專利名稱：用于psc梁橋的建造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于PSC梁(預應力混凝土梁)的建造方法，更具體地涉及一種使用預制PSC梁和預制板的用于低間隙長跨度梁橋和連續(xù)橋梁的建造方法，該連續(xù)橋梁確保了結構的連續(xù)性。
背景技術：
通常，在制造PSC(預應力混凝土)梁時，向梁的下部預先施加應力以承受在建造過程(例如，鋪板或包裝)期間產(chǎn)生的負荷。用于向梁預加應力的鋼筋束(tendon)布置在梁下，并且梁的截面具有非常大的間隙，這是因為過大的張力可能在梁的上部處產(chǎn)生張應力或者其下部的壓應力可能超過容許的壓應力。具有大間隙的PSC梁具有若干缺點，即由于PSC梁使用大量混凝土，因此增加的自重會使得施加在梁上的力矩增大；橋墩的抗震設計并不經(jīng)濟；以及由于必須在建造橋的區(qū)域前后建造許多堤壩以確保橋下空間，因此使跨越公路上方的橋的經(jīng)濟效率降低。
為了解決上述問題，于2001年6月25日授權的韓國專利No.30131公開了一種能夠控制張力的預應力混凝土梁。該預應力混凝土梁包括上凸緣，其位于橋梁的上板(upper board)的下部處，用于支撐上板，以控制橋梁的承載能力；腹板部分，其位于上凸緣的下部處，用于支撐上凸緣；以及下凸緣，其位于橋墩的上部處，用于支撐腹板部分，該預應力混凝土梁包括張緊鋼絲，其沿梁的縱向方向定位并張緊，用于補充承載能力；至少一個未張緊鋼絲，其沿梁的縱向方向定位；至少一個連接件，用于固定從梁的兩端引入的未張緊鋼絲；以及切割部分(cutpart)，其形成于縱向方向的預定區(qū)域，以在其中包括所述連接件。因此，該預應力混凝土梁能夠通過張緊未張緊鋼絲來控制橋梁的張緊力。
該現(xiàn)有技術并不是一種用于建造橋梁的方法，但是根據(jù)該現(xiàn)有技術，通過這樣的方法來建造PSC梁橋，即在橋墩之間橫跨首次張緊的PSC梁，在建筑工地將用于板的混凝土澆注在梁上之后，在凝固期間形成環(huán)繞跨度(surrounding span)，并且在凝固之后使用暴露于一側并對環(huán)繞跨度沒有任何影響的錨定工具二次張緊復合截面。然而在現(xiàn)有技術中，首次張緊的PSC梁必須承受在建造工地中澆注的板的負荷，并且即使能夠通過二次張緊來補充在澆注用于板的混凝土期間梁的下邊緣部分損失的預應力，復合截面也沒有消除梁的上邊緣部分由于升高的中性軸而引起的過多壓應力。因此，設計PSC梁橋的關鍵之處在于，防止梁的上邊緣部分的壓應力由于交通負荷而超過容許壓應力。另外，該現(xiàn)有技術限制了通過增加鋼筋束的效率來降低梁的間隙。
同時，根據(jù)對具有長跨度橋梁的需求以及易于維護點部分(spotportion)，已經(jīng)提出了各種使用PSC梁來建造連續(xù)橋梁的方法。以前只建造非完全連續(xù)橋梁(這種橋梁僅考慮可通行性和維護)而不是完全連續(xù)橋梁，但是在近年來確實提出了連續(xù)橋梁(其可以使所有的板和梁連續(xù)并且能夠防止連接部分斷裂)的建造方法。
因此，于2001年1月5日公布的韓國專利公開No.2001-430公開了這樣一種方法，其使用具有暴露的錨定裝置的預應力混凝土梁來建造連續(xù)橋梁。該連續(xù)橋梁包括安裝在每個梁上的至少一組簡支鋼絲，穿過多個梁的至少一組連續(xù)鋼絲，和/或用于連接梁的至少一組連接鋼絲，該使用預應力混凝土梁來建造連續(xù)橋梁的方法包括如下步驟將簡支鋼絲張緊在梁上，將該梁橫跨在橋墩之間，將護套連接在梁的連接部分上并/或布置連續(xù)鋼絲和連接鋼絲，澆注用于連接部分和板的混凝土，并且通過張緊連續(xù)鋼絲和/或連接鋼絲而在梁上施加張緊力；以及再次張緊連續(xù)鋼絲和連接鋼絲，以防止連續(xù)鋼絲和連接鋼絲下垂或斷裂，且當主動負荷作用在梁上時增加梁的承載能力，并且防止在使用期間由于梁的老化而發(fā)生過度下垂和斷裂。
該現(xiàn)有技術具有的優(yōu)勢在于，通過這樣的方式同時澆注用于連接部分的混凝土和用于板的混凝土而減少工期，即在橋墩之間橫跨多個首次張緊的梁，布置用于二次張緊的連續(xù)鋼絲和連接鋼絲，同時澆注用于連接部分的混凝土和用于板的混凝土并使其凝固，然后施加二次張緊。
然而，該現(xiàn)有技術具有的幾個問題在于，由于在板與梁結合之后施加二次張緊，因此與簡支橋梁建造方法一樣，其不能釋放作用在梁的上邊緣部分上的過多的壓應力；首次張緊的梁必定在板上強加所有的負荷；以及由于板的負荷不是施加在連續(xù)梁上而是施加在簡支梁上，因此通過該梁的連續(xù)性不能獲得間隙減少效果。另外，由于因鋼筋束的位置引起的第一力矩和因連續(xù)橋梁(其為靜態(tài)的超靜定結構)的連續(xù)點的反作用力引起的第二力矩，因此在連接部分和PSC梁之間的邊界表面上就出現(xiàn)了裂紋。實際上，已經(jīng)有報道說在采用了該現(xiàn)有技術建造方法的國道橋梁上出現(xiàn)了裂紋。圖5是一簡要視圖，表示根據(jù)該現(xiàn)有技術的建造方法在二次張緊期間在連接部分的下部上產(chǎn)生裂紋的力矩。在圖5中，(+)靜力矩將在所述下部產(chǎn)生張應力，而在上部產(chǎn)生壓應力。
為了解決通過該現(xiàn)有技術建造的簡支橋梁和連續(xù)橋梁的問題，于2003年4月22日提交的韓國專利No.25551公開了一種使用PSC梁來建造簡支橋梁的方法，該方法包括如下步驟在點部分之間橫跨PSC梁，該PSC梁具有用于承受其自重的第一張緊力；在向該梁再次施加臨時負荷的同時施加二次張緊；在安裝板的同時去除負荷。該專利還公開了一種使用PSC梁來建造連續(xù)橋梁的方法，該方法包括如下步驟在點部分之間橫跨多個PSC梁，所述PSC梁具有用于承受其自重的第一張緊力；在將第二鋼筋束連續(xù)插入到相鄰PSC梁的截面中之后，在PSC梁之間澆注用于連接部分的混凝土；在將連續(xù)插入到PSC梁的截面中的第二鋼筋束張緊的同時施加臨時負荷；以及在安裝板的同時去除負荷。
這些建造方法具有幾個優(yōu)點，即因為在可控加載裝置預先施加負荷(在安裝板的同時施加負荷)的同時進行二次張緊，所以二次張緊力只施加在并未結合板的梁上；該建造方法能夠防止由于在建造連續(xù)橋梁的同時進行二次張緊和再次加載而在連接部分和PSC梁之間的邊界表面上產(chǎn)生張拉裂紋；以及減少了梁出現(xiàn)的力矩，從而由于連續(xù)梁承受了板的負荷而因此能夠建造低間隙或長跨度的橋梁。然而，該建造方法的缺點在于，由于需要再次加載和去除臨時負荷的裝置，因此建造效率和經(jīng)濟效率受到一些損失。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題如上所述，現(xiàn)有技術在降低間隙方面存在限制，并且沒有解決方法以在施加用于連續(xù)性的預應力期間防止連接部分產(chǎn)生裂紋。另外，近年來提出的旨在解決上述問題的建造方法由于需要用于再次加載和去除臨時負荷的裝置而使建造效率和經(jīng)濟效率降低。
技術方案因此，鑒于上述問題做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種使用PSC梁(預應力混凝土梁)的低間隙長跨度的簡支橋梁或連續(xù)橋梁的建造方法，該建造方法能夠在PSC梁上放置預制板的同時逐漸地施加二次張緊，并且在二次張緊之后使板和梁結合，從而防止了梁的中央上邊緣部分產(chǎn)生過大壓應力，而不會使得使用PSC梁的橋梁的簡單建造效率降低，防止了在連接部分和連續(xù)橋梁的梁之間的邊界表面上產(chǎn)生裂紋，并且在連續(xù)梁狀態(tài)下施加板的負荷。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種使用PSC梁來建造PSC簡支梁橋的方法，該方法包括如下步驟將第一鋼筋束張緊到使得PSC梁能夠承受其自重的程度，并且將該PSC梁橫跨在位于橋墩上的橋座裝置之間，該PSC梁以這樣的方式制造，即可在其中插入至少兩個或更多個鋼筋束；逐漸張緊第二鋼筋束，同時在PSC梁的頂面上以均勻間隔布置預制板；使用填充材料(例如，混凝土或砂漿)來結合預制板和PSC梁；以及在預制板和PSC梁的復合結構上安裝附加的靜負荷裝置，例如包裝材料(packing)。
在為了實現(xiàn)上述目的的另一方面中，本發(fā)明提供了一種使用PSC梁來建造連續(xù)梁橋的方法，該方法包括如下步驟在橋墩上橫跨PSC梁，該PSC梁被首次張緊至使得PSC梁能夠承受其自重的程度；在連接護套管(未示出)而使第二鋼筋束通過之后，澆注用于連接部分的混凝土；二次張緊第二鋼筋束，同時將預制板均勻地放置在連續(xù)PSC梁上；澆注填充材料，以結合預制板和PSC梁；以及在結合之后安裝附加的靜負荷裝置，例如包裝材料。


從如下結合附圖的詳細描述中將更加全面地理解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，在附圖中圖1是用于實施本發(fā)明建造方法的普通PSC梁的立體圖；圖2是表示其中首次張緊的PSC梁橫跨在橋墩之間的狀態(tài)的視圖；圖3是表示在PSC梁上放置預制板的同時施加二次張緊的過程的視圖；圖4是表示在預制板與PSC梁之間澆注用于結合的填充材料的過程的視圖；圖5是表示在預制板與PSC梁結合之后安裝附加的靜負荷裝置的狀態(tài)的視圖，所述靜負荷裝置例如為包裝材料、護柵或中央斷開器(centraltrip)；圖6是表示其中首次張緊的PSC梁連續(xù)橫跨在橋墩之間的狀態(tài)的視圖；圖7是表示這樣狀態(tài)的視圖，其中護套管被連接以使第二鋼筋束穿過在PSC梁之間的空間，并且澆注用于連接部分的混凝土；圖8是表示在PSC梁上均勻地放置預制板的同時施加二次張緊的過程的視圖；圖9是表示在預制板和PSC梁之間澆注用于結合的填充材料過程的視圖；圖10是表示在預制板與PSC梁之間結合之后安裝附加的靜負荷裝置的狀態(tài)的視圖，所述靜負荷裝置例如為包裝材料、護柵或中央斷開器；圖11是表示在連續(xù)橋梁的建造過程中，在放置預制板的同時進行二次張緊期間施加在連續(xù)梁上的力；以及圖12是表示在傳統(tǒng)的建造方法中，在沒有在連續(xù)梁上再次加載的情況下進行二次張緊時施加在梁上的力矩的視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖結合優(yōu)選實施例來詳細地描述本發(fā)明。
圖1表示可以實施本發(fā)明的普通PSC梁1的截面形式。本發(fā)明可以應用于任何PSC梁，并能夠通過張緊和錨定第一鋼筋束2和第二鋼筋束3而使梁產(chǎn)生壓應力。
圖2表示其中首次張緊的PSC梁1橫跨在位于橋墩4上的橋座裝置5之間的狀態(tài)。本發(fā)明能夠減少在建造過程期間由混凝土蠕變而引起的張力損失，這是因為首次張緊進行到使得PSC梁只能承受其自重的程度而無過度張緊?？梢栽趯SC梁橫跨在橋墩4之間之前或之后或者在制造梁期間插入第二鋼筋束。
圖3表示在將預制板6放置在梁的頂面上之后，在施加負荷的同時進行二次張緊的過程。放置板的過程和進行二次張緊的過程中的任一過程都可以首先進行，因為如果首次張緊的PSC梁能夠防止在該梁的上邊緣部分產(chǎn)生過大的壓力或者在該梁的下邊緣部分上產(chǎn)生過大的壓力或張力，則該梁就能夠承受附加張緊或負荷。首次張緊力和二次張緊力的總和大于通過傳統(tǒng)的建造方法所施加的張緊力。而且好處在于，因為二次張緊力施加在承受預制板6的負荷的梁上，所以施加在梁的下邊緣部分上的壓力僅能承受除了板的負荷之外的附加靜負荷和交通負荷。另外，因為在非結合狀態(tài)下施加張緊力，所以由于板的負荷在梁的上邊緣部分產(chǎn)生的壓力比在結合狀態(tài)下產(chǎn)生的張緊力能夠被更多地釋放。
圖4表示其中澆注用于結合預制板和梁的填充材料8的狀態(tài)。由于已經(jīng)提出了多種用于結合預制板和梁的方法，并且所有結合方法都可以應用于本發(fā)明，因此不再描述用于結合預制板和梁的方法。
圖5表示通過安裝附加的靜負荷裝置(例如，包裝材料)而完成的簡支橋梁的形式。
圖6至圖10表示用于說明使用PSC梁的連續(xù)橋梁的建造順序的雙跨度連續(xù)橋梁的示例。
圖6表示這樣的狀態(tài)，即，為了使用PSC梁來建造連續(xù)橋梁，將首次張緊的PSC梁1連續(xù)地橫跨在位于橋墩4上的橋座裝置5之間。此時，在各種方法中，部分第一張緊力并不施加在連續(xù)點部分的端部處，而是施加在靜力矩施加處，從而當負荷施加在與連接部分7相連的連續(xù)梁上或完全連續(xù)橋梁上時，能夠防止梁的在連續(xù)點部分附近的下部上產(chǎn)生過大壓應力。
圖7表示這樣的狀態(tài)，其中安裝有護套管(未示出)并且澆注用于連接部分7的混凝土，該護套管用于使得用于二次張緊的第二鋼筋束3穿過連續(xù)點部分的PSC梁之間的空間。安裝在梁內(nèi)的供第二鋼筋束3穿過的該護套管預先安裝在PSC梁1內(nèi)，并且在連接部分的空間內(nèi)彼此連接。第二鋼筋束3可以在澆注用于連接部分7的混凝土之前或之后插入。在澆注用于連接部分的混凝土的步驟中，將用于板的混凝土澆注在連接部分附近的負力矩區(qū)域中或預制板可以結合的區(qū)域中，從而在進行二次張緊期間使壓力施加在連續(xù)點部分附近的板上，由此本發(fā)明能夠防止由于交通負荷而在連續(xù)點部分的板上產(chǎn)生裂紋。
在圖8中，通過張緊第二鋼筋束3使得由板的負載引起的力矩偏移，同時以均勻間隔將預制板6布置在連續(xù)梁的頂部上，從而壓力均勻地施加在梁上。圖11表示在上述步驟中施加在連續(xù)PSC梁上的力。當張緊第二鋼筋束3時，主要施加壓力，同時在點部分處產(chǎn)生反作用力，并且同時也產(chǎn)生了使梁的跨度中心向上提升的力。此時，雖然主要是壓力，但是梁的跨度中心的上邊緣部分由于提升力引起的力矩而產(chǎn)生張應力，從而釋放了由于各種負荷而引起的過大壓應力。結果，本發(fā)明能夠提供積極的效果。
圖9表示澆注填充材料以結合預制板6和PSC梁1的狀態(tài)，而圖10表示通過安裝附加的靜負荷裝置(例如，包裝材料)而完成的橋梁的形式。
工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的PSC梁橋的建造方法能夠提供足夠的張緊，這是由于在橋梁建造過程期間在梁上放置預制板的同時進行二次張緊，以及由于梁在未結合狀態(tài)下被張緊而可釋放過度地施加在梁的上邊緣部分上的壓力，本發(fā)明通過設置連續(xù)橋梁的連接部分的裂紋而提供了結構完全連續(xù)性，并且由于連續(xù)梁將負荷強加于板上，因此通過減少施加在梁上的總力矩而使得設計經(jīng)濟。結果，由于通過本發(fā)明建造的橋梁具有較小的自重，因此本發(fā)明能夠減少材料成本；本發(fā)明在橋墩的抗震設計方面是有利的，并且由于較低間隙而確保了凈空高度(overheadclearance)；本發(fā)明能夠減少在橋梁區(qū)域的前或后用于道路建設的堤壩數(shù)量，并且能夠通過建造長跨度橋梁而減少橋墩數(shù)量并提供橋梁結構的美學外觀。
盡管已經(jīng)參照具體圖示的實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受所述實施例的限制，而只由所附權利要求來限制。應理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領域的技術人員可以改變或修改所述實施例。
權利要求
1.一種用于PSC簡支梁橋的建造方法，包括如下步驟將第一鋼筋束(2)張緊到使得PSC梁(1)能夠承受其自重的程度，并且將該PSC梁(1)橫跨在位于橋墩(4)上的橋座裝置(5)之間，該PSC梁以這樣的方式制造，即可在其中插入至少兩個或更多個鋼筋束；逐漸張緊第二鋼筋束(3)，同時在PSC梁(1)的頂面上以均勻間隔布置預制板(6)；使用例如混凝土或砂漿的填充材料來結合預制板(6)和PSC梁(1)；以及在預制板(6)和PSC梁(1)的復合結構上安裝附加的靜負荷裝置(9)，例如包裝材料。
2.一種用于PSC連續(xù)梁橋的建造方法，包括如下步驟將第一鋼筋束(2)張緊到使得PSC梁(1)能夠承受其自重的程度，并且將該PSC梁(1)連續(xù)橫跨在位于橋墩(4)上的橋座裝置(5)之間以具有兩個或更多個跨度，該PSC梁以這樣的方式制造，即可在其中插入至少兩個或更多個鋼筋束；在PSC梁(1)之間的空間中安裝并連接供第二鋼筋束(3)從中穿過的護套管，并且澆注用于連接部分(7)的混凝土；張緊第二鋼筋束(3)，同時在PSC梁(1)的頂面上以均勻間隔布置預制板(6)；使用例如混凝土或砂漿的填充材料來結合預制板(6)和PSC梁(1)；以及在預制板(6)和PSC梁(1)的復合結構上安裝附加的靜負荷裝置(9)，例如包裝材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于PSC連續(xù)梁橋的建造方法，其特征在于，在澆注用于連接部分(7)的混凝土時，同時在連續(xù)點部分附近澆注用于板的混凝土，僅在連續(xù)點部分附近放置并結合預制板(6)，從而在二次張緊期間壓力施加在連續(xù)點部分附近的板上。
4.根據(jù)權利要求2所述的用于PSC連續(xù)梁橋的建造方法，其特征在于，所述第一鋼筋束(2)的部分首次張緊力僅施加在靜力矩施加的部分處，但不施加在連續(xù)點部分的端部處，從而當在連續(xù)梁或完全連續(xù)橋梁上施加負荷時，防止在梁的在連續(xù)點部分附近的下邊緣部分上產(chǎn)生過大壓應力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用預應力混凝土梁(PSC梁)和預制板(PSC板)的用于簡支橋梁或連續(xù)橋梁的建造方法。該PSC梁橫跨在橋墩之間，其中通過首次張緊而在該梁中心的下部施加預應力，并在PSC梁上放置PSC板期間進行二次張緊，因此，通過防止由于板的負荷引起的預應力損失并釋放在橋梁的建造期間在梁中心的上邊緣部分上產(chǎn)生的過大壓力，本發(fā)明能夠建造低間隙長跨度的橋梁。
文檔編號E01D2/00GK1788122SQ200480013209
公開日2006年6月14日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權日2003年5月16日
發(fā)明者文圣喜 申請人:(株)Bng顧問, (株)大宇建設, 韓國施設安全技術公團