所述预制混凝土板块内设置有若干顺桥向贯穿预制混凝土板块的预应力孔洞，相邻的预制混凝土板块上的预应力孔洞一一对应，各个对应的预应力孔洞相互连接形成钢铰线通道，所述预应力钢铰线设置于钢铰线通道内，预应力钢铰线的两端贯穿钢铰线通道伸出并锚固于对应的墩顶横梁上，预应力孔洞与预应力钢铰线空隙灌注水泥砂浆。

进一步的，所述混凝土底板上安装有至少一条的拉带，各个混凝土底板与拉带之间可拆连接。

进一步的，所述预制混凝土板块顺桥向的下表面长于上表面。

进一步的，所述相邻预制混凝土板块的接缝之间设置混凝土剪力键，所述混凝土剪力键可采用梯形或圆角梯形截面，混凝土剪力键的高度应大于混凝土最大骨料粒径的2倍、小于35mm；混凝土剪力键的高度与其平均宽度比取为1:2。

进一步的，所述墩顶横梁侧部上对应预制混凝土底板的连接端设置有倾斜交界平面，倾斜交界平面与预制混凝土底板轴线垂直，横梁两侧上对应预应力钢绞线设置有锚固点。

进一步的，所述预制混凝土板块为钢筋混凝土结构，所述预制混凝土板块的左右两侧均预埋一定高度的波形钢腹板，所述墩顶横梁的底面与预制混凝土底板最低点间距不小于0.5m。

进一步的，所述预制混凝土板块包括若干左右依次连接的预制并排混凝土底板，前后相邻的预制并排混凝土底板通过预应力钢铰线连接，形成并排混凝土底板肋条，左右相邻的并排混凝土底板肋条间通过横向预应力或湿接缝连接，并沿横桥向依次连接，两侧的并排混凝土底板肋条的外侧预埋波形钢腹板。

一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构的施工方法：

步骤1：桥梁下部结构施工：进行桥墩和桥台钢筋绑扎，浇筑桥墩和桥台混凝土，并进行养护；

步骤2：混凝土底板板块预制：按照划分的混凝土底板的尺寸拼装模板，绑扎预制混凝土板块钢筋，并预埋预应力管道和部分高度波形钢腹板，浇筑混凝土，并进行养护；

步骤3：墩顶横梁施工：以桥墩为支撑，安装墩顶横梁支架和模板，进行钢筋绑扎，安装预应力管道，浇筑混凝土，并进行养护；

步骤4：混凝土底板施工：将预制混凝土底板板块运输至桥位附近，在施工平台上通过定位依次安装预制混凝土底板板块，将拉带紧贴预制混凝土底板板块顶面并进行连接，利用吊机进行整体吊装，混凝土底板形成拱形，将拱形的混凝土底板安装在墩顶横梁上；

步骤5：预应力施工：在混凝土底板内穿插预应力钢绞线，并张拉预应力钢绞线，完成封锚；

步骤6：波形钢腹板施工：将波形钢腹板与预埋在混凝土底板中的波形钢腹板进行焊接连接；

步骤7：混凝土顶板施工：以波形钢腹板及混凝土底板作为支撑，在波形钢腹板上架设模板，浇筑混凝土顶板；

步骤8：桥面铺装及附属工程施工。

进一步的，步骤3中，当桥墩顶有支座时，需先安装支座，并采用临时固结措施将墩顶横梁与桥墩固结，并在桥梁主体结构施工完成后，拆除临时固结措施，通过支座支承桥梁上部结构；在步骤4中，混凝土底板横桥向分块安装，混凝土底板由并排混凝土底板肋条组成，所述混凝土底板肋条间由横向预应力连接或湿接缝连接。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：通过采用拉带连接预制混凝土板块并进行整体吊装至墩顶横梁，通过一次吊装即可完成一跨拱形混凝土底板的施工且无需大量复杂的临时支撑装置，施工工艺更加简便，节省工程造价，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明混凝土板块结构示意图；

图2为本发明吊装前拉带连接混凝土板块结构示意图；

图3为本发明吊装时混凝土板块板结构示意图；

图4为本发明完成吊装混凝土板块结构示意图；

图5为本发明墩顶横梁结构示意图；

图6为本发明安装波形钢腹板后结构示意图；

图7为本发明完成顶板施工后结构示意图；

图8为本发明实施例2吊装一侧混凝土底板肋条结构示意图；

图9为本发明实施例2吊装一侧混凝土底板肋条俯视图；

图10为本发明实施例2吊装中间混凝土底板肋条结构示意图；

图11为本发明实施例2吊装中间混凝土底板肋条俯视图；

图12为本发明实施例2吊装完成混凝土底板结构示意图。

图中：1-混凝土底板；2-预埋波形钢腹板；3-混凝土顶板；4-预应力孔洞；5-拉带；6-墩顶横梁；7-混凝土剪力键；8-倾斜交界平面；9-波形钢腹板；10-并排混凝土底板肋条。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1-7所示，本实施例提供了一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，包括若干桥墩（未示出），桥墩上安装有墩顶横梁6，相邻的墩顶横梁之间通过拱形的混凝土底板1连接，所述混凝土底板包括若干依次连接的预制混凝土板块，各个预制混凝土板块之间通过预应力钢铰线（未示出）串连，预应力钢铰线的贯穿钢铰线通道伸出并固定于对应的墩顶横梁上。

在本实施例中，所述预制混凝土板块内设置有若干顺桥向贯穿预制混凝土板块的预应力孔洞4，相邻的预制混凝土板块上的预应力孔洞一一对应，各个对应的预应力孔洞相互连接形成钢铰线通道，所述预应力钢铰线设置于钢铰线通道内，预应力钢铰线的两端贯穿钢铰线通道伸出并锚固于对应的墩顶横梁上，预应力孔洞与预应力钢铰线空隙灌注水泥砂浆。

在本实施例中，所述混凝土底板上安装有至少一条的拉带5，各个混凝土底板与拉带之间可拆连接，本装置采用三条拉带，拉带可以转动，并可以拆除。

在本实施例中，为了设计合理，所述预制混凝土板块顺桥向两侧表面有一定的倾斜，即所述预制混凝土板块顺桥向的下表面长度大于上表面长度。

在本实施例中，所述相邻预制混凝土板块的接缝之间设置混凝土剪力键7，所述混凝土剪力键可采用梯形或圆角梯形截面，混凝土剪力键的高度应大于混凝土最大骨料粒径的2倍、小于35mm；混凝土剪力键的高度与其平均宽度比取为1:2。

在本实施例中，所述墩顶横梁侧部上对应预制混凝土底板的连接端设置有倾斜交界平面8，倾斜交界平面与预制混凝土底板轴线垂直，横梁两侧上对应预应力钢绞线设置有锚固点，预应力钢绞线的端部锚固于锚固点上，所述墩顶横梁的底面与预制混凝土底板最低点间距不小于0.5m。

在本实施例中，所述预制混凝土板块为钢筋混凝土结构，所述预制混凝土板块的左右两侧均预埋一定高度的波形钢腹板2。

在本实施例中，所述预埋波形钢腹板2上部焊接波形钢腹板9，相邻的墩顶横梁顶部与对应的两侧波形钢腹板之间所围成的区域顶部通过混凝土顶板3封闭。

实施例2：参照图8-12，由于直接吊装整条混凝土底板较为困难，所以混凝土底板采用半宽或分块预制，根据混凝土底板不同的预制方式，采用拉带连接预制混凝土板块，将混凝土底板分为并排的混凝土底板肋条，从一侧依次吊装各个混凝土底板肋条，直至完成混凝土底板的施工。其他与实施例1相同。适用于混凝土底板较宽的组合箱梁桥，减轻吊装难度，具体技术方案为：在本实施例中，所述预制混凝土板块包括若干左右依次对接的预制并排混凝土底板，前后相邻（即顺桥向）的预制并排混凝土底板通过预应力钢铰线连接，形成并排混凝土底板肋条10，左右相邻（即横桥向）的并排混凝土底板肋条沿横桥向依次对接，两侧的并排混凝土底板肋条的外侧预埋波形钢腹板。一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构的施工方法：

步骤1：桥梁下部结构施工：进行桥墩和桥台钢筋绑扎，浇筑桥墩和桥台混凝土，并进行养护；

步骤2：混凝土底板板块预制：按照划分的混凝土底板的尺寸拼装模板，绑扎预制混凝土板块钢筋，并预埋预应力管道和部分高度波形钢腹板，浇筑混凝土，并进行养护；

步骤3：墩顶横梁施工：以桥墩为支撑，安装墩顶横梁支架和模板，进行钢筋绑扎，安装预应力管道，浇筑混凝土，并进行养护；

步骤4：混凝土底板施工：将预制混凝土底板板块运输至桥位附近，在施工平台上通过定位依次安装预制混凝土底板板块，将拉带紧贴预制混凝土底板板块顶面并进行连接，利用吊机进行整体吊装，混凝土底板形成拱形，将拱形的混凝土底板安装在墩顶横梁上；

步骤5：预应力施工：在混凝土底板内穿插预应力钢绞线，并张拉预应力钢绞线，完成封锚；

步骤6：波形钢腹板施工：将波形钢腹板与预埋在混凝土底板中的波形钢腹板进行焊接连接；

步骤7：混凝土顶板施工：以波形钢腹板及混凝土底板作为支撑，在波形钢腹板上架设模板，浇筑混凝土顶板；

步骤8：桥面铺装及附属工程施工。

在本实施例中，步骤3中，当桥墩顶有支座时，需先安装支座，并采用临时固结措施将墩顶横梁与桥墩固结，并在桥梁主体结构施工完成后，拆除临时固结措施，通过支座支承桥梁上部结构。在步骤4中，混凝土底板横桥向分块安装，混凝土底板由并排混凝土底板肋条组成，所述混凝土底板肋条间由横向预应力连接或湿接缝连接。

本发明将波形钢腹板组合梁桥拱形底板进行分段预制，在施工平台上通过定位依次安装预制混凝土底板板块，将拉带紧贴预制混凝土底板板块顶面并进行连接，利用吊机进行整体吊装，将拱形的混凝土底板安装在墩顶横梁上，可以有效的提高波形钢腹板组合箱梁桥拱形混凝土底板的架设效率，保证了混凝土底板板块的拼装质量，具有很好的应用前景施工工艺更加简便，节省工程造价，具有很好的应用前景。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系例如“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，且上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，包括若干桥墩，桥墩上安装有墩顶横梁，相邻的墩顶横梁之间通过拱形的混凝土底板连接，其特征在于，所述混凝土底板包括若干依次连接的预制混凝土板块，各个预制混凝土板块之间通过预应力钢铰线串连，预应力钢铰线的贯穿钢铰线通道伸出并固定于对应的墩顶横梁上。

2.根据权利要求1所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述预制混凝土板块内设置有若干顺桥向贯穿预制混凝土板块的预应力孔洞，相邻的预制混凝土板块上的预应力孔洞一一对应，各个对应的预应力孔洞相互连接形成钢铰线通道，所述预应力钢铰线设置于钢铰线通道内，预应力钢铰线的两端贯穿钢铰线通道伸出并锚固于对应的墩顶横梁上，预应力孔洞与预应力钢铰线空隙灌注水泥砂浆。

3.根据权利要求2所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述混凝土底板上安装有至少一条的拉带，各个混凝土底板与拉带之间可拆连接。

4.根据权利要求3所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述预制混凝土板块顺桥向的下表面长于上表面。

5.根据权利要求4所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述相邻预制混凝土板块的接缝之间设置混凝土剪力键，所述混凝土剪力键可采用梯形或圆角梯形截面，混凝土剪力键的高度应大于混凝土最大骨料粒径的2倍、小于35mm；混凝土剪力键的高度与其平均宽度比取为1:2。

6.根据权利要求5所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述墩顶横梁侧部上对应预制混凝土底板的连接端设置有倾斜交界平面，倾斜交界平面与预制混凝土底板轴线垂直，横梁两侧上对应预应力钢绞线设置有锚固点。

7.根据权利要求6所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述预制混凝土板块为钢筋混凝土结构，所述预制混凝土板块的左右两侧均预埋一定高度的波形钢腹板,所述墩顶横梁的底面与预制混凝土底板最低点间距不小于0.5m。

8.根据权利要求7所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，所述预制混凝土板块包括若干左右依次连接的预制并排混凝土底板，前后相邻的预制并排混凝土底板通过预应力钢铰线连接，形成并排混凝土底板肋条，左右相邻的并排混凝土底板肋条间通过横向预应力或湿接缝连接，并沿横桥向依次连接，两侧的并排混凝土底板肋条的外侧预埋波形钢腹板。

9.一种基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构的施工方法，采用如权利要求8所述的基于拱结构受力的波形钢腹板组合箱梁结构，其特征在于，

步骤1：桥梁下部结构施工：进行桥墩和桥台钢筋绑扎，浇筑桥墩和桥台混凝土，并进行养护；

步骤2：混凝土底板板块预制：按照划分的混凝土底板的尺寸拼装模板，绑扎预制混凝土板块钢筋，并预埋预应力管道和部分高度波形钢腹板，浇筑混凝土，并进行养护；

步骤3：墩顶横梁施工：以桥墩为支撑，安装墩顶横梁支架和模板，进行钢筋绑扎，安装预应力管道，浇筑混凝土，并进行养护；

步骤4：混凝土底板施工：将预制混凝土底板板块运输至桥位附近，在施工平台上通过定位依次安装预制混凝土底板板块，将拉带紧贴预制混凝土底板板块顶面并进行连接，利用吊机进行整体吊装，混凝土底板形成拱形，将拱形的混凝土底板安装在墩顶横梁上；

步骤5：预应力施工：在混凝土底板内穿插预应力钢绞线，并张拉预应力钢绞线，完成封锚；

步骤6：波形钢腹板施工：将波形钢腹板与预埋在混凝土底板中的波形钢腹板进行焊接连接；

步骤7：混凝土顶板施工：以波形钢腹板及混凝土底板作为支撑，在波形钢腹板上架设模板，浇筑混凝土顶板；

步骤8：桥面铺装及附属工程施工。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，步骤3中，当桥墩顶有支座时，需先安装支座，并采用临时固结措施将墩顶横梁与桥墩固结，并在桥梁主体结构施工完成后，拆除临时固结措施，通过支座支承桥梁上部结构；在步骤4中，混凝土底板横桥向分块安装，混凝土底板由并排混凝土底板肋条组成，所述混凝土底板肋条间由横向预应力连接或湿接缝连接。

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