CN1788122A - 用于psc梁桥的建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用预应力混凝土梁(PSC梁)和预制板(PSC板)的用于简支桥梁或连续桥梁的建造方法。该PSC梁横跨在桥墩之间，其中通过首次张紧而在该梁中心的下部施加预应力，并在PSC梁上放置PSC板期间进行二次张紧，因此，通过防止由于板的负荷引起的预应力损失并释放在桥梁的建造期间在梁中心的上边缘部分上产生的过大压力，本发明能够建造低间隙长跨度的桥梁。

Description

用于PSC梁桥的建造方法

技术领域

本发明涉及一种用于PSC梁(预应力混凝土梁)的建造方法，更具体地涉及一种使用预制PSC梁和预制板的用于低间隙长跨度梁桥和连续桥梁的建造方法，该连续桥梁确保了结构的连续性。

背景技术

通常，在制造PSC(预应力混凝土)梁时，向梁的下部预先施加应力以承受在建造过程(例如，铺板或包装)期间产生的负荷。用于向梁预加应力的钢筋束(tendon)布置在梁下，并且梁的截面具有非常大的间隙，这是因为过大的张力可能在梁的上部处产生张应力或者其下部的压应力可能超过容许的压应力。具有大间隙的PSC梁具有若干缺点，即：由于PSC梁使用大量混凝土，因此增加的自重会使得施加在梁上的力矩增大；桥墩的抗震设计并不经济；以及由于必须在建造桥的区域前后建造许多堤坝以确保桥下空间，因此使跨越公路上方的桥的经济效率降低。

为了解决上述问题，于2001年6月25日授权的韩国专利No.30131公开了一种能够控制张力的预应力混凝土梁。该预应力混凝土梁包括：上凸缘，其位于桥梁的上板(upper board)的下部处，用于支撑上板，以控制桥梁的承载能力；腹板部分，其位于上凸缘的下部处，用于支撑上凸缘；以及下凸缘，其位于桥墩的上部处，用于支撑腹板部分，该预应力混凝土梁包括：张紧钢丝，其沿梁的纵向方向定位并张紧，用于补充承载能力；至少一个未张紧钢丝，其沿梁的纵向方向定位；至少一个连接件，用于固定从梁的两端引入的未张紧钢丝；以及切割部分(cutpart)，其形成于纵向方向的预定区域，以在其中包括所述连接件。因此，该预应力混凝土梁能够通过张紧未张紧钢丝来控制桥梁的张紧力。

该现有技术并不是一种用于建造桥梁的方法，但是根据该现有技术，通过这样的方法来建造PSC梁桥，即：在桥墩之间横跨首次张紧的PSC梁，在建筑工地将用于板的混凝土浇注在梁上之后，在凝固期间形成环绕跨度(surrounding span)，并且在凝固之后使用暴露于一侧并对环绕跨度没有任何影响的锚定工具二次张紧复合截面。然而在现有技术中，首次张紧的PSC梁必须承受在建造工地中浇注的板的负荷，并且即使能够通过二次张紧来补充在浇注用于板的混凝土期间梁的下边缘部分损失的预应力，复合截面也没有消除梁的上边缘部分由于升高的中性轴而引起的过多压应力。因此，设计PSC梁桥的关键之处在于，防止梁的上边缘部分的压应力由于交通负荷而超过容许压应力。另外，该现有技术限制了通过增加钢筋束的效率来降低梁的间隙。

同时，根据对具有长跨度桥梁的需求以及易于维护点部分(spotportion)，已经提出了各种使用PSC梁来建造连续桥梁的方法。以前只建造非完全连续桥梁(这种桥梁仅考虑可通行性和维护)而不是完全连续桥梁，但是在近年来确实提出了连续桥梁(其可以使所有的板和梁连续并且能够防止连接部分断裂)的建造方法。

因此，于2001年1月5日公布的韩国专利公开No.2001-430公开了这样一种方法，其使用具有暴露的锚定装置的预应力混凝土梁来建造连续桥梁。该连续桥梁包括：安装在每个梁上的至少一组简支钢丝，穿过多个梁的至少一组连续钢丝，和/或用于连接梁的至少一组连接钢丝，该使用预应力混凝土梁来建造连续桥梁的方法包括如下步骤：将简支钢丝张紧在梁上，将该梁横跨在桥墩之间，将护套连接在梁的连接部分上并/或布置连续钢丝和连接钢丝，浇注用于连接部分和板的混凝土，并且通过张紧连续钢丝和/或连接钢丝而在梁上施加张紧力；以及再次张紧连续钢丝和连接钢丝，以防止连续钢丝和连接钢丝下垂或断裂，且当主动负荷作用在梁上时增加梁的承载能力，并且防止在使用期间由于梁的老化而发生过度下垂和断裂。

该现有技术具有的优势在于，通过这样的方式同时浇注用于连接部分的混凝土和用于板的混凝土而减少工期，即：在桥墩之间横跨多个首次张紧的梁，布置用于二次张紧的连续钢丝和连接钢丝，同时浇注用于连接部分的混凝土和用于板的混凝土并使其凝固，然后施加二次张紧。

然而，该现有技术具有的几个问题在于，由于在板与梁结合之后施加二次张紧，因此与简支桥梁建造方法一样，其不能释放作用在梁的上边缘部分上的过多的压应力；首次张紧的梁必定在板上强加所有的负荷；以及由于板的负荷不是施加在连续梁上而是施加在简支梁上，因此通过该梁的连续性不能获得间隙减少效果。另外，由于因钢筋束的位置引起的第一力矩和因连续桥梁(其为静态的超静定结构)的连续点的反作用力引起的第二力矩，因此在连接部分和PSC梁之间的边界表面上就出现了裂纹。实际上，已经有报道说在采用了该现有技术建造方法的国道桥梁上出现了裂纹。图5是一简要视图，表示根据该现有技术的建造方法在二次张紧期间在连接部分的下部上产生裂纹的力矩。在图5中，(+)静力矩将在所述下部产生张应力，而在上部产生压应力。

为了解决通过该现有技术建造的简支桥梁和连续桥梁的问题，于2003年4月22日提交的韩国专利No.25551公开了一种使用PSC梁来建造简支桥梁的方法，该方法包括如下步骤：在点部分之间横跨PSC梁，该PSC梁具有用于承受其自重的第一张紧力；在向该梁再次施加临时负荷的同时施加二次张紧；在安装板的同时去除负荷。该专利还公开了一种使用PSC梁来建造连续桥梁的方法，该方法包括如下步骤：在点部分之间横跨多个PSC梁，所述PSC梁具有用于承受其自重的第一张紧力；在将第二钢筋束连续插入到相邻PSC梁的截面中之后，在PSC梁之间浇注用于连接部分的混凝土；在将连续插入到PSC梁的截面中的第二钢筋束张紧的同时施加临时负荷；以及在安装板的同时去除负荷。

这些建造方法具有几个优点，即：因为在可控加载装置预先施加负荷(在安装板的同时施加负荷)的同时进行二次张紧，所以二次张紧力只施加在并未结合板的梁上；该建造方法能够防止由于在建造连续桥梁的同时进行二次张紧和再次加载而在连接部分和PSC梁之间的边界表面上产生张拉裂纹；以及减少了梁出现的力矩，从而由于连续梁承受了板的负荷而因此能够建造低间隙或长跨度的桥梁。然而，该建造方法的缺点在于，由于需要再次加载和去除临时负荷的装置，因此建造效率和经济效率受到一些损失。

发明内容

技术问题

如上所述，现有技术在降低间隙方面存在限制，并且没有解决方法以在施加用于连续性的预应力期间防止连接部分产生裂纹。另外，近年来提出的旨在解决上述问题的建造方法由于需要用于再次加载和去除临时负荷的装置而使建造效率和经济效率降低。

技术方案

因此，鉴于上述问题做出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种使用PSC梁(预应力混凝土梁)的低间隙长跨度的简支桥梁或连续桥梁的建造方法，该建造方法能够在PSC梁上放置预制板的同时逐渐地施加二次张紧，并且在二次张紧之后使板和梁结合，从而防止了梁的中央上边缘部分产生过大压应力，而不会使得使用PSC梁的桥梁的简单建造效率降低，防止了在连接部分和连续桥梁的梁之间的边界表面上产生裂纹，并且在连续梁状态下施加板的负荷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种使用PSC梁来建造PSC简支梁桥的方法，该方法包括如下步骤：将第一钢筋束张紧到使得PSC梁能够承受其自重的程度，并且将该PSC梁横跨在位于桥墩上的桥座装置之间，该PSC梁以这样的方式制造，即可在其中插入至少两个或更多个钢筋束；逐渐张紧第二钢筋束，同时在PSC梁的顶面上以均匀间隔布置预制板；使用填充材料(例如，混凝土或砂浆)来结合预制板和PSC梁；以及在预制板和PSC梁的复合结构上安装附加的静负荷装置，例如包装材料(packing)。

在为了实现上述目的的另一方面中，本发明提供了一种使用PSC梁来建造连续梁桥的方法，该方法包括如下步骤：在桥墩上横跨PSC梁，该PSC梁被首次张紧至使得PSC梁能够承受其自重的程度；在连接护套管(未示出)而使第二钢筋束通过之后，浇注用于连接部分的混凝土；二次张紧第二钢筋束，同时将预制板均匀地放置在连续PSC梁上；浇注填充材料，以结合预制板和PSC梁；以及在结合之后安装附加的静负荷装置，例如包装材料。

附图说明

从如下结合附图的详细描述中将更加全面地理解本发明的其它目的和优点，在附图中：

图1是用于实施本发明建造方法的普通PSC梁的立体图；

图2是表示其中首次张紧的PSC梁横跨在桥墩之间的状态的视图；

图3是表示在PSC梁上放置预制板的同时施加二次张紧的过程的视图；

图4是表示在预制板与PSC梁之间浇注用于结合的填充材料的过程的视图；

图5是表示在预制板与PSC梁结合之后安装附加的静负荷装置的状态的视图，所述静负荷装置例如为包装材料、护栅或中央断开器(centraltrip)；

图6是表示其中首次张紧的PSC梁连续横跨在桥墩之间的状态的视图；

图7是表示这样状态的视图，其中护套管被连接以使第二钢筋束穿过在PSC梁之间的空间，并且浇注用于连接部分的混凝土；

图8是表示在PSC梁上均匀地放置预制板的同时施加二次张紧的过程的视图；

图9是表示在预制板和PSC梁之间浇注用于结合的填充材料过程的视图；

图10是表示在预制板与PSC梁之间结合之后安装附加的静负荷装置的状态的视图，所述静负荷装置例如为包装材料、护栅或中央断开器；

图11是表示在连续桥梁的建造过程中，在放置预制板的同时进行二次张紧期间施加在连续梁上的力；以及

图12是表示在传统的建造方法中，在没有在连续梁上再次加载的情况下进行二次张紧时施加在梁上的力矩的视图。

具体实施方式

下面将参照附图结合优选实施例来详细地描述本发明。

图1表示可以实施本发明的普通PSC梁1的截面形式。本发明可以应用于任何PSC梁，并能够通过张紧和锚定第一钢筋束2和第二钢筋束3而使梁产生压应力。

图2表示其中首次张紧的PSC梁1横跨在位于桥墩4上的桥座装置5之间的状态。本发明能够减少在建造过程期间由混凝土蠕变而引起的张力损失，这是因为首次张紧进行到使得PSC梁只能承受其自重的程度而无过度张紧。可以在将PSC梁横跨在桥墩4之间之前或之后或者在制造梁期间插入第二钢筋束。

图3表示在将预制板6放置在梁的顶面上之后，在施加负荷的同时进行二次张紧的过程。放置板的过程和进行二次张紧的过程中的任一过程都可以首先进行，因为如果首次张紧的PSC梁能够防止在该梁的上边缘部分产生过大的压力或者在该梁的下边缘部分上产生过大的压力或张力，则该梁就能够承受附加张紧或负荷。首次张紧力和二次张紧力的总和大于通过传统的建造方法所施加的张紧力。而且好处在于，因为二次张紧力施加在承受预制板6的负荷的梁上，所以施加在梁的下边缘部分上的压力仅能承受除了板的负荷之外的附加静负荷和交通负荷。另外，因为在非结合状态下施加张紧力，所以由于板的负荷在梁的上边缘部分产生的压力比在结合状态下产生的张紧力能够被更多地释放。

图4表示其中浇注用于结合预制板和梁的填充材料8的状态。由于已经提出了多种用于结合预制板和梁的方法，并且所有结合方法都可以应用于本发明，因此不再描述用于结合预制板和梁的方法。

图5表示通过安装附加的静负荷装置(例如，包装材料)而完成的简支桥梁的形式。

图6至图10表示用于说明使用PSC梁的连续桥梁的建造顺序的双跨度连续桥梁的示例。

图6表示这样的状态，即，为了使用PSC梁来建造连续桥梁，将首次张紧的PSC梁1连续地横跨在位于桥墩4上的桥座装置5之间。此时，在各种方法中，部分第一张紧力并不施加在连续点部分的端部处，而是施加在静力矩施加处，从而当负荷施加在与连接部分7相连的连续梁上或完全连续桥梁上时，能够防止梁的在连续点部分附近的下部上产生过大压应力。

图7表示这样的状态，其中安装有护套管(未示出)并且浇注用于连接部分7的混凝土，该护套管用于使得用于二次张紧的第二钢筋束3穿过连续点部分的PSC梁之间的空间。安装在梁内的供第二钢筋束3穿过的该护套管预先安装在PSC梁1内，并且在连接部分的空间内彼此连接。第二钢筋束3可以在浇注用于连接部分7的混凝土之前或之后插入。在浇注用于连接部分的混凝土的步骤中，将用于板的混凝土浇注在连接部分附近的负力矩区域中或预制板可以结合的区域中，从而在进行二次张紧期间使压力施加在连续点部分附近的板上，由此本发明能够防止由于交通负荷而在连续点部分的板上产生裂纹。

在图8中，通过张紧第二钢筋束3使得由板的负载引起的力矩偏移，同时以均匀间隔将预制板6布置在连续梁的顶部上，从而压力均匀地施加在梁上。图11表示在上述步骤中施加在连续PSC梁上的力。当张紧第二钢筋束3时，主要施加压力，同时在点部分处产生反作用力，并且同时也产生了使梁的跨度中心向上提升的力。此时，虽然主要是压力，但是梁的跨度中心的上边缘部分由于提升力引起的力矩而产生张应力，从而释放了由于各种负荷而引起的过大压应力。结果，本发明能够提供积极的效果。

图9表示浇注填充材料以结合预制板6和PSC梁1的状态，而图10表示通过安装附加的静负荷装置(例如，包装材料)而完成的桥梁的形式。

工业实用性

如上所述，根据本发明的PSC梁桥的建造方法能够提供足够的张紧，这是由于在桥梁建造过程期间在梁上放置预制板的同时进行二次张紧，以及由于梁在未结合状态下被张紧而可释放过度地施加在梁的上边缘部分上的压力，本发明通过设置连续桥梁的连接部分的裂纹而提供了结构完全连续性，并且由于连续梁将负荷强加于板上，因此通过减少施加在梁上的总力矩而使得设计经济。结果，由于通过本发明建造的桥梁具有较小的自重，因此本发明能够减少材料成本；本发明在桥墩的抗震设计方面是有利的，并且由于较低间隙而确保了净空高度(overheadclearance)；本发明能够减少在桥梁区域的前或后用于道路建设的堤坝数量，并且能够通过建造长跨度桥梁而减少桥墩数量并提供桥梁结构的美学外观。

尽管已经参照具体图示的实施例描述了本发明，但是本发明并不受所述实施例的限制，而只由所附权利要求来限制。应理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员可以改变或修改所述实施例。

Claims (4)

1、一种用于PSC简支梁桥的建造方法，包括如下步骤：

将第一钢筋束(2)张紧到使得PSC梁(1)能够承受其自重的程度，并且将该PSC梁(1)横跨在位于桥墩(4)上的桥座装置(5)之间，该PSC梁以这样的方式制造，即可在其中插入至少两个或更多个钢筋束；

逐渐张紧第二钢筋束(3)，同时在PSC梁(1)的顶面上以均匀间隔布置预制板(6)；

使用例如混凝土或砂浆的填充材料来结合预制板(6)和PSC梁(1)；以及

在预制板(6)和PSC梁(1)的复合结构上安装附加的静负荷装置(9)，例如包装材料。

2、一种用于PSC连续梁桥的建造方法，包括如下步骤：

将第一钢筋束(2)张紧到使得PSC梁(1)能够承受其自重的程度，并且将该PSC梁(1)连续横跨在位于桥墩(4)上的桥座装置(5)之间以具有两个或更多个跨度，该PSC梁以这样的方式制造，即可在其中插入至少两个或更多个钢筋束；

在PSC梁(1)之间的空间中安装并连接供第二钢筋束(3)从中穿过的护套管，并且浇注用于连接部分(7)的混凝土；

张紧第二钢筋束(3)，同时在PSC梁(1)的顶面上以均匀间隔布置预制板(6)；

使用例如混凝土或砂浆的填充材料来结合预制板(6)和PSC梁(1)；以及

在预制板(6)和PSC梁(1)的复合结构上安装附加的静负荷装置(9)，例如包装材料。

3、根据权利要求2所述的用于PSC连续梁桥的建造方法，其特征在于，在浇注用于连接部分(7)的混凝土时，同时在连续点部分附近浇注用于板的混凝土，仅在连续点部分附近放置并结合预制板(6)，从而在二次张紧期间压力施加在连续点部分附近的板上。

4、根据权利要求2所述的用于PSC连续梁桥的建造方法，其特征在于，所述第一钢筋束(2)的部分首次张紧力仅施加在静力矩施加的部分处，但不施加在连续点部分的端部处，从而当在连续梁或完全连续桥梁上施加负荷时，防止在梁的在连续点部分附近的下边缘部分上产生过大压应力。

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