CN114438871A - 装配式组合结构桥梁及其建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了装配式组合桥梁及其建造方法，所述桥梁包括工字钢纵梁、刚性横向联结系和悬臂桥面板，悬臂桥面板的纵向中间部位开设有对接孔，纵梁的翼缘板顶面预设有剪力钉，所述剪力钉穿过悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；通过在悬臂桥面板纵向中间部位开设有对接孔，并通过在纵梁的翼缘板顶面预设吻合的剪力钉，对剪力钉区域现浇混凝土；工字钢纵梁代替传统的钢箱，工厂化预制，加工简单，造价低，自重轻，装配简单，节省工期，悬臂桥面板使得桥下净空更为开阔，景观效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁及建筑结构领域，特别涉及一种装配式组合结构桥梁及其建造方法。
背景技术
随着中国钢材产量的提高，钢结构加工与制造技术的发展，钢桥的建造数量在不断地增加。特别在市政道路的高架桥中，钢箱梁因其抗扭性能好、施工速度快、施工可减少对交通的影响等优点受到越来越多的桥梁工程师的青睐和关注。
但是钢箱梁因其造价特别高，在中国的应用规模不大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配式组合结构桥梁，旨在解决现有技术中钢箱梁造价高，应用规模受限的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种装配式组合结构桥梁，所述桥梁包括工字钢纵梁1、刚性横向联结系2和悬臂桥面板3，悬臂桥面板3的纵向中间部位开设有对接孔，纵梁1的翼缘板顶面预设有剪力钉，所述剪力钉穿过所述对接孔；纵梁1支撑悬臂桥面板3纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板3的外侧纵向边为飘出的自由边；
优选地，纵梁1包括第一纵梁11、第二纵梁12和第三纵梁13，第一纵梁11和第三纵梁13为外侧纵梁，其翼缘板顶面分段预设有穿过悬臂桥面板3对接孔的剪力钉和支撑悬臂桥面板3纵向中间部位的支撑面，所述剪力钉区域尺寸与悬臂桥面板3的对接孔尺寸吻合；第二纵梁12为中间纵梁，其翼缘板顶面的纵向中心线两侧依次为连续预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板3内侧纵向边的支撑面；
优选地，横向联结系2包括两条或两条以上与纵梁1垂直的工字钢结构横梁21、22；横梁21、22顶面的横向中心线两侧依次为预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板3横向边的支撑面；横梁21、22的翼缘板顶面与纵梁11、12、13的翼缘板顶面处于同一水平面；
优选地，所述桥梁横向并列设置有两个悬臂桥面板，其中第一纵梁11和第三纵梁13的剪力钉分别穿过两个悬臂桥面板3的对接孔，第二纵梁12的两个支撑面分别支撑两个悬臂桥面板3的内侧纵向边，两个悬臂桥面板外侧纵向边为飘出的自由边；横梁21、22的支撑面支撑悬臂桥面板3的横向边；横梁和纵梁上的剪力钉上方配有高强螺母，剪力钉套装上钢筋网片并绑扎；
优选地，悬臂桥面板3与纵梁1或横梁21、22搭接的三条边上延伸预留有U型钢筋，U型钢筋与纵梁1或横梁21、22的剪力钉、钢筋网片绑扎；
优选地，悬臂桥面板3内部设有两条或两条以上用于穿插横向预应力钢束的横向钢束通道，所述横向钢束通道呈拉链式交错布置；每条横向钢束通道的一个端头点位于其中一个悬臂桥面板的顶面，呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具；另一个端头点位于另一个悬臂桥面板对接孔的接触面，所述接触面可设置垫板和锚具，中间点分别位于两个悬臂桥面板相对的侧面、其中一个对接孔的两个内侧面，端头点和中间点贯穿呈平缓弧形曲线；
优选地，所述接触面为紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面，或者是所述对接孔的内侧面；当所述接触面是紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面时，所述接触面呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置垫板和锚具；当所述接触面为对接孔的内侧面时，内侧面设置垫板和锚具；
优选地，第一纵梁11和第三纵梁13的剪力钉两侧纵向上预制有加劲板，每个加劲板上开设有与横向钢束通道对应的贯穿孔；第一纵梁11和第三纵梁13相对侧的加劲板顶部分别开设有两个缺口槽，同一块加劲板上的缺口槽与贯穿孔交替排列，用于当横向钢束通道其中一个端头点紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面时，缺口槽的形状和尺寸与端头点的扇形凹槽对应；
优选地，悬臂桥面板3的纵向中间部位分段开设有预留了钢筋的对接孔，飘出的自由边为变截面自由边；
外侧纵梁的翼缘板顶面分段预设有剪力钉区域，所述剪力钉区域与所述对接孔一一对应并吻合，同时所述剪力钉区域穿过悬臂桥面板的对接孔；内侧纵梁的翼缘板顶面纵向中心线两侧预设有连续的剪力钉区域。
本发明另一个目的在于提供一种装配式组合结构桥梁的建造方法，所述方法包括步骤：
预制翼缘板顶面预设有剪力钉的工字钢纵梁、刚性横向联结系和纵向中间部位开设有对接孔的悬臂桥面板；
打造基坑，放置桩基，固定桥墩，架设T梁或盖梁；
将纵梁架设在T梁或盖梁上，并架设垂直纵梁的刚性横向联结系；
吊装悬臂桥面板，将所述纵梁的剪力钉穿过所述悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；
在剪力钉区域覆盖钢筋网片并绑扎；
对剪力钉区域现浇混凝土。
本发明的有益效果：
本实施例装配式组合结构桥梁包括工字钢纵梁、刚性横向联结系和悬臂桥面板，悬臂桥面板的纵向中间部位开设有对接孔，纵梁的翼缘板顶面预设有剪力钉，所述剪力钉穿过悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；通过在悬臂桥面板纵向中间部位开设有对接孔，并通过在纵梁的翼缘板顶面预设吻合的剪力钉，对剪力钉区域现浇混凝土；工字钢纵梁代替传统的钢箱，工厂化预制，加工简单，造价低，自重轻，装配简单，节省工期，悬臂桥面板使得桥下净空更为开阔，景观效果更佳；通过三条纵梁支撑个悬臂桥面板，结构简单；通过增加两条工字钢结构横梁，与纵梁共同支撑悬臂桥面板，并形成横向湿接缝和纵向湿接缝，分别连接横向节段和纵向节段，有效的防止主梁侧倾失稳，有效的进行荷载分配，使得各主梁受力均匀，防止梁间相对变形过大导致桥面板受力不利，湿接缝还弥补了纵向或横向节段接合面的细小缺陷，灵活性高，密封性好，能有效防止水汽入侵；通过增加四条桁架式横联或实腹横梁将各结构连接为整体，起到荷载横向分布，防止桥梁侧向失稳，有效抵抗水平荷载；横联、横梁与纵梁共同抵抗桥梁的扭矩，将扭矩和水平力传递到支座；其中桁架式横联结构通透、抗风能力强；通过选用H型钢作为纵梁和横梁，便于用剪力钉和其他构件连接，其尺寸构成合理，型号齐全，选用方便，在相同用钢量的情况下，H型钢可进一步提高了刚性、稳定性、抗扭性和抗弯性；通过在悬臂桥面板延伸预留U型钢筋，并与纵梁或横梁的剪力钉、钢筋网片绑扎，经现浇混凝土后，U型钢筋提高了截面抗剪强度，提高悬臂桥面板抗压强度，提高构件延性和抗扭能力，限制混凝土裂缝的产生和传播；通过拉链式交错布置的横向钢束通道，缩短预应力钢束长度和张拉长度，更有效地改善接缝、对接孔以及悬臂桥面板的使用性能，增加桥面系横向刚度，使桥跨整体受力合理，防止混凝土开裂，提高结构耐久性和抗疲劳性，张拉方式灵活；通过悬臂桥面板顶部的扇形凹槽，可方便快速的穿插和张拉预应力钢束，通过对接孔侧面的端头点，可避免悬臂前面板顶部开槽；通过增设纵向钢束通道提高悬臂桥面板纵向性能；通过在纵梁设贯穿孔的加劲板，提高了悬臂桥面板的刚度，进一步保障桥梁的稳定性和安全性；通过在加劲板顶部开设与贯穿孔交替排列的缺口槽，更方便穿插、张拉和锚固横向预应力钢束；通过在对接孔处预留双层双向钢筋，高悬臂桥面板的承载力、稳定性，防止裂纹，确保安全；通过将横梁、桁架式横联或实腹横梁横向延伸至悬臂桥面板的外侧纵向边，更加有效的支撑悬臂，抵抗水平荷载，共同抵抗桥梁的扭矩，使桥梁受力更为均匀，进一步提高桥梁的横向稳定性和安全性；通过增设托架，进一步提高结构安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明第一种装配式组合结构桥梁的立体结构示意图；
图2为纵梁和横梁的结构示意图；
图3为横向排列的两个悬臂桥面板的结构示意图；
图4为纵梁顶部预制加劲板的结构示意图；
图5为另一种纵梁和横梁的结构示意图；
图6为另一种横向排列的两个悬臂桥面板的结构示意图；
图7为第三种纵梁和横梁的结构示意图；
图8为本发明装配式组合结构桥梁的建造方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用以限制本发明。
实施例一
图1所示为本发明装配式组合结构桥梁的立体结构示意图，所述桥梁包括工字钢纵梁1、刚性横向联结系2和悬臂桥面板3，悬臂桥面板3的纵向中间部位开设有对接孔，纵梁1的翼缘板顶面预设有剪力钉，所述剪力钉穿过悬臂桥面板3的对接孔；横向联结系2横向支撑悬臂桥面板3；纵梁1支撑悬臂桥面板3纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板3的外侧纵向边为飘出的自由边；
纵梁1置于T梁或盖梁上；
悬臂桥面板的对接孔与纵梁的剪力钉吻合并固结后现浇混凝土，从而实现轻型高强装配式组合结构桥梁；
本发明所谓横向为所述桥梁的宽度方向，所谓纵向为所述桥梁的长度方向，所谓内侧、外侧、顶部、底部、顶端、底端等都以示意图中结构位置进行的描述；
所述对接孔的宽度等于纵梁1顶端翼缘板的宽度减2a的差值；所述对接孔的长度等于悬臂桥面板3的长度减2b的差值；
其中a为纵梁1翼缘板顶面预留的搭接或固结悬臂桥面板的支撑面宽度，同一块悬臂桥面板所对应的纵梁1顶部的两侧分别预留a宽度；
b为对接孔的宽边至悬臂桥面板3横向边的距离；
a取值0.1-0.3m；
b取值0.4-0.8m，优选0.4-0.5m，能更有效的提高纵梁和悬臂桥面板之间的稳固性；
工字钢纵梁代替传统的钢箱，工厂化预制，加工简单，造价低，自重轻，装配简单，节省工期，悬臂桥面板使得桥下净空更为开阔，景观效果更佳；对剪力钉区域现浇混凝土，湿接缝连接各节段，形成稳定、安全、轻型、高强、装配式的组合结构桥梁；
如图2所示为纵梁和横梁的结构示意图，纵梁1包括第一纵梁11、第二纵梁12和第三纵梁13，第一纵梁11和第三纵梁13为外侧纵梁，其翼缘板顶面分段预设有穿过悬臂桥面板3对接孔的剪力钉和支撑悬臂桥面板3纵向中间部位的支撑面，所述剪力钉区域尺寸与悬臂桥面板3的对接孔尺寸吻合；第二纵梁12为中间纵梁，其翼缘板顶面的纵向中心线两侧依次为连续预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板3内侧纵向边的支撑面；
横向联结系2包括两条或两条以上与纵梁1垂直的工字钢结构横梁21、22；横梁21、22顶面的横向中心线两侧依次为预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板3横向边的支撑面；横梁21、22的翼缘板顶面与纵梁11、12、13的翼缘板顶面处于同一水平面；
横向联结系对桥梁起到横向支撑作用，可以有效的防止主梁侧倾失稳，有效的进行荷载分配，使得各主梁受力均匀，防止梁间相对变形过大导致桥面板受力不利；
横向联结系2还包括四条或四条以上与纵梁垂直且与横梁21、22平行的空腹结构桁架式横联或实腹横梁，其顶面低于或等于纵梁11、12、13的翼缘板顶面高度；
横梁21、22分别支撑两个相邻的悬臂桥面板，悬臂桥面板的两条横向边搭接或固结在横梁21、22的支撑面上；
悬臂桥面板3两条横向边搭接或固结在横梁21、22的支撑面上，内侧纵向边搭接或固结在第二纵梁12的支撑面上，外侧纵向边为飘出的自由边；
所述实腹横梁包括实腹式加劲肋横梁和工字钢结构横梁；
横梁21、22、桁架式横联和实腹横梁通过焊接、铆接、栓接等方式及其结合将各结构连接为整体，起到荷载横向分布，防止桥梁侧向失稳，有效抵抗水平荷载；横联、横梁与纵梁共同抵抗桥梁的扭矩，将扭矩和水平力传递到支座；其中桁架式横联结构通透、抗风能力强；
横梁或纵梁的剪力钉上方配有高强螺母，剪力钉区域覆盖钢筋网片并绑扎后现浇混凝土后形成横向湿接缝或纵向湿接缝；
如图1所示，所述桥梁横向并列设置有两个悬臂桥面板，其中第一纵梁11和第三纵梁13的剪力钉分别穿过两个悬臂桥面板3的对接孔，第二纵梁12的两个支撑面分别支撑两个悬臂桥面板3的内侧纵向边，两个悬臂桥面板外侧纵向边为飘出的自由边；横梁21、22的支撑面支撑悬臂桥面板3的横向边；横梁和纵梁上的剪力钉上方配有高强螺母，剪力钉套装上钢筋网片并绑扎，然后现浇混凝土，形成湿接缝(包括横向湿接缝和纵向湿接缝)，湿接缝能弥补纵向或横向节段接合面的细小缺陷，灵活性高，密封性好，能有效防止水汽入侵；
本实施例中工字钢结构的纵梁和横梁为H型钢，其翼缘板较宽，且内、外表面平行，便于用剪力钉(即高强度螺栓)和其他构件连接，其尺寸构成合理，型号齐全，选用方便，在相同用钢量的情况下，H型钢可进一步提高了刚性、稳定性、抗扭性和抗弯性；
经实验对比，H型钢的高度和翼缘板的宽度的比值优选大于等于2.1，抗扭和耐拉以及受压性能佳；其中比值等于2.2时，性价比最高；
图3所示为横向排列的两个悬臂桥面板的结构示意图，横向排列的两个悬臂桥面板分别为第一悬臂桥面板31和第二悬臂桥面板32，悬臂桥面板与纵梁或横梁搭接的三条边上延伸预留有U型钢筋，U型钢筋与纵梁或横梁的剪力钉、钢筋网片绑扎，经现浇混凝土后，U型钢筋提高了截面抗剪强度，提高悬臂桥面板抗压强度，提高构件延性和抗扭能力，限制混凝土裂缝的产生和传播；
为了更好的呈现横向排列的两个悬臂桥面板相对面的结构，如图3所示的两个悬臂桥面板之间拉开了距离，在实际铺设悬臂桥面板时，第一悬臂桥面板31和第二悬臂桥面板32内侧相对的U型钢筋呈上下交错布置，然后U型钢筋与纵梁或横梁的剪力钉、钢筋网片绑扎，经现浇混凝土后，进一步提高了截面抗剪强度，同时提高了横向稳定性和安全性；
悬臂桥面板内部设有两条或两条以上用于穿插横向预应力钢束的横向钢束通道，所述横向钢束通道拉链式交错布置并呈平缓弧形曲线；每条横向钢束通道的一个端头点位于其中一个悬臂桥面板的顶面，呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置垫板和锚具；另一个端头点位于另一个悬臂桥面板对接孔的接触面，所述接触面可设置垫板和锚具；中间点分别位于两个悬臂桥面板相对的侧面、其中一个对接孔的两个内侧面，端头点和中间点贯穿呈平缓弧形曲线；
平缓扇形凹槽状的扇形曲率与对应的横向钢束通道曲率一致并平滑对接，方便横向钢束的穿插和张拉；
所述接触面为紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面，或者是所述对接孔的内侧面；当所述接触面是紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面时，所述接触面呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置垫板和锚具；当所述接触面为对接孔的内侧面时，内侧面设置垫板和锚具；
如图3所示，悬臂桥面板内部设有四条横向钢束通道，第一横向钢束通道c1-c2-c3-c4贯穿后呈向上的平缓弧形曲线；端头点c1位于紧挨第一悬臂桥面板31对接孔的右边顶面且呈平缓扇形凹槽状，在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具(端头点c1还可以位于第一悬臂桥面板31对接孔右边内侧面，例如图3中e1的结构))中间点c2、c3分别位于第一悬臂桥面板31和第二悬臂桥面板32相对的侧面；端头点c4位于第二悬臂桥面板32右侧顶面且呈平缓扇形凹槽状，在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具；
第二横向钢束通道d1-d2-d3-d4贯穿后呈向上的平缓弧形曲线；端头点d4位于第二悬臂桥面板32对接孔左边内侧面，在端头点d4处设置有垫板和锚具(端头点d4还可以位于紧挨第二悬臂桥面板32对接孔左边顶面并呈平缓扇形凹槽状，在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具，例如图3中f4的结构)；中间点d3、d2分别位于第二悬臂桥面板32和第一悬臂桥面板31相对的侧面；端头点d1位于第一悬臂桥面板31左侧顶面且呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具；
同理，第三横向钢束通道e1-e2-e3-e4与第一横向钢束通道c1-c2-c3-c4类似，其中端头点e1位于第一悬臂桥面板31对接孔右侧面(端头点e1还可以位于紧挨第一悬臂桥面板31对接孔的右边顶面且呈平缓扇形凹槽状，在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具，例如图3中端头点c1的结构)，第四横向钢束通道f1-f2-f3-f4与第二横向钢束通道d1-d2-d3-d4类似，其中端头点f4位于紧挨第二悬臂桥面板32对接孔左边顶面并呈平缓扇形凹槽状，在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具(端头点f4还可以位于第二悬臂桥面板32对接孔左边内侧面，在端头点f4处设置有垫板和锚具，例如图3中d4的结构)，不再赘述；
为了清晰显示重要的结构特征，图3中横向钢束通道仅标识出了4个点(例如c1-c2-c3-c4)；
通过拉链式交错布置的横向钢束通道，缩短预应力钢束长度和张拉长度，更有效地改善接缝、对接孔以及悬臂桥面板的使用性能，增加桥面系横向刚度，使桥跨整体受力合理，防止混凝土开裂，提高结构耐久性和抗疲劳性；通过悬臂桥面板顶部的扇形凹槽，可方便快速的穿插和张拉预应力钢束；通过对接孔侧面的端头点，可避免悬臂前面板顶部开槽；张拉方式灵活；
所述悬臂桥面板纵向内置有两条或两条以上纵向钢束通道，用于穿插和张拉纵向预应力钢束；
如图3所示，每个悬臂桥面板纵向内置了5条纵向钢束通道，其中位于中间的纵向钢束通道穿过对接孔并与所述对接孔处的剪力钉或钢筋网片绑扎固结，进一步提高悬臂桥面板纵向性能；
图4所示为纵梁顶部预制加劲板的结构示意图，第一纵梁11和第三纵梁13的剪力钉两侧纵向上预制有加劲板，每个加劲板上开设有与横向钢束通道对应的贯穿孔；
纵梁的加劲板提高了悬臂桥面板的刚度，进一步保障桥梁的稳定性和安全性；
第二纵梁12的剪力钉两侧纵向上预制有加劲板，加劲板上开设有与横向钢束通道对应的贯穿孔，进一步提高桥梁整体稳定性和安全性；
第一纵梁11和第三纵梁13相对侧的加劲板顶部分别开设有两个缺口槽，同一块加劲板上的缺口槽与贯穿孔交替排列，用于当横向钢束通道其中一个端头点紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面时，缺口槽的形状和尺寸与端头点的扇形凹槽对应，方便穿插、张拉和锚固横向预应力钢束；
如图3和图4所示，当第一横向钢束通道c1-c2-c3-c4端头点c1位于第一悬臂桥面板31对接孔右边的顶面时，因为c1紧挨对接孔，所以第一纵梁11的内侧加劲板上开设有匹配的缺口槽，所述缺口槽的形状和尺寸与端头点c1的扇形凹槽对应，方便穿插、张拉和锚固横向预应力钢束；同理，其他缺口槽不再赘述；
第一纵梁11、第二纵梁12和第三纵梁13上预制的两块加劲板相向内倾3-6度，更加有效地张拉横向预应力钢束；
所述悬臂桥面板内部至少布置双层双向钢筋，其中对接孔处预留所述双层双向钢筋，所述双层双向钢筋与纵梁的剪力钉绑扎固结(这时的纵梁顶部不能设加劲板，加劲板和预留双层双向钢筋两种固结方式只能二选一，效果相同)，提高悬臂桥面板的承载力、稳定性，防止裂纹，确保安全；
在图2的基础上进一步进行优化，优化后，如图5所示为另一种纵梁和横梁的结构示意图，横梁21、22以及桁架式横联或实腹横梁过第一纵梁11或第三纵梁13并横向呈3-5度夹角延伸至悬臂桥面板3的外侧纵向边，更加有效的支撑悬臂，抵抗水平荷载，共同抵抗桥梁的扭矩，使桥梁受力更为均匀，进一步提高桥梁的横向稳定性和安全性；
所述悬臂桥面板纵向长3.5-6.3m(优选3.5-4.1m)，横向宽3.8-5.5m(优选3.9-4.1m)，其中对接孔宽为0.3-0.7m(优选0.3-0.5m)，长2.7-4.7m(优选2.9-3.1m)，对接孔纵向两边预留0.1-0.8m(优选0.1-0.4m，性价比最高)；
纵梁宽0.5-1.3m(优选0.6-0.9m)，其中两个支撑面各占0.1-0.3m(优选0.2m)；
位于同一条线的纵梁经高强螺栓固结；
当悬臂桥面板悬出纵梁超过2.5m时，则在悬臂桥面板的自由边至外侧纵梁底面的翼缘板处增设托架，用于支撑悬臂桥面板，提高结构安全性和稳定性；
本实施例所述搭接指搭放、支撑。
本实施例轻型高强装配式组合桥梁包括工字钢纵梁、刚性横向联结系和悬臂桥面板，悬臂桥面板的纵向中间部位开设有对接孔，纵梁的翼缘板顶面预设有剪力钉，所述剪力钉穿过悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；通过在悬臂桥面板纵向中间部位开设有对接孔，并通过在纵梁的翼缘板顶面预设吻合的剪力钉，对剪力钉区域现浇混凝土；工字钢纵梁代替传统的钢箱，工厂化预制，加工简单，造价低，自重轻，装配简单，节省工期，悬臂桥面板使得桥下净空更为开阔，景观效果更佳；通过三条纵梁支撑个悬臂桥面板，结构简单；通过增加两条工字钢结构横梁，与纵梁共同支撑悬臂桥面板，并形成横向湿接缝和纵向湿接缝，分别连接横向节段和纵向节段，有效的防止主梁侧倾失稳，有效的进行荷载分配，使得各主梁受力均匀，防止梁间相对变形过大导致桥面板受力不利，湿接缝还弥补了纵向或横向节段接合面的细小缺陷，灵活性高，密封性好，能有效防止水汽入侵；通过增加四条桁架式横联或实腹横梁将各结构连接为整体，起到荷载横向分布，防止桥梁侧向失稳，有效抵抗水平荷载；横联、横梁与纵梁共同抵抗桥梁的扭矩，将扭矩和水平力传递到支座；其中桁架式横联结构通透、抗风能力强；通过选用H型钢作为纵梁和横梁，便于用剪力钉和其他构件连接，其尺寸构成合理，型号齐全，选用方便，在相同用钢量的情况下，H型钢可进一步提高了刚性、稳定性、抗扭性和抗弯性；通过在悬臂桥面板延伸预留U型钢筋，并与纵梁或横梁的剪力钉、钢筋网片绑扎，经现浇混凝土后，U型钢筋提高了截面抗剪强度，提高悬臂桥面板抗压强度，提高构件延性和抗扭能力，限制混凝土裂缝的产生和传播；通过拉链式交错布置的横向钢束通道，缩短预应力钢束长度和张拉长度，更有效地改善接缝、对接孔以及悬臂桥面板的使用性能，增加桥面系横向刚度，使桥跨整体受力合理，防止混凝土开裂，提高结构耐久性和抗疲劳性，张拉方式灵活；通过悬臂桥面板顶部的扇形凹槽，可方便快速的穿插和张拉预应力钢束，通过对接孔侧面的端头点，可避免悬臂前面板顶部开槽；通过增设纵向钢束通道提高悬臂桥面板纵向性能；通过在纵梁设贯穿孔的加劲板，提高了悬臂桥面板的刚度，进一步保障桥梁的稳定性和安全性；通过在加劲板顶部开设与贯穿孔交替排列的缺口槽，更方便穿插、张拉和锚固横向预应力钢束；通过在对接孔处预留双层双向钢筋，高悬臂桥面板的承载力、稳定性，防止裂纹，确保安全；通过将横梁、桁架式横联或实腹横梁横向延伸至悬臂桥面板的外侧纵向边，更加有效的支撑悬臂，抵抗水平荷载，共同抵抗桥梁的扭矩，使桥梁受力更为均匀，进一步提高桥梁的横向稳定性和安全性；通过增设托架，进一步提高结构安全性和稳定性。
实施例二
如图6所示为另一种横向排列的两个悬臂桥面板的结构示意图，图7所示为第三种纵梁和横梁的结构示意图，图6与图7结合使用；所述轻型高强装配式组合桥梁包括包括工字钢纵梁11、12、13、刚性横向联结系21、22和悬臂桥面板31、32，悬臂桥面板的纵向中间部位分段开设有预留了钢筋的对接孔；外侧纵梁的翼缘板顶面分段预设有剪力钉区域，所述剪力钉区域与所述对接孔一一对应并吻合，同时所述剪力钉区域穿过悬臂桥面板的对接孔；内侧纵梁的翼缘板顶面纵向中心线两侧预设有连续的剪力钉区域，所述剪力钉区域覆盖钢筋网片后，与悬臂桥面板预设的U型钢筋一起绑扎，并现浇混凝土形成纵向湿接缝；
横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的变截面自由边；
本实施例横向预应力钢束通道和纵向预应力钢束通道与实施例一原理相同，不在赘述；
变截面自由边降低悬臂自重；悬臂桥面板分段开设的预留了钢筋的对接孔与纵梁的剪力钉区域重叠后铺设钢筋网片，然后绑扎固结后现浇混凝土，进一步提高桥梁的稳定性和安全性。
实施例三
图8所示为本发明装配式组合结构桥梁的建造方法流程图，所述方法包括步骤：
S101，预制翼缘板顶面预设有剪力钉的工字钢纵梁、刚性横向联结系和纵向中间部位开设有对接孔的悬臂桥面板；
所述对接孔的宽度等于纵梁顶端翼缘板的宽度减2a的差值；所述对接孔的长度等于悬臂桥面板的长度减2b的差值；
其中a为纵梁翼缘板顶面预留的搭接或固结悬臂桥面板的支撑面宽度，同一块悬臂桥面板所对应的纵梁顶部的两侧分别预留a宽度；
b为对接孔的宽边至悬臂桥面板横向边的距离；
a取值0.1-0.3m；
b取值0.4-0.8m，优选0.4-0.5m，能更有效的提高纵梁和悬臂桥面板之间的稳固性；
纵梁包括第一纵梁、第二纵梁和第三纵梁，第一纵梁和第三纵梁为外侧纵梁，其翼缘板顶面分段预设有剪力钉，所述剪力钉区域尺寸与悬臂桥面板的对接孔尺寸吻合；第二纵梁为中间纵梁，其翼缘板顶面的纵向中心线两侧依次为连续预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板内侧纵向边的支撑面；
横向联结系包括两条与纵梁垂直的工字钢结构横梁；横梁顶面的横向中心线两侧依次为连续预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板横向边的支撑面；横梁的翼缘板顶面与纵梁的翼缘板顶面处于同一水平面；
横向联结系对桥梁起到横向支撑作用，可以有效的防止主梁侧倾失稳，有效的进行荷载分配，使得各主梁受力均匀，防止梁间相对变形过大导致桥面板受力不利；
横向联结系还包括四条与纵梁垂直且与横梁平行的空腹结构桁架式横联或实腹横梁，其顶面低于或等于纵梁的翼缘板顶面高度；
所述实腹横梁包括实腹式加劲肋横梁和工字钢结构横梁；
横梁或纵梁的剪力钉上方配有高强螺母；
进一步优化，悬臂桥面板与纵梁或横梁搭接的三条边上延伸预留有U型钢筋；
进一步优化，悬臂桥面板内部设有两条或两条以上用于穿插横向预应力钢束的横向钢束通道，所述横向钢束通道呈拉链式交错布置；每条横向钢束通道的一个端头点位于其中一个悬臂桥面板的顶面，呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具；另一个端头点位于另一个悬臂桥面板对接孔的接触面，所述接触面可设置垫板和锚具；中间点分别位于两个悬臂桥面板相对的侧面，四个点贯穿呈平缓弧形曲线；
进一步优化，所述悬臂桥面板纵向内置有两条或两条以上纵向钢束通道，用于穿插和张拉纵向预应力钢束；
进一步优化，第一纵梁和第三纵梁的剪力钉两侧纵向上预制有加劲板，每个加劲板上开设有与横向钢束通道对应的贯穿孔；
进一步优化，所述悬臂桥面板纵向长3.5-6.3m(优选3.5-4.1m)，横向宽3.8-5.5m(优选3.9-4.1m)，其中对接孔宽为0.3-0.7m(优选0.3-0.5m)，长2.7-4.7m(优选2.9-3.1m)，对接孔纵向两边预留0.4-0.8m(优选0.4-0.5m)；
纵梁宽0.5-1.3m(优选0.6-0.9m)，其中两个支撑面各占0.1-0.3m(优选0.2m)；
S102，打造基坑，放置桩基，固定桥墩，架设T梁或盖梁；
S103，将纵梁架设在T梁或盖梁上，并架设垂直纵梁的刚性横向联结系；
第一纵梁和第三纵梁架设为外侧纵梁，第二纵梁架设为中间纵梁；
两条工字钢结构横梁与纵梁垂直固结，其翼缘板顶面与纵梁的翼缘板顶面处于同一水平面；
空腹结构桁架式横联或实腹横梁与纵梁垂直且与横梁平行固结，其顶面低于或等于纵梁的翼缘板顶面高度；
工字钢结构的纵梁和横梁为H型钢，其翼缘板较宽，且内、外表面平行，便于用剪力钉(即高强度螺栓)和其他构件连接，其尺寸构成合理，型号齐全，选用方便，在相同用钢量的情况下，H型钢可进一步提高了刚性、稳定性、抗扭性和抗弯性；
经实验对比，H型钢的高度和翼缘板的宽度的比值优选大于等于2.1，抗扭和耐拉以及受压性能佳；其中比值等于2.2时，性价比最高；
当悬臂桥面板悬出纵梁超过2.5m时，则在悬臂桥面板的自由边至外侧纵梁底面的翼缘板处增设托架，用于支撑悬臂桥面板，提高结构安全性和稳定性；
S104，吊装悬臂桥面板，将所述纵梁的剪力钉穿过所述悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；
悬臂桥面板两条横向边搭接或固结在两个工字钢横梁的支撑面上，内侧纵向边搭接或固结在第二纵梁的支撑面上，外侧纵向边为飘出的自由边；
两个工字钢横梁分别支撑两个相邻的悬臂桥面板，悬臂桥面板的两条横向边搭接或固结在工字钢横梁的支撑面上；
进一步，横向并列铺设两个悬臂桥面板，其中第一纵梁和第三纵梁的剪力钉分别穿过两个悬臂桥面板的对接孔，第二纵梁的两个支撑面分别支撑两个悬臂桥面板的内侧纵向边，两个悬臂桥面板外侧纵向边为飘出的自由边；两个工字钢横梁的支撑面支撑悬臂桥面板的横向边；
进一步，将悬臂桥面板三条边上预留的U型钢筋与纵梁或横梁的剪力钉、钢筋网片绑扎，经现浇混凝土后，U型钢筋提高了截面抗剪强度，提高悬臂桥面板抗压强度，提高构件延性和抗扭能力，限制混凝土裂缝的产生和传播；
进一步，将横向预应力钢束穿过横向钢束通道，将纵向预应力钢束穿过纵向钢束通道，并在钢束通道的两个端头点处固定垫板和锚具；
对上步进一步细化：将横向预应力钢束从横向钢束通道的一个端头点穿入，经加劲肋的贯穿孔和中间点，最后从另一个端头点穿出，两个端头点处固定垫板和锚具；将纵向预应力钢束穿过纵向钢束通道，其中经对接孔的纵向预应力钢束还需要穿过对接孔，并在纵向钢束通道的两个端头点处固定垫板和锚具(每条纵向预应力钢束可以穿过多个纵向悬臂桥面板，并在端头处固定垫板和锚具)；
S105，在剪力钉区域覆盖钢筋网片并绑扎；
S106，对剪力钉区域现浇混凝土；
在步骤S106之前或之后还包括步骤：
张拉预应力钢束，并锚固；
悬臂桥面板的对接孔与纵梁的剪力钉吻合并固结后现浇混凝土，从而实现轻型高强装配式组合结构桥梁；
剪力钉区域覆盖钢筋网片并绑扎后现浇混凝土后形成横向湿接缝或纵向湿接缝；
本发明所谓横向为所述桥梁的宽度方向，所谓纵向为所述桥梁的长度方向，所谓内侧、外侧、顶部、底部、顶端、底端等都以示意图中结构位置进行的描述。
本实施例包括步骤预制翼缘板顶面预设有剪力钉的工字钢纵梁、刚性横向联结系和纵向中间部位开设有对接孔的悬臂桥面板；打造基坑，放置桩基，固定桥墩，架设T梁或盖梁；将纵梁架设在T梁或盖梁上，并架设垂直纵梁的刚性横向联结系；吊装悬臂桥面板，将所述纵梁的剪力钉穿过所述悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；在剪力钉区域覆盖钢筋网片并绑扎并现浇混凝土；从而建造成轻型高强装配式组合结构桥梁，本实施例工厂化预制，加工简单，造价低，自重轻，装配简单，节省工期，悬臂桥面板使得桥下净空更为开阔，景观效果更佳；通过三条纵梁支撑个悬臂桥面板，结构简单；通过增加两条工字钢结构横梁，与纵梁共同支撑悬臂桥面板，并形成横向湿接缝和纵向湿接缝，分别连接横向节段和纵向节段，有效的防止主梁侧倾失稳，有效的进行荷载分配，使得各主梁受力均匀，防止梁间相对变形过大导致桥面板受力不利，湿接缝还弥补了纵向或横向节段接合面的细小缺陷，灵活性高，密封性好，能有效防止水汽入侵；通过增加四条桁架式横联或实腹横梁将各结构连接为整体，起到荷载横向分布，防止桥梁侧向失稳，有效抵抗水平荷载；横联、横梁与纵梁共同抵抗桥梁的扭矩，将扭矩和水平力传递到支座；其中桁架式横联结构通透、抗风能力强；通过选用H型钢作为纵梁和横梁，便于用剪力钉和其他构件连接，其尺寸构成合理，型号齐全，选用方便，在相同用钢量的情况下，H型钢可进一步提高了刚性、稳定性、抗扭性和抗弯性；通过在悬臂桥面板延伸预留U型钢筋，并与纵梁或横梁的剪力钉、钢筋网片绑扎，经现浇混凝土后，U型钢筋提高了截面抗剪强度，提高悬臂桥面板抗压强度，提高构件延性和抗扭能力，限制混凝土裂缝的产生和传播；通过拉链式交错布置的横向钢束通道，缩短预应力钢束长度和张拉长度，更有效地改善接缝、对接孔以及悬臂桥面板的使用性能，增加桥面系横向刚度，使桥跨整体受力合理，防止混凝土开裂，提高结构耐久性和抗疲劳性，张拉方式灵活；通过悬臂桥面板顶部的扇形凹槽，可方便快速的穿插预应力钢束，通过对接孔侧面的端头点，可避免悬臂前面板顶部开槽；通过增设纵向钢束通道提高悬臂桥面板纵向性能；通过在纵梁设贯穿孔的加劲板，提高了悬臂桥面板的刚度，进一步保障桥梁的稳定性和安全性；通过在加劲板顶部开设与贯穿孔交替排列的缺口槽，更方便穿插、张拉和锚固横向预应力钢束；通过在对接孔处预留双层双向钢筋，高悬臂桥面板的承载力、稳定性，防止裂纹，确保安全；通过将横梁、桁架式横联或实腹横梁横向延伸至悬臂桥面板的外侧纵向边，更加有效的支撑悬臂，抵抗水平荷载，共同抵抗桥梁的扭矩，使桥梁受力更为均匀，进一步提高桥梁的横向稳定性和安全性；通过增设托架，进一步提高结构安全性和稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种装配式组合结构桥梁，包括工字钢纵梁(1)、刚性横向联结系(2)和悬臂桥面板(3)，其特征在于，悬臂桥面板(3)的纵向中间部位开设有对接孔，纵梁(1)的翼缘板顶面预设有剪力钉，所述剪力钉穿过所述对接孔；纵梁(1)支撑悬臂桥面板(3)纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板(3)的外侧纵向边为飘出的自由边。
2.根据权利要求1装配式组合结构桥梁，其特征在于，纵梁(1)包括第一纵梁(11)、第二纵梁(12)和第三纵梁(13)，第一纵梁(11)和第三纵梁(13)为外侧纵梁，其翼缘板顶面分段预设有穿过悬臂桥面板(3)对接孔的剪力钉和支撑悬臂桥面板(3)纵向中间部位的支撑面，所述剪力钉区域尺寸与悬臂桥面板(3)的对接孔尺寸吻合；第二纵梁(12)为中间纵梁，其翼缘板顶面的纵向中心线两侧依次为连续预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板(3)内侧纵向边的支撑面。
3.根据权利要求2装配式组合结构桥梁，其特征在于，横向联结系(2)包括两条或两条以上与纵梁(1)垂直的工字钢结构横梁(21)、(22)；横梁(21)、(22)顶面的横向中心线两侧依次为预设的剪力钉、支撑悬臂桥面板(3)横向边的支撑面；横梁(21)、(22)的翼缘板顶面与纵梁(11)、(12)、(13)的翼缘板顶面处于同一水平面。
4.根据权利要求3装配式组合结构桥梁，其特征在于，所述桥梁横向并列设置有两个悬臂桥面板，其中第一纵梁(11)和第三纵梁(13)的剪力钉分别穿过两个悬臂桥面板(3)的对接孔，第二纵梁(12)的两个支撑面分别支撑两个悬臂桥面板(3)的内侧纵向边，两个悬臂桥面板外侧纵向边为飘出的自由边；横梁(21)、(22)的支撑面支撑悬臂桥面板(3)的横向边；横梁和纵梁上的剪力钉上方配有高强螺母，剪力钉套装上钢筋网片并绑扎。
5.根据权利要求3或4装配式组合结构桥梁，其特征在于，悬臂桥面板(3)与纵梁(1)或横梁(21)、(22)搭接的三条边上延伸预留有U型钢筋，U型钢筋与纵梁(1)或横梁(21)、(22)的剪力钉、钢筋网片绑扎。
6.根据权利要求5装配式组合结构桥梁，其特征在于，悬臂桥面板(3)内部设有两条或两条以上用于穿插横向预应力钢束的横向钢束通道，所述横向钢束通道呈拉链式交错布置；每条横向钢束通道的一个端头点位于其中一个悬臂桥面板的顶面，呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置有垫板和锚具；另一个端头点位于另一个悬臂桥面板对接孔的接触面，所述接触面可设置垫板和锚具，中间点分别位于两个悬臂桥面板相对的侧面、其中一个对接孔的两个内侧面，端头点和中间点贯穿呈平缓弧形曲线。
7.根据权利要求6装配式组合结构桥梁，其特征在于，所述接触面为紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面，或者是所述对接孔的内侧面；当所述接触面是紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面时，所述接触面呈平缓扇形凹槽状，且在所述扇形凹槽的垂直面设置垫板和锚具；当所述接触面为对接孔的内侧面时，内侧面设置垫板和锚具。
8.根据权利要求7装配式组合结构桥梁，其特征在于，第一纵梁(11)和第三纵梁(13)的剪力钉两侧纵向上预制有加劲板，每个加劲板上开设有与横向钢束通道对应的贯穿孔；第一纵梁(11)和第三纵梁(13)相对侧的加劲板顶部分别开设有两个缺口槽，同一块加劲板上的缺口槽与贯穿孔交替排列，用于当横向钢束通道其中一个端头点紧挨对接孔的悬臂桥面板顶面时，缺口槽的形状和尺寸与端头点的扇形凹槽对应。
9.根据权利要求1装配式组合结构桥梁，其特征在于，悬臂桥面板(3)的纵向中间部位分段开设有预留了钢筋的对接孔，飘出的自由边为变截面自由边；
外侧纵梁的翼缘板顶面分段预设有剪力钉区域，所述剪力钉区域与所述对接孔一一对应并吻合，同时所述剪力钉区域穿过悬臂桥面板的对接孔；内侧纵梁的翼缘板顶面纵向中心线两侧预设有连续的剪力钉区域。
10.一种装配式组合结构桥梁的建造方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
预制翼缘板顶面预设有剪力钉的工字钢纵梁、刚性横向联结系和纵向中间部位开设有对接孔的悬臂桥面板；
打造基坑，放置桩基，固定桥墩，架设T梁或盖梁；
将纵梁架设在T梁或盖梁上，并架设垂直纵梁的刚性横向联结系；
吊装悬臂桥面板，将所述纵梁的剪力钉穿过所述悬臂桥面板的对接孔；横向联结系横向支撑悬臂桥面板；纵梁支撑悬臂桥面板纵向中间部位和内侧纵向边，悬臂桥面板的外侧纵向边为飘出的自由边；
在剪力钉区域覆盖钢筋网片并绑扎；
对剪力钉区域现浇混凝土。
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| CN211848855U (zh) * | 2019-10-31 | 2020-11-03 | 浙江交通职业技术学院 | 一种新型快捷式模块化桥面板接缝结构 |
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