CN105839510B - 一种钢‑超高性能混凝土组合连续梁桥结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢‑超高性能混凝土组合连续梁桥结构及其施工方法，该组合连续梁桥结构包括由M个钢‑超高性能混凝土组合梁段和M+1个钢‑高强混凝土组合梁段拼接形成的连续梁，钢‑超高性能混凝土组合梁段和钢‑高强混凝土组合梁段呈交错布设，M≥2；M个钢‑超高性能混凝土组合梁段分别支撑于M个桥墩上；钢‑超高性能混凝土组合梁段包括第二钢梁节段和超高性能混凝土板；该施工方法包括步骤：一、预制加工；二、下部梁体与第一钢梁节段安装；三、高强混凝土板吊装；四、钢‑超高性能混凝土结合段安装；五、湿接缝施工。本发明设计合理、施工简便且使用效果好，能解决现有钢‑混凝土连续梁桥的负弯矩区开裂问题和预应力效率低下问题。
Description
技术领域
本发明属于桥梁建造施工技术领域，尤其是涉及一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构及其施工方法。
背景技术
钢-(常规高强)混凝土组合连续梁桥自重轻，经济性较好，并且能充分利用钢材良好的抗拉性能。上述常规强度混凝土是指强度等级为C60及其以上的普通混凝土，也称为高强混凝土或常规高强混凝土。但是在三跨或多跨式连续梁桥的中墩墩顶的负弯矩区，如果采用布置预应力的方式来抵消外荷载产生的拉应力，因预应力由钢和混凝土共同承担，常规高强混凝土分配不到多大的预应力；同时由于混凝土的收缩徐变的影响，混凝土分担的部分预应力将转移到钢梁上，进而导致混凝土板受力更加不利，同时也存在预应力效率低下这一问题。因此，在外荷载作用下，常规高强混凝土板极易出现受拉开裂的情况，从而降低桥梁的耐久性以及适用性，大大影响了桥梁的正常使用寿命。
现有的解决钢-混凝土组合连续梁桥负弯矩区混凝土开裂问题的方法主要有以下四种：第一、调整支座相对标高形成预应力：此方法支座调整工程量很大，需要大量的钢管临时支架，经济性和耐久性较差；第二、在负弯矩区混凝土板中张拉预应力：此方法受施工质量影响，施工工艺复杂，且预应力损失难以控制和估计，钢梁一起参与受力，次内力大，预应力效率低下，并且由于混凝土的徐变效应的影响，结构上存在不安全因素；第三、在负弯矩区混凝土板中采用纵向不抗剪只抗拔的连接件防止裂缝的产生和扩张：此方法现场施工工作量很大，且不利于后期维护，经济性和耐久性较差；第四、在负弯矩区混凝土板中设置数个伸缩缝降低混凝土板的变形和拉力：此方法不利于行车，适用性较差，且不利于桥梁耐久性。综上，上述四种方法均不同程度地存在使用问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能有效解决现有钢-混凝土连续梁桥的负弯矩区开裂问题和预应力效率低下问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：包括由M个钢-超高性能混凝土组合梁段和M+1个钢-高强混凝土组合梁段拼接形成的连续梁，所述钢-超高性能混凝土组合梁段和钢-高强混凝土组合梁段呈交错布设，其中M为正整数且M≥2；M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段分别支撑于所施工连续梁桥的M个桥墩上；
所述钢-高强混凝土组合梁段包括第一钢梁节段和平铺在第一钢梁节段上且由高强混凝土浇筑成型的高强混凝土板；
所述钢-超高性能混凝土组合梁段包括第二钢梁节段和平铺在第二钢梁节段上且由超高性能混凝土浇筑成型的超高性能混凝土板；所述第二钢梁节段上部设置有多个竖向剪力件，多个所述竖向剪力件均浇筑于超高性能混凝土板内；所述超高性能混凝土板内设置有多道纵向预应力钢筋，多道所述纵向预应力钢筋均沿超高性能混凝土板的纵向长度方向进行布设；
每个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的第二钢梁节段均焊接固定于前后相邻两个所述第一钢梁节段之间，每个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的超高性能混凝土板均通过湿接缝与前后相邻两个所述钢-高强混凝土组合梁段进行连接。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：所述竖向剪力件为呈竖直向布设的剪力钉；
所述超高性能混凝土板内侧上部和内侧下部均由左至右设置有多道纵向钢筋，多道所述纵向钢筋均沿超高性能混凝土板的纵向长度方向进行布设。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：所述高强混凝土板和超高性能混凝土板均为预制混凝土板。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：所述第二钢梁节段包括上部梁体和位于所述上部梁体正下方的下部梁体，所述上部梁体和所述下部梁体之间以焊接方式进行连接；
所述上部梁体和平铺在所述上部梁体上的超高性能混凝土板连接组成钢-超高性能混凝土结合段。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：所述第二钢梁节段和第一钢梁节段的横截面结构相同且二者均包括左右两个对称布设的工字梁，两个所述工字梁均沿所施工连续梁桥的纵向长度方向布设；每个所述工字梁均包括上翼缘板、位于上翼缘板正下方的下翼缘板和支撑于上翼缘板与下翼缘板之间的竖向腹板；
所述第二钢梁节段中每个所述工字梁的所述竖向腹板均由上腹板和位于上腹板正下方的下腹板焊接而成；
所述第二钢梁节段包括上部梁体和位于所述上部梁体正下方的下部梁体，所述上部梁体和所述下部梁体之间以焊接方式进行连接；
所述第二钢梁节段中两个所述上翼缘板和两个所述上腹板组成所述上部梁体，所述第二钢梁节段中两个所述下翼缘板和两个所述下腹板组成所述下部梁体。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：所述第二钢梁节段中两个所述下翼缘板之间通过多个布设在同一水平面上的横向支撑件连接为一体，多个所述横向支撑件均沿钢-超高性能混凝土组合梁段的横向宽度方向进行布设；每个所述横向支撑件的两端分别焊接固定在两个所述下翼缘板上；
多个所述竖向剪力件分左右两组进行布设，两组所述竖向剪力件分别布设在所述第二钢梁节段中两个所述上翼缘板上部，每组所述竖向剪力件均包括一列所述竖向剪力件或多列由左至右布设在同一水平面上的所述竖向剪力件，每列所述竖向剪力件均包括多个沿上翼缘板的纵向长度方向由前至后布设在同一直线上的所述竖向剪力件。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：多道所述纵向预应力钢筋均布设在同一水平面上且其分为左右两组进行布设；两组所述纵向预应力钢筋分别位于所述第二钢梁节段中两个所述上翼缘板的上方，每组所述纵向预应力钢筋均包括左右两个对称布设的预应力钢筋组，两个所述预应力钢筋组分别布设在一组所述竖向剪力件的左右两侧，每个所述预应力钢筋组均包括由左至右布设的多道所述纵向预应力钢筋。
上述一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征是：M个所述桥墩沿所施工连续梁桥的纵桥向由前至后进行布设，且M个所述桥墩呈均匀布设；M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的纵向长度均相同，所述钢-超高性能混凝土组合梁段的纵向长度L1＝(0.25～0.4)×L，其中L为前后相邻两个所述桥墩之间的间距；
M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段分别支撑于M个所述桥墩的正上方。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好的钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、预制加工：在加工厂对M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的所述钢-超高性能混凝土结合段和所述下部梁体以及M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段的第一钢梁节段和高强混凝土板分别进行预制加工；
步骤二、下部梁体与第一钢梁节段安装：待M个所述桥墩均施工完成后，将步骤一中加工成型的M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的所述下部梁体和M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段的第一钢梁节段均吊装到位，并将M个所述下部梁体分别支撑于M个所述桥墩上，同时将每个所述下部梁体均与其前后两侧的第一钢梁节段焊接固定为一体；
步骤三、高强混凝土板吊装：将步骤一中加工成型的M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段的高强混凝土板分别吊装至步骤二中安装完成的M+1个所述第一钢梁节段上；
步骤四、钢-超高性能混凝土结合段安装：将步骤一中加工成型的M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的所述钢-超高性能混凝土结合段分别吊装至步骤二中安装完成的M个所述下部梁体上，并将M个所述钢-超高性能混凝土结合段中的所述上部梁体分别与M个所述下部梁体焊接固定为一体；
步骤五、湿接缝施工：对每个所述钢-超高性能混凝土结合段中的超高性能混凝土板与其前后两个所述高强混凝土板之间的湿接缝分别进行施工，获得施工成型的所述连续梁。
上述方法，其特征是：步骤一中对M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段的所述钢-超高性能混凝土结合段进行预制加工时，M个所述钢-超高性能混凝土结合段的预制加工方法均相同；
所述超高性能混凝土板内侧上部和内侧下部均由左至右设置有多道纵向钢筋，多道所述纵向钢筋均沿超高性能混凝土板的纵向长度方向进行布设；
对任一个所述钢-超高性能混凝土结合段进行预制加工时，包括以下步骤：
步骤101、上部梁体加工及竖向剪力件安装：对所述上部梁体进行加工，并在加工成型的所述上部梁体上部布设多个所述竖向剪力件；
步骤102、支模及纵向钢筋布设与预应力管道安装：对超高性能混凝土板的成型模板进行支设，并在所述成型模板内布设多道所述纵向钢筋和多个分别供多道所述纵向预应力钢筋穿设的预应力管道；同时，将步骤101中加工成型的所述上部梁体放置于所述成型模板下方，并使多个所述竖向剪力件伸入至所述成型模板内；
步骤103、混凝土浇筑：利用步骤102中所述成型模板，对超高性能混凝土板进行混凝土浇筑；
步骤104、混凝土养护：对步骤103中所浇筑混凝土进行养护；
步骤105、预应力钢筋张拉及锚固：待步骤103中所浇筑混凝土养护至设计强度后，在步骤102中多个所述预应力管道内分别穿设纵向预应力钢筋，再对多道所述纵向预应力钢筋分别进行张拉，张拉完成后对各道所述纵向预应力钢筋分别进行锚固，获得预制加工成型的所述钢-超高性能混凝土结合段。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用的钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构简单且投入成本较低，施工简便。
2、所采用的钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构设计合理，采用钢-超高性能混凝土组合梁段和钢-高强混凝土组合梁段拼接形成的连续梁，钢-超高性能混凝土组合梁段和钢-高强混凝土组合梁段交错布设，其中钢-超高性能混凝土组合梁段布设在负弯矩区，钢-高强混凝土组合梁段布设在正弯矩区。这样，在桥中墩墩顶处负弯矩区的混凝土板采用超高性能混凝土，因超高性能混凝土具有超强抗拉能力，故极大程度上地提高了连续梁桥中墩墩顶处混凝土桥面板的抗拉性能。利用超高性能混凝土板抗拉能力是常规高强混凝土10倍的特点，能有效提高桥体承受拉力以及变形的能力，从而解决常规的钢-高强混凝土组合连续梁桥的桥中墩墩顶处负弯矩区的开裂问题。同时，在梁高度方向将第二钢梁节段分为上下两个部分，张拉预应力是只有上半部分钢梁(即上部梁体)参与受力，由此可以大大提高预应力的张拉效率，解决了以往预应力效率偏低的问题。
3、钢-超高性能混凝土组合梁段中超高性能混凝土桥面板与第二钢梁节段均在加工厂预制成型，并用剪力钉连接，有利于超高性能混凝土桥面板的养护，能有效提高超高性能混凝土桥面板的质量，有利于桥梁桥面板的耐久性和舒适性。
4、施工方法简单、设计合理且施工简便、施工效率高、施工效果好，可根据设计需求在加工厂事先确定钢-超高性能混凝土组合梁段的设计长度和预应力大小，提高施工效率，施工方便快捷，提高预应力效率，并节约成本。
5、使用效果好且实用价值高，具有耐久性能良好、施工方便快捷、后期维护少、经济实用等优点、施工简单、施工效率高且在加工厂预制、施工质量容易保证，同时能大大提高预应力效率，故超高性能混凝土桥面质量很高，钢-超高性能混凝土组合梁段中上部梁体与下部梁体在现场的焊接也十分方便、快捷。在负弯矩区采用钢-超高性能混凝土组合梁段，利用超高性能混凝土板的超强抗拉能力，可大幅提高连续梁桥桥中墩墩顶处负弯矩区的受拉和变形性能，防止产生裂缝，提高桥梁的耐久性和适用性，能解决现有的钢梁-(常规高强)混凝土组合连续梁负弯矩区易开裂的问题，并能有效解决现有钢-(常规高强)混凝土连续梁桥预应力效率低下的问题，满足桥梁工程技术先进、安全可靠以及适用性和耐久性的要求。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构的结构示意图。
图2为本发明钢-超高性能混凝土组合梁段的横桥向结构示意图。
图3为本发明上腹板与下腹板的连接状态示意图。
图4为本发明钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构的施工方法流程框图。
附图标记说明:
1—剪力钉； 2—上翼缘板； 3—上腹板；
4—湿接缝； 5—纵向钢筋； 6—下翼缘板；
7—纵向预应力钢筋； 8—钢-超高性能混凝土组合梁段；
8-1—第二钢梁节段； 8-2—超高性能混凝土板；
9—钢-高强混凝土组合梁段； 9-1—第一钢梁节段；
9-2—高强混凝土板； 10—桥墩； 11—下腹板；
12—横向支撑件； 13—焊缝；
14—端部支撑结构。
具体实施方式
如图1所示的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，包括由M个钢-超高性能混凝土组合梁段8和M+1个钢-高强混凝土组合梁段9拼接形成的连续梁，所述钢-超高性能混凝土组合梁段8和钢-高强混凝土组合梁段9呈交错布设，其中M为正整数且M≥2；M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8分别支撑于所施工连续梁桥的M个桥墩10上。
所述钢-高强混凝土组合梁段9包括第一钢梁节段9-1和平铺在第一钢梁节段9-1上且由高强混凝土浇筑成型的高强混凝土板9-2。
结合图2，所述钢-超高性能混凝土组合梁段8包括第二钢梁节段8-1和平铺在第二钢梁节段8-1上且由超高性能混凝土浇筑成型的超高性能混凝土板8-2；所述第二钢梁节段8-1上部设置有多个竖向剪力件，多个所述竖向剪力件均浇筑于超高性能混凝土板8-2内；所述超高性能混凝土板8-2内设置有多道纵向预应力钢筋7，多道所述纵向预应力钢筋7均沿超高性能混凝土板8-2的纵向长度方向进行布设。
每个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的第二钢梁节段8-1均焊接固定于前后相邻两个所述第一钢梁节段9-1之间，每个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的超高性能混凝土板8-2均通过湿接缝4与前后相邻两个所述钢-高强混凝土组合梁段9进行连接。
其中，超高性能混凝土是一种新型的水泥基复合材料，简称UHPC(Ultra-HighPerformance Concrete)，具有超高抗拉性能。从长远角度来说，超高性能混凝土的出现和广泛应用将会引起桥梁工程领域的一场变革。
本实施例中，所述超高性能混凝土的抗压强度大于150MPa且其抗拉强度大于20MPa。
实际安装时，M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8和M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段9均布设在同一水平面上。
本实施例中，所述竖向剪力件为呈竖直向布设的剪力钉1。
本实施例中，所述高强混凝土板9-2和超高性能混凝土板8-2均为预制混凝土板。
本实施例中，所述第二钢梁节段8-1包括上部梁体和位于所述上部梁体正下方的下部梁体，所述上部梁体和所述下部梁体之间以焊接方式进行连接；
所述上部梁体和平铺在所述上部梁体上的超高性能混凝土板8-2连接组成钢-超高性能混凝土结合段。
本实施例中，所述第二钢梁节段8-1和第一钢梁节段9-1的横截面结构相同且二者均包括左右两个对称布设的工字梁，两个所述工字梁均沿所施工连续梁桥的纵向长度方向布设；每个所述工字梁均包括上翼缘板2、位于上翼缘板2正下方的下翼缘板6和支撑于上翼缘板2与下翼缘板6之间的竖向腹板；
所述第二钢梁节段8-1中每个所述工字梁的所述竖向腹板均由上腹板3和位于上腹板3正下方的下腹板11焊接而成；
所述第二钢梁节段8-1包括上部梁体和位于所述上部梁体正下方的下部梁体，所述上部梁体和所述下部梁体之间以焊接方式进行连接；
所述第二钢梁节段8-1中两个所述上翼缘板2和两个所述上腹板3组成所述上部梁体，所述第二钢梁节段8-1中两个所述下翼缘板6和两个所述下腹板11组成所述下部梁体。
如图3所示，所述上腹板3底部和下腹板11顶部均为等腰梯形，并且上腹板3底部和下腹板11顶部之间通过焊缝13紧固连接为一体。
实际加工时，所述上翼缘板2、下翼缘板6和所述竖向腹板均为长方向钢板。
本实施例中，所述第二钢梁节段8-1中的两个所述工字梁对称支撑于超高性能混凝土板8-2的左右两侧下方，所述第一钢梁节段9-1中的两个所述工字梁对称支撑于高强混凝土板9-2的左右两侧下方。
实际安装时，所述第二钢梁节段8-1和第一钢梁节段9-1均呈水平布设。
为结构稳定，所述第二钢梁节段8-1中两个所述下翼缘板6之间通过多个布设在同一水平面上的横向支撑件12连接为一体，多个所述横向支撑件12均沿钢-超高性能混凝土组合梁段8的横向宽度方向进行布设；每个所述横向支撑件12的两端分别焊接固定在两个所述下翼缘板6上。
本实施例中，所述横向支撑件12为呈水平布设的横向连接杆或横向连接钢板。
并且，多个所述竖向剪力件分左右两组进行布设，两组所述竖向剪力件分别布设在所述第二钢梁节段8-1中两个所述上翼缘板2上部，每组所述竖向剪力件均包括一列所述竖向剪力件或多列由左至右布设在同一水平面上的所述竖向剪力件，每列所述竖向剪力件均包括多个沿上翼缘板2的纵向长度方向由前至后布设在同一直线上的所述竖向剪力件。
本实施例中，每组所述竖向剪力件均包括两列所述竖向剪力件，两列所述竖向剪力件对称布设在上翼缘板2的左右两侧上上。
实际施工时，可根据具体需要，对每组所述竖向剪力件所包括竖向剪力件的列数进行相应调整。
本实施例中，所述竖向剪力件焊接固定在上翼缘板2上，且所述竖向剪力件与上翼缘板2呈垂直布设。
并且，每列所述竖向剪力件中的多个所述竖向剪力件呈均匀布设。
如图2所示，多道所述纵向预应力钢筋7均布设在同一水平面上且其分为左右两组进行布设；两组所述纵向预应力钢筋7分别位于所述第二钢梁节段8-1中两个所述上翼缘板2的上方，每组所述纵向预应力钢筋7均包括左右两个对称布设的预应力钢筋组，两个所述预应力钢筋组分别布设在一组所述竖向剪力件的左右两侧，每个所述预应力钢筋组均包括由左至右布设的多道所述纵向预应力钢筋7。
本实施例中，每个所述预应力钢筋组均包括由左至右布设的四道所述纵向预应力钢筋7。
实际施工时，可根据具体需要，对每个所述预应力钢筋组中所包括纵向预应力钢筋7的数量进行相应调整。
本实施例中，M个所述桥墩10沿所施工连续梁桥的纵桥向由前至后进行布设，且M个所述桥墩10呈均匀布设；M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的纵向长度均相同，所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的纵向长度L1＝(0.25～0.4)×L，其中L为前后相邻两个所述桥墩10之间的间距；
M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8分别支撑于M个所述桥墩10的正上方。
实际施工时，可根据具体需要，对所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的纵向长度L1进行相应调整。
本实施例中，所述超高性能混凝土板8-2内侧上部和内侧下部均由左至右设置有多道纵向钢筋5，多道所述纵向钢筋5均沿超高性能混凝土板8-2的纵向长度方向进行布设。
并且，所述纵向钢筋5为普通钢筋。
本实施例中，所述连续梁的左右两侧分别支撑于两个端部支撑结构14上，所述端部支撑结构14为支撑桥墩或桥台。
并且，所述桥墩10为布设于两个所述端部支撑结构14之间的桥中墩。
本实施例中，所述连续梁为多跨梁且其跨数为M+1跨，所述连续梁分为两个边跨梁段和M-1中跨梁段，M-1个所述中跨梁段的长度均相同，每个所述中跨梁段的前后两端分别支撑于相邻两个所述桥墩10上；所述边跨梁段的两端分别支撑于端部支撑结构14和桥墩10上。
本实施例中，所述上腹板3的高度为50cm～70cm。
并且，所述超高性能混凝土板8-2的厚度为8cm～18cm，具体是超高性能混凝土板8-2的中部厚度为8cm～18cm。
实际施工时，可根据具体需要，对上腹板3的高度和超高性能混凝土板8-2的厚度分别进行相应调整。
本实施例中，M＝2。
实际施工时，可根据具体需要，具体是桥墩10的数量，对M的取值大小进行相应调整。
如图4所示的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构施工方法，包括以下步骤：
步骤一、预制加工：在加工厂对M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的所述钢-超高性能混凝土结合段和所述下部梁体以及M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段9的第一钢梁节段9-1和高强混凝土板9-2分别进行预制加工；
步骤二、下部梁体与第一钢梁节段安装：待M个所述桥墩10均施工完成后，将步骤一中加工成型的M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的所述下部梁体和M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段9的第一钢梁节段9-1均吊装到位，并将M个所述下部梁体分别支撑于M个所述桥墩10上，同时将每个所述下部梁体均与其前后两侧的第一钢梁节段9-1焊接固定为一体；
步骤三、高强混凝土板吊装：将步骤一中加工成型的M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段9的高强混凝土板9-2分别吊装至步骤二中安装完成的M+1个所述第一钢梁节段9-1上；
步骤四、钢-超高性能混凝土结合段安装：将步骤一中加工成型的M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的所述钢-超高性能混凝土结合段分别吊装至步骤二中安装完成的M个所述下部梁体上，并将M个所述钢-超高性能混凝土结合段中的所述上部梁体分别与M个所述下部梁体焊接固定为一体；
步骤五、湿接缝施工：对每个所述钢-超高性能混凝土结合段中的超高性能混凝土板8-2与其前后两个所述高强混凝土板9-2之间的湿接缝4分别进行施工，获得施工成型的所述连续梁。
本实施例中，步骤一中对M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段8的所述钢-超高性能混凝土结合段进行预制加工时，M个所述钢-超高性能混凝土结合段的预制加工方法均相同；
所述超高性能混凝土板8-2内侧上部和内侧下部均由左至右设置有多道纵向钢筋5，多道所述纵向钢筋5均沿超高性能混凝土板8-2的纵向长度方向进行布设；
对任一个所述钢-超高性能混凝土结合段进行预制加工时，包括以下步骤：
步骤101、上部梁体加工及竖向剪力件安装：对所述上部梁体进行加工，并在加工成型的所述上部梁体上部布设多个所述竖向剪力件；
步骤102、支模及纵向钢筋布设与预应力管道安装：对超高性能混凝土板8-2的成型模板进行支设，并在所述成型模板内布设多道所述纵向钢筋5和多个分别供多道所述纵向预应力钢筋7穿设的预应力管道；同时，将步骤101中加工成型的所述上部梁体放置于所述成型模板下方，并使多个所述竖向剪力件伸入至所述成型模板内；
步骤103、混凝土浇筑：利用步骤102中所述成型模板，对超高性能混凝土板8-2进行混凝土浇筑；
步骤104、混凝土养护：对步骤103中所浇筑混凝土进行养护；
步骤105、预应力钢筋张拉及锚固：待步骤103中所浇筑混凝土养护至设计强度后，在步骤102中多个所述预应力管道内分别穿设纵向预应力钢筋7，再对多道所述纵向预应力钢筋7分别进行张拉，张拉完成后对各道所述纵向预应力钢筋7分别进行锚固，获得预制加工成型的所述钢-超高性能混凝土结合段。
本实施例中，步骤103中混凝土浇筑完成后，所述竖向剪力件浇筑于超高性能混凝土板8-2内。
本实施例中，步骤104中进行混凝土养护时，采用常规的蒸汽养护法进行养护。
并且，步骤105中对多道所述纵向预应力钢筋7分别进行张拉，采用常规的后张法进行张拉，张拉完成后，各道纵向预应力钢筋7的两端通过锚具锚固在超高性能混凝土板8-2的前后两端。
由上述内容可知，预先在加工厂将超高性能混凝土板8-2和所述上部梁体连接并张拉纵向预应力钢筋7后，获得所述钢-超高性能混凝土结合段，并将所述钢-超高性能混凝土结合段运送至施工现场。同时，所述下部梁体预先在加工厂加工成型，并提前安装到位。这样，在施工现场，只需将所述钢-超高性能混凝土结合段中的所述上部梁体与所述下部梁体焊接固定为一体即可。所述钢-超高性能混凝土结合段中超高性能混凝土板8-2和所述上部梁体之间通过多个所述剪力钉1进行连接，连接牢靠且连接强度高。
实际施工时，所述连续梁中位于桥墩10墩顶处的区域为负弯矩区，并且在负弯矩区采用钢-超高性能混凝土组合梁段8，具体而言，所述负弯矩区的桥面板采用超高性能混凝土(即超高性能混凝土板8-2)，利用超高性能混凝土的超高抗拉能力，防止负弯矩区的开裂以及变形，提高负弯矩区桥面板的抗拉和变形性能，从而有效解决组合连续梁桥负弯矩区的开裂问题。
本实施例中，在加工厂对M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段9的高强混凝土板9-2分别进行预制加工时，所采用的预制加工方法为常规混凝土桥面板的预制成型方法。
本实施例中，步骤101中进行上部梁体加工及竖向剪力件安装，将剪力钉1焊接固定在上翼缘板2上，并将上翼缘板2与上腹板3焊接固定为一体。
本实施例中，所述超高性能混凝土板8-2内设置的所有纵向钢筋5通过多道箍筋紧固连接为一体，多道所述箍筋沿超高性能混凝土板8-2的纵向长度方向由前至后进行布设。所述超高性能混凝土板8-2内设置的所有纵向钢筋5和多道所述箍筋组成桥面板构造钢筋骨架，每道所述纵向钢筋5均与多道所述箍筋绑扎固定为一体。
步骤102中在所述成型模板内布设多道所述纵向钢筋5时，将所有纵向钢筋5通过多道所述箍筋固定连接为一体，完成所述桥面板构造钢筋骨架的绑扎过程。
本实施例中，步骤五中进行湿接缝施工时，对每个所述超高性能混凝土板8-2与其前后两个所述高强混凝土板9-2之间的湿接缝4分别进行浇筑施工，使每个所述超高性能混凝土板8-2均与其前后两个所述高强混凝土板9-2紧固连接为一体。
本实施例中，步骤五中完成湿接缝施工后，再在施工成型的所述连续梁上施工桥面铺装层，获得施工成型的连续梁桥，并可投入运营。施工成型的连续梁桥的负弯矩区为钢-高强混凝土组合梁段9，且钢-高强混凝土组合梁段9为连续梁桥抗裂结构。
综上，本发明所述的钢-超高性能混凝土组合连续梁桥中，所述第一钢梁节段9-1和第二钢梁节段8-1均在加工厂预制成型，其中所述加工厂可以为施工现场周侧的临时加工场地，第二钢梁节段8-1在高度方向分为上下两个部分，即所述上部梁体和所述下部梁体；所述连续梁中钢-高强混凝土组合梁段9所处区域为正弯矩区，所述正弯矩区的桥面板(即高强混凝土板9-2)采用常规的高强混凝土，所述高强混凝土板9-2在加工厂预制成型；所述负弯矩区的桥面板(即超高性能混凝土板8-2)采用超高性能混凝土，并且超高性能混凝土板8-2在所述上部梁体上进行浇筑，并超高性能混凝土板8-2通过剪力钉1与所述上部梁体连接为一体，待所浇筑超高性能混凝土蒸汽养护至设计强度后，张拉纵向预应力钢筋7，并形成所述钢-超高性能混凝土结合段。之后，将在加工厂预制成型的第一钢梁节段9-1、高强混凝土板9-2、所述下部梁体和所述钢-超高性能混凝土结合段均运送至施工现场。随后，对第一钢梁节段9-1和所述下部梁体进行安装并焊接为一体，再对高强混凝土板9-2进行吊装就位。然后，对所述钢-超高性能混凝土结合段进行安装，并将所述钢-超高性能混凝土结合段中的上部梁体与所述下部梁体焊接固定为一体。最后，进行湿接缝施工，获得施工成型的所述连续梁。
本实施例中，步骤五中所述湿接缝4为纵向湿接缝，通过所述纵向湿接缝将M个所述超高性能混凝土板8-2和M+1个所述高强混凝土板9-2在纵桥向上形成整体；所述负弯矩区的桥面板(即。所述纵向湿接缝是指两跨预制梁段就位后需要浇筑的接缝，一般用于形成结构连续。
并且，所述湿接缝4的施工方法为常规的纵向湿接缝施工方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：包括由M个钢-超高性能混凝土组合梁段(8)和M+1个钢-高强混凝土组合梁段(9)拼接形成的连续梁，所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)和钢-高强混凝土组合梁段(9)呈交错布设，其中M为正整数且M≥2；M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)分别支撑于所施工连续梁桥的M个桥墩(10)上；
所述钢-高强混凝土组合梁段(9)包括第一钢梁节段(9-1)和平铺在第一钢梁节段(9-1)上且由高强混凝土浇筑成型的高强混凝土板(9-2)；
所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)包括第二钢梁节段(8-1)和平铺在第二钢梁节段(8-1)上且由超高性能混凝土浇筑成型的超高性能混凝土板(8-2)；所述第二钢梁节段(8-1)上部设置有多个竖向剪力件，多个所述竖向剪力件均浇筑于超高性能混凝土板(8-2)内；所述超高性能混凝土板(8-2)内设置有多道纵向预应力钢筋(7)，多道所述纵向预应力钢筋(7)均沿超高性能混凝土板(8-2)的纵向长度方向进行布设；
每个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的第二钢梁节段(8-1)均焊接固定于前后相邻两个所述第一钢梁节段(9-1)之间，每个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的超高性能混凝土板(8-2)均通过湿接缝(4)与前后相邻两个所述钢-高强混凝土组合梁段(9)进行连接；
所述第二钢梁节段(8-1)和第一钢梁节段(9-1)的横截面结构相同且二者均包括左右两个对称布设的工字梁，两个所述工字梁均沿所施工连续梁桥的纵向长度方向布设；每个所述工字梁均包括上翼缘板(2)、位于上翼缘板(2)正下方的下翼缘板(6)和支撑于上翼缘板(2)与下翼缘板(6)之间的竖向腹板；
所述第二钢梁节段(8-1)中每个所述工字梁的所述竖向腹板均由上腹板(3)和位于上腹板(3)正下方的下腹板(11)焊接而成；
所述第二钢梁节段(8-1)包括上部梁体和位于所述上部梁体正下方的下部梁体，所述上部梁体和所述下部梁体之间以焊接方式进行连接；
所述第二钢梁节段(8-1)中两个所述上翼缘板(2)和两个所述上腹板(3)组成所述上部梁体，所述第二钢梁节段(8-1)中两个所述下翼缘板(6)和两个所述下腹板(11)组成所述下部梁体；
所述高强混凝土板(9-2)和超高性能混凝土板(8-2)均为预制混凝土板。
2.按照权利要求1所述的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：所述竖向剪力件为呈竖直向布设的剪力钉(1)；
所述超高性能混凝土板(8-2)内侧上部和内侧下部均由左至右设置有多道纵向钢筋(5)，多道所述纵向钢筋(5)均沿超高性能混凝土板(8-2)的纵向长度方向进行布设。
3.按照权利要求1所述的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：所述第二钢梁节段(8-1)包括上部梁体和位于所述上部梁体正下方的下部梁体，所述上部梁体和所述下部梁体之间以焊接方式进行连接；
所述上部梁体和平铺在所述上部梁体上的超高性能混凝土板(8-2)连接组成钢-超高性能混凝土结合段。
4.按照权利要求1所述的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：所述第二钢梁节段(8-1)中两个所述下翼缘板(6)之间通过多个布设在同一水平面上的横向支撑件(12)连接为一体，多个所述横向支撑件(12)均沿钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的横向宽度方向进行布设；每个所述横向支撑件(12)的两端分别焊接固定在两个所述下翼缘板(6)上；
多个所述竖向剪力件分左右两组进行布设，两组所述竖向剪力件分别布设在所述第二钢梁节段(8-1)中两个所述上翼缘板(2)上部，每组所述竖向剪力件均包括一列所述竖向剪力件或多列由左至右布设在同一水平面上的所述竖向剪力件，每列所述竖向剪力件均包括多个沿上翼缘板(2)的纵向长度方向由前至后布设在同一直线上的所述竖向剪力件。
5.按照权利要求4所述的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：多道所述纵向预应力钢筋(7)均布设在同一水平面上且其分为左右两组进行布设；两组所述纵向预应力钢筋(7)分别位于所述第二钢梁节段(8-1)中两个所述上翼缘板(2)的上方，每组所述纵向预应力钢筋(7)均包括左右两个对称布设的预应力钢筋组，两个所述预应力钢筋组分别布设在一组所述竖向剪力件的左右两侧，每个所述预应力钢筋组均包括由左至右布设的多道所述纵向预应力钢筋(7)。
6.按照权利要求1或2所述的一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构，其特征在于：M个所述桥墩(10)沿所施工连续梁桥的纵桥向由前至后进行布设，且M个所述桥墩(10)呈均匀布设；M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的纵向长度均相同，所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的纵向长度L1＝(0.25～0.4)×L，其中L为前后相邻两个所述桥墩(10)之间的间距；
M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)分别支撑于M个所述桥墩(10)的正上方。
7.一种对如权利要求3所述的钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构进行施工的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、预制加工：在加工厂对M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的所述钢-超高性能混凝土结合段和所述下部梁体以及M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段(9)的第一钢梁节段(9-1)和高强混凝土板(9-2)分别进行预制加工；
步骤二、下部梁体与第一钢梁节段安装：待M个所述桥墩(10)均施工完成后，将步骤一中加工成型的M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的所述下部梁体和M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段(9)的第一钢梁节段(9-1)均吊装到位，并将M个所述下部梁体分别支撑于M个所述桥墩(10)上，同时将每个所述下部梁体均与其前后两侧的第一钢梁节段(9-1)焊接固定为一体；
步骤三、高强混凝土板吊装：将步骤一中加工成型的M+1个所述钢-高强混凝土组合梁段(9)的高强混凝土板(9-2)分别吊装至步骤二中安装完成的M+1个所述第一钢梁节段(9-1)上；
步骤四、钢-超高性能混凝土结合段安装：将步骤一中加工成型的M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的所述钢-超高性能混凝土结合段分别吊装至步骤二中安装完成的M个所述下部梁体上，并将M个所述钢-超高性能混凝土结合段中的所述上部梁体分别与M个所述下部梁体焊接固定为一体；
步骤五、湿接缝施工：对每个所述钢-超高性能混凝土结合段中的超高性能混凝土板(8-2)与其前后两个所述高强混凝土板(9-2)之间的湿接缝(4)分别进行施工，获得施工成型的所述连续梁。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤一中对M个所述钢-超高性能混凝土组合梁段(8)的所述钢-超高性能混凝土结合段进行预制加工时，M个所述钢-超高性能混凝土结合段的预制加工方法均相同；
所述超高性能混凝土板(8-2)内侧上部和内侧下部均由左至右设置有多道纵向钢筋(5)，多道所述纵向钢筋(5)均沿超高性能混凝土板(8-2)的纵向长度方向进行布设；
对任一个所述钢-超高性能混凝土结合段进行预制加工时，包括以下步骤：
步骤101、上部梁体加工及竖向剪力件安装：对所述上部梁体进行加工，并在加工成型的所述上部梁体上部布设多个所述竖向剪力件；
步骤102、支模及纵向钢筋布设与预应力管道安装：对超高性能混凝土板(8-2)的成型模板进行支设，并在所述成型模板内布设多道所述纵向钢筋(5)和多个分别供多道所述纵向预应力钢筋(7)穿设的预应力管道；同时，将步骤101中加工成型的所述上部梁体放置于所述成型模板下方，并使多个所述竖向剪力件伸入至所述成型模板内；
步骤103、混凝土浇筑：利用步骤102中所述成型模板，对超高性能混凝土板(8-2)进行混凝土浇筑；
步骤104、混凝土养护：对步骤103中所浇筑混凝土进行养护；
步骤105、预应力钢筋张拉及锚固：待步骤103中所浇筑混凝土养护至设计强度后，在步骤102中多个所述预应力管道内分别穿设纵向预应力钢筋(7)，再对多道所述纵向预应力钢筋(7)分别进行张拉，张拉完成后对各道所述纵向预应力钢筋(7)分别进行锚固，获得预制加工成型的所述钢-超高性能混凝土结合段。
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Inventor after: Yuan Zhuoya Inventor after: Tian Cheng Inventor after: Li Lifeng Inventor after: Shi Xiongwei Inventor after: Xu Bing Inventor after: Ke Liangliang Inventor after: Lei Dan Inventor after: Tang Jinliang Inventor after: Ma Yuquan Inventor after: Feng Wei Inventor before: Shi Xiongwei Inventor before: Tian Cheng Inventor before: Li Lifeng Inventor before: Yuan Zhuoya Inventor before: Xu Bing Inventor before: Ke Liangliang Inventor before: Lei Dan Inventor before: Tang Jinliang Inventor before: Ma Yuquan Inventor before: Feng Wei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171013 Address after: 710065 Shaanxi high tech Zone, Xi'an hi tech Road, No. six, No. 60 Co-patentee after: Hunan University Patentee after: Xi'an High Institute Address before: 710065 Shaanxi high tech Zone, Xi'an hi tech Road, No. six, No. 60 Patentee before: Xi'an High Institute |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171010 Termination date: 20200523 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |