CN109267470A - 一种装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式型钢‑混凝土预弯组合连续梁桥及其施工方法，该型钢‑混凝土预弯组合连续梁桥的墩顶采用型钢‑超高性能混凝土组合梁，并采用预弯钢梁的方式施加预应力，跨中采用型钢‑普通混凝土组合梁，预弯型钢组合梁和普通型钢组合梁的纵向接头放在桥跨中间。本发明采用连续架设的方式优化了型钢‑混凝土组合梁的弯矩分配，达到降低梁高的目的，从而扩大型钢‑混凝土组合梁桥的适用跨径。与现有技术相比，本发明在装配率最大化的前提下减小了预制装配桥梁的高跨比，减少了下部结构的工程量，具有很大经济效益。

Description

一种装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其是涉及一种装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥。

背景技术

目前装配式桥梁主要有空心板、小箱梁、T梁、钢-混凝土组合梁等。这些形式的桥梁常用的“先简支，后连续”或“先简支，后桥面连续”的方式来保证桥面的连续性。这使得跨中弯矩控制梁高的设计，因此目前的预制装配桥梁的高跨比较大，造成一定的材料浪费。型钢组合梁桥因为目前固有的型钢规格限制，使得型钢组合梁的高度受到限制，从而限制了型钢组合梁桥的跨度适用范围。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题而提供一种装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，能减小预制装配桥梁的高跨比。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于所述梁桥由若干段预制梁拼接而成，相邻两段预制梁通过纵向刚接接头连接，且纵向刚接接头连接处位于跨中距墩顶0.2~0.3L处，L为相邻桥墩之间的跨径，且所述预制梁位于墩顶段为预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁。

进一步地，所述梁桥包括首跨梁、若干段中跨梁、和尾跨梁拼接而成，其中首跨梁包括边跨段、墩顶段和纵向刚接接头，其中边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；中跨梁包括跨中段、墩顶段和位于中跨梁两端的纵向刚接接头，其中跨中段为预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；尾跨梁包括边跨段和纵向刚接接头，边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁；预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁的桥面板采用预应力超高性能混凝土桥面板；预制型钢-普通混凝土组合梁的桥面板采用普通混凝土桥面板。

进一步地，这里的普通混凝土是与超高性能混凝土相对而言的，通常指的是C40-C60混凝土。

进一步地，所述首跨梁的边跨段和墩顶段以及中跨梁的跨中段和墩顶段之间通过型钢连接成一体，或者通过纵向刚接接头连接。

进一步地，墩顶段的超高性能混凝土桥面板沿纵向的长度为墩顶两侧各0.1~0.15L，L为相邻桥墩之间的跨径， 采用预弯钢梁对超高性能混凝土施加预应力，同时对墩顶两侧各0.1~0.15L 范围内的钢梁腹板和底板包裹C40-C60混凝土。

进一步的，所述的纵向刚接接头通过高强螺栓连接。

进一步地，边跨段、墩顶段和中跨梁的钢梁采用轧制型钢。

本发明的另一目的在于提供一种装配式钢-混凝土预弯组合连续梁桥的施工方法，能减小预制装配桥梁的高跨比。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种装配式钢-混凝土预弯组合连续梁桥的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

A、预制首跨梁、中跨梁和尾跨梁，其中首跨梁包括边跨段、墩顶段和纵向刚接接头，其中边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；中跨梁包括跨中段、墩顶段和纵向刚接接头，其中跨中段为预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；尾跨梁包括边跨段和纵向刚接接头，边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁；预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁的桥面板采用预应力超高性能混凝土桥面板；预制型钢-普通混凝土组合梁的桥面板采用普通混凝土桥面板；

B、架设首跨梁，并使得首跨梁的墩顶段位于墩顶位置；

C、逐跨架设剩余各跨的中跨梁，并使得中跨梁的墩顶段位于墩顶位置，下一跨架设完成后与上一跨的钢梁采用螺栓连接，按此步骤架设直至最后，在最后一跨采用尾跨梁与之前的架设梁段进行连接；

D、现场接头段的混凝土桥面板采用预制板铺设；

E、横向连接各预弯组合梁形成预弯组合梁桥；

F、完成铺装、栏杆等附属设施的施工。

具体地，根据本发明的一个实施例，步骤A中预制中跨梁可以包括以下步骤：

第一步：形成长度为L的H型钢钢梁，H型钢一端0.5L范围内设有预拱度；

第二步：将两片长度为L的H型钢梁设有预拱的梁端用螺栓临时固接连接，形成长度为2L的钢梁，在连接节点两侧各0.45L处设置支点，在长度2L钢梁两端设置反力架，反力架和钢梁之间放置千斤顶；

第三步：顶升千斤顶，对经过连接形成的长为2L的H型钢梁进行预弯，在距离连接节点0.lL~0.4L的范围内浇筑超高性能混凝土形成桥面板并采用蒸汽养护，待强度达标后，放张钢梁，解除临时连接；

第四步：除了钢梁两端沿纵向0.1L范围外，钢梁其余部分的上缘均浇筑C50混凝土并养护，形成普通混凝土桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，并最终形成长度为L的中跨梁。

具体地，根据本发明的另一个实施例，步骤A中预制中跨梁可以包括以下步骤：

第一步：形成长度为0.5L的H型钢钢梁，部分0.5L的型钢设有预拱度；

第二步：对设预拱度的长为0.5L的钢梁进行预弯，顶板浇筑纵向长度约0.3L的超高性能混凝土形成桥面板并采用蒸汽养护，待强度达标后，放张钢梁，形成墩顶段；

第三步：将未设预拱的长为0.5L的钢梁与预制好的墩顶段用螺栓进行连接。

第四步：除了钢梁两端沿纵向0.1L范围内不浇筑外，钢梁其余部分的上缘均浇筑C50混凝土并养护形成桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，最终形成长为L的跨中梁。

本发明的特点是各预制梁的纵向接头位置设置在跨中距离桥墩中心线0.25L处，即每一吊装预制梁段有0.75L和上一跨梁段的0.25L连接形成桥梁后，有0.25L的长度跨过桥墩进入下一跨，以此类推。本发明采用连续架设的方式优化了型钢-混凝土组合梁的弯矩分配，达到降低梁高的目的，从而扩大型钢-混凝土组合梁桥的适用跨径。墩顶段钢梁包裹混凝土，增加了墩顶刚度进一步优化弯矩分配，增加的混凝土又增强了墩顶处的抗剪和抗弯承载力，从而进一步提高型钢的适用跨径；墩顶段桥面板采超高性能混凝土并采用预弯技术施加预应力，减小负弯矩区裂缝，不仅增强了结构耐久性还确保了墩顶的刚度不发生折减。与现有技术相比，本发明在装配率最大化的前提下减小了预制装配桥梁的高跨比，减少了下部结构的工程量，具有很大经济效益。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“中跨梁”立面示意图；

图2为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“首跨梁”横断面示意图；

图3为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“尾跨梁”示意图；

图4为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“墩顶段”横断面示意图；

图5为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“跨中段”示意图；

图6为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“中跨梁”的制作方法示意图；

图7为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“中跨梁”的预弯工艺示意图；

图8为本发明的实施例1中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的现场顺桥向架设步骤示意图。

图9为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“中跨梁”立面示意图；

图10为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“首跨梁”横断面示意图；

图11为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“尾跨梁”示意图；

图12为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“墩顶段”横断面示意图；

图13为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“跨中段”示意图；

图14为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的“中跨梁”的制作方法示意图；

图15为本发明的实施例2中的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥的现场顺桥向架设步骤示意图。

图中，1-墩顶段超高性能混凝土桥面板，2-H型钢钢梁，3- C50混凝土桥面板， 4-墩顶段，5-跨中段，6-边跨段，61-现场预制混凝土板或现浇接头，7-桥墩，21-墩顶段包裹混凝土，8-千斤顶顶升力，9-反力架，10-支撑墩，11- 预拱钢梁，12-0.5L钢梁，13- 0.75L钢梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种新型的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，以4*40m连续梁桥为例。其主梁包括“墩顶段”、“跨中段”、“边跨段”及刚接接头。其特征在于“墩顶段”的顶板采用超高性能混凝土并施加预应力。“跨中段”的混凝土桥面板采用普通C50混凝土。接头在桥跨0.25L=10m处，刚接头上的混凝土桥面板采用预制板。“墩顶段”、“跨中段”和“边跨段”的钢梁采用轧制型钢。

进一步的，所述的“墩顶段”的超高性能混凝土桥面板沿纵向的长度为墩顶两侧各0.15L=6m（L为相邻桥墩之间的跨径）采用预弯钢梁对超高性能混凝土施加预应力。

首先是工厂预制环节，该环节分为以下四个步骤：

第一步：形成长度为L=40m（L为相邻桥墩之间的跨径）、0.75L=30m和1.25L=50m的H型钢钢梁，H型钢一端0.5L=20m范围内设有预拱度。

第二步：将两片长度为L的H型钢梁设有预拱的梁端用螺栓临时固接连接，形成长度为2L=80m的钢梁，在连接节点两侧各0.45L=18m处设置支点，在长度2L钢梁两端设置反力架，反力架和钢梁之间放置千斤顶。

第三步：顶升千斤顶，对经过连接形成的长为2L的H型钢梁进行预弯，在距离连接节点0.lL~0.4L（4~16m）的范围内浇筑超高性能混凝土形成桥面板并采用蒸汽养护，待强度达标后，放张钢梁，解除临时连接。

第四步：除了钢梁两端沿纵向0.1L=4m范围内不浇筑外，钢梁其余部分的上缘均浇筑C50混凝土并养护，形成普通混凝土桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，并最终形成长度为L=40m的“中跨梁”型钢组合梁。长度为1.25L=50m的“首跨梁”型钢组合梁的预制方式与“中跨梁”类似，长度为0.75L=30m的“尾跨梁”的预制方式与普通的钢-混组合梁的预制方式类似。

待预制预应力梁完成制作后，便可运往现场进行架设，架设主要分为以下几步：

第一步：架设“首跨梁”；

第二步：逐跨架设剩余各跨的“中跨梁”，并且下一跨架设完成后与上一跨的钢梁采用螺栓连接，按此步骤架设直至最后，在最后一跨采用“尾跨梁”与之前的架设梁段进行连接。

第三步：现场接头段的混凝土桥面板采用采用预制板铺设。

第四步：横向连接各预弯组合梁形成预弯组合梁桥。

第五步：完成铺装、栏杆等附属设施的施工。

实施例2

一种新型的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，以4*40m连续梁桥为例。其主梁包括“墩顶段”、“跨中段”、“边跨段”及刚接接头。其特征在于“墩顶段”的顶板采用超高性能混凝土并施加预应力。“跨中段”的混凝土桥面板采用普通C50混凝土。接头在桥跨0.25L=10m处，刚接头上的混凝土桥面板采用预制板。“墩顶段”、“跨中段”和“边跨段”的钢梁采用轧制型钢。

进一步的，所述的“墩顶段”的超高性能混凝土桥面板沿纵向的长度为墩顶两侧各0.15L=6m（L为相邻桥墩之间的跨径）采用预弯钢梁对超高性能混凝土施加预应力。

首先是工厂预制环节，该环节分为以下四个步骤：

第一步：形成长度为0.5L=20m（L为相邻桥墩之间的跨径）和0.75L=30m的H型钢钢梁，部分0.5L=20m的型钢需设有预拱度。

第二步：对设预拱度的长为0.5L=20m的钢梁进行预弯，预弯方法采用《预弯预应力组合梁桥技术标准》CJJ/T276-2018中提供的单梁预弯或双梁对弯的预弯方式，顶板浇筑纵向长度约0.3L=12m的超高性能混凝土形成桥面板并采用蒸汽养护，待强度达标后，放张钢梁，形成 “墩顶段”。

第三步：将未设预拱的长为0.5L=20m的钢梁与预制好的“墩顶段”用螺栓进行连接。

第四步：对于连接后的钢梁，除了两端沿纵向0.1L=4m范围内不浇筑外，钢梁上缘未设超高性能混凝土处均浇筑C50混凝土并养护形成桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，最终形成长为L的“跨中梁”。

对于“首跨梁”来说，第三步中，将未设预拱的长为0.75L=30m的钢梁与预制好的“墩顶段”用螺栓进行连接，第四步中，对于连接后的钢梁，除了钢梁靠墩顶段那端沿纵向0.1L=4m范围内不浇筑，钢梁上缘未设超高性能混凝土处均浇筑C50混凝土并养护形成桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，最终形成长为1.25L=50m的“首跨梁”。

长度为0.75L=30m的“尾跨梁”的预制方式与普通的钢-混组合梁的预制方式类似。

待预制预应力梁完成制作后，便可运往现场进行架设，架设主要分为以下几步：

第一步：架设“首跨梁”；

第二步：逐跨架设剩余各跨的“中跨梁”，并且下一跨架设完成后与上一跨的钢梁采用螺栓连接，按此步骤架设直至最后，在最后一跨采用“尾跨梁”与之前的架设梁段进行连接。

第三步：现场接头段的混凝土桥面板采用采用预制板铺设。

第四步：横向连接各预弯组合梁形成预弯组合梁桥。

第五步：完成铺装、栏杆等附属设施的施工。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对该实施例进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于所述梁桥由若干段预制梁拼接而成，相邻两段预制梁通过纵向刚接接头连接，且纵向刚接接头连接处位于跨中距墩顶0.2~0.3L处，L为相邻桥墩之间的跨径，且所述预制梁位于墩顶段为预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁。

2.根据权利要求1所述的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于，所述梁桥包括首跨梁、若干段中跨梁、和尾跨梁拼接而成，其中首跨梁包括边跨段、墩顶段和纵向刚接接头，其中边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；中跨梁包括跨中段、墩顶段和纵向刚接接头，其中跨中段为预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；尾跨梁包括边跨段和纵向刚接接头，边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁；预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁的桥面板采用预应力超高性能混凝土桥面板；预制型钢-普通混凝土组合梁的桥面板采用普通混凝土桥面板。

3.根据权利要求1所述的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于，所述首跨梁的边跨段和墩顶段的钢梁采用同一根H型钢，或者采用两根H型钢，并通过纵向刚接接头连接；以及中跨梁的跨中段和墩顶段的钢梁采用同一根H型钢，或者采用两根H型钢，并通过纵向刚接接头连接。

4.根据权利要求1所述的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于，墩顶段的超高性能混凝土桥面板沿纵向的长度为墩顶两侧各0.1~0.15L，L为相邻桥墩之间的跨径，采用预弯钢梁对超高性能混凝土施加预应力，同时对墩顶两侧各0.1~0.15L范围内的钢梁腹板和底板包裹C40-C60混凝土。

5.根据权利要求1所述的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于，所述的纵向刚接接头通过高强螺栓连接。

6.根据权利要求1~5所述的装配式型钢-混凝土预弯组合连续梁桥，其特征在于，墩顶和跨中的钢梁均采用热轧型钢。

7.一种装配式钢-混凝土预弯组合连续梁桥的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

A、预制首跨梁、中跨梁和尾跨梁，其中首跨梁包括边跨段、墩顶段和纵向刚接接头，其中边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；中跨梁包括跨中段、墩顶段和纵向刚接接头，其中跨中段为预制型钢-普通混凝土组合梁，墩顶段采用预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁；尾跨梁包括边跨段和纵向刚接接头，边跨段采用预制型钢-普通混凝土组合梁；预制型钢-超高性能混凝土预弯组合梁的桥面板采用预应力超高性能混凝土桥面板；预制型钢-普通混凝土组合梁的桥面板采用普通混凝土桥面板；

B、架设首跨梁，并使得首跨梁的墩顶段位于墩顶位置；

C、逐跨架设剩余各跨的中跨梁，并使得中跨梁的墩顶段位于墩顶位置，下一跨架设完成后与上一跨的钢梁采用螺栓连接，按此步骤架设直至最后，在最后一跨采用尾跨梁与之前的架设梁段进行连接；

D、现场接头段的混凝土桥面板采用预制板铺设；

E、横向连接各预弯组合梁形成预弯组合梁桥；

F、完成铺装、栏杆等附属设施的施工。

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，步骤A中预制中跨梁包括以下步骤：

第一步：形成长度为L的H型钢钢梁，H型钢一端0.5L范围内设有预拱度；

第二步：将两片长度为L的H型钢梁设有预拱的梁端用螺栓临时固接连接，形成长度为2L的钢梁，在连接节点两侧各0.45L处设置支点，在长度2L钢梁两端设置反力架，反力架和钢梁之间放置千斤顶；

第三步：顶升千斤顶，对经过连接形成的长为2L的H型钢梁进行预弯，在距离连接节点0.lL~0.4L的范围内浇筑超高性能混凝土形成桥面板并采用蒸汽养护，待强度达标后，放张钢梁，解除临时连接；

第四步：除了钢梁两端沿纵向0.1L范围外，钢梁其余部分的上缘均浇筑C50混凝土并养护，形成普通混凝土桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，并最终形成长度为L的中跨梁。

9.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，步骤A中预制中跨梁包括以下步骤：步骤A中预制中跨梁可以包括以下步骤：

第一步：形成长度为0.5L的H型钢钢梁，部分0.5L的型钢设有预拱度；

第二步：对设预拱度的长为0.5L的钢梁进行预弯，顶板浇筑纵向长度约0.3L的超高性能混凝土形成桥面板并采用蒸汽养护，待强度达标后，放张钢梁，形成墩顶段；

第三步：将未设预拱的长为0.5L的钢梁与预制好的墩顶段用螺栓进行连接；

第四步：除了钢梁两端沿纵向0.1L范围内不浇筑外，钢梁其余部分的上缘均浇筑C50混凝土并养护形成桥面板，在超高性能混凝土桥面板下方的钢梁腹板和底板包裹C50混凝土并养护，最终形成长为L的跨中梁。