專利名稱：底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明屬于土木工程橋梁技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，以及其施工方法。
背景技術(shù)：
大跨預應力混凝土變截面箱梁橋是目前廣泛采用的橋型，以連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋最為多見，常采用掛籃懸臂澆筑法施工。如圖1所示是一種連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)示意圖，橋墩6之間主梁及其底板1為拱形，跨中的梁高高度小于橋墩6處的支點梁高。
如圖2至圖4所示，這種變截面箱梁橋目前常用的截面形式為單箱單室截面，由于受力需要，梁高由跨中L/2截面向支點截面不斷加大，導致底板1下緣立面成拱形，由跨中向橋墩6處懸臂根部支點方向，箱室凈空加大，梁高加大，底板1也逐漸加厚，腹板2在靠近支點截面局部加厚，底板1立面為拱形，底板1凈矢跨比為1/12.7。鋸齒塊3用于錨固正彎矩索。
如圖8至圖10所示，由于正彎矩索布置在底板1內(nèi)，故正彎矩索常稱為底板索5，由于底板1的立面為拱形，這種構(gòu)造布置導致底板索5的立面亦成拱形，由于底板索5被張拉且其兩端被錨固在鋸齒塊3上，被張拉的底板索5必然產(chǎn)生向下的徑向力。當橋梁跨徑增大時，現(xiàn)有技術(shù)是采用增加梁高、加厚底板1、加厚腹板2、增加配筋等措施，而增加梁高、增加配筋，底板索5的徑向力進一步加大，這種構(gòu)造不合理導致受力不利的問題，橋的跨徑越大這種問題越嚴重，制約著該類橋梁的發(fā)展。具體來說，現(xiàn)有技術(shù)底板索布置的主要缺陷表現(xiàn)在(1)拱形底板索5向下的徑向力在相應底板1位置產(chǎn)生順橋向剪切力，由于跨中段底板1較薄，一般為25～40cm，橫向鋼筋按構(gòu)造配置，底板索5向下的徑向力過大則易導致跨中段底板1出現(xiàn)順橋向剪切裂縫，嚴重的導致橋梁底板1崩裂破壞。
(2)底板索5向下的徑向力還直接導致相應區(qū)段腹板2受拉，易導致腹板2出現(xiàn)主拉應力裂縫，通常L/4截面至L/2截面范圍此類病害較常見，與此有關(guān)，一般L/4截面至L/2截面范圍梁高較小，豎向預應力控制難度大，若豎向有效預應力不可靠，會加劇病害。
(3)由于底板索5因構(gòu)造要求需要錨固在腹板2和底板1的交接處以減短傳力路線，對大跨徑橋梁底板索5錨固區(qū)常常由跨中附近沿伸到L/8截面附近，大跨懸臂澆筑法施工的變截面箱梁橋的正彎矩區(qū)通常在L/4截面至跨中L/2截面間，跨中L/2截面處最大，L/8截面附近正彎矩一般很小或為負彎矩，為保證跨中正彎矩受力和錨固構(gòu)造需要，布置在L/4截面至L/8截面間的底板索5和該段受力不吻合，L/4截面至L/8截面梁高大，偏心距大，且產(chǎn)生向下的徑向力最大，故負作用大。
(4)底板索5向下的徑向力直接導致跨中下?lián)稀?br>
(5)拱形的底板索5的定位較難，施工不易控制，曲線索預應力損失大，不經(jīng)濟。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種不產(chǎn)生向下的徑向力、構(gòu)造受力合理、施工方便的底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二個目的還在于提供一種底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋的施工方法。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的，技術(shù)方案如下一種底板索水平布置的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋，包括橋墩6、箱梁的底板1、腹板2及底板索5，其特征在于在所述箱梁內(nèi)跨中底板1相應梁高位置，沿縱向設(shè)置水平錨固板4，在跨中L/2截面至3L/8截面區(qū)段所述的水平錨固板4和箱梁底板1融為一體，其余位置和底板1分離，所述的底板索5布置在水平錨固板4內(nèi)，在底板索5張拉錨固位置的水平錨固板4上設(shè)置鋸齒塊，所述的底板索5張拉錨固端在鋸齒塊3處彎起到箱內(nèi)，并沿縱向?qū)ΨQ地張拉錨固在所述的鋸齒塊3上。
所述的水平錨固板4可以延伸到橋墩6處并穿過墩頂橫隔板7與相鄰跨的水平錨固板4連為一體，也可以在靠近橋墩6側(cè)最后一個鋸齒塊3處終止并在水平錨固板4后端設(shè)置安全護欄。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的，采用如下解決方案一種底板索水平布置的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋的施工方法，橋梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，其特征在于水平錨固板和箱梁節(jié)段一起現(xiàn)澆，或推遲一個施工階段，在支架或吊架上現(xiàn)澆。
同現(xiàn)有的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋的結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明主要有益效果是(1)由于設(shè)置了水平錨固板，且底板索被布置于水平錨固板內(nèi)，使得本發(fā)明跨中正彎矩底板索是水平布置，消除了現(xiàn)有技術(shù)跨中正彎矩索向下的徑向力，解決了大跨徑變截面箱梁橋跨中正彎矩索向下的徑向力隨跨徑不斷加大的難題，可有效解決由徑向力引起的變截面箱梁橋跨中底板易出現(xiàn)的順橋向裂縫、跨中普遍出現(xiàn)的下?lián)?、腹板易出現(xiàn)的主拉應力裂縫問題。
(2)本發(fā)明底板索布置在水平錨固板內(nèi)，和采用懸臂施工法的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋的彎矩包絡圖吻合，受力合理，可克服跨中L/2截面至3L/8截面較大的正彎矩，在正負彎矩均較小的L/4截面附近接近中心受壓，在L/8截面附近能抵抗部分負彎矩。
(3)本發(fā)明橋梁底板索布置在水平錨固板內(nèi)，簡化了現(xiàn)有技術(shù)底板的構(gòu)造設(shè)計和施工，改善了底板受力。
(4)本發(fā)明橋梁底板索水平布置在錨固板內(nèi)，預應力損失小，施工易于控制，經(jīng)濟性好。
(5)本發(fā)明橋梁可采用現(xiàn)有技術(shù)懸臂澆筑法施工，施工時水平錨固板可以和箱梁節(jié)段一起懸臂現(xiàn)澆，為減輕掛籃懸臂澆筑重量，水平錨固板也可推遲一個施工階段在支架或吊架上現(xiàn)澆。
圖1為大跨預應力混凝土變截面箱梁橋立面布置圖。
圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)大跨預應力混凝土變截面箱梁橋構(gòu)造圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4為圖2的B-B剖視圖。
圖5為本發(fā)明底板索水平布置的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋構(gòu)造圖。
圖6為圖5的A-A剖視圖。
圖7為圖5的B-B剖視圖。
圖8為現(xiàn)有技術(shù)大跨預應力混凝土變截面箱梁橋鋼索縱向布置圖。
圖9為圖8的A-A剖視圖。
圖10為圖8的B-B剖視圖。
圖11為本發(fā)明底板索水平布置的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋鋼索縱向布置圖。
圖12為圖11的A-A剖視圖。
圖13為圖11的B-B剖視圖。
圖中1、底板，2、腹板，3、鋸齒塊，4、水平錨固板，5、底板索，6、橋墩，7、墩頂橫隔板。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明的底板索水平布置的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋結(jié)構(gòu)，如圖5至圖7所示，包括橋墩6、以及由頂板、底板1和腹板2構(gòu)成的箱梁，是在箱梁內(nèi)跨中底板1相應梁高位置，沿縱向設(shè)置水平錨固板4，跨中L/2截面至3L/8截面附近區(qū)段水平錨固板4和箱梁底板1融為一體，其余位置和底板1分離，水平錨固板4的厚度和跨中底板1一致，一般為25～40cm。如圖11至圖13所示，底板索5布置在水平錨固板4內(nèi)，在底板索5張拉錨固位置的水平錨固板4上設(shè)置鋸齒塊3，底板索5張拉錨固端在鋸齒塊3處彎起到箱內(nèi)，箱梁合攏后，對稱張拉底板索5并使其兩端對稱地錨固在相應的鋸齒塊3上。
水平錨固板4可以如圖5所示延伸到橋墩6處穿過墩頂橫隔板7與相鄰跨的水平錨固板4連為一體，也可以在靠近橋墩6側(cè)最后一個鋸齒塊3處終止并在水平錨固板4后端設(shè)置安全護欄。
底板索5一般在平面內(nèi)平彎到箱內(nèi)腹板2和底板1交接處進行張拉和錨固操作。參照圖6所示，水平錨固板4左右兩側(cè)沿橋的縱向與腹板2融為一體，其橫向構(gòu)造鋼筋在腹板2處彎起并和腹板2豎向鋼筋焊接牢固。在跨中L/2截面至3L/8截面段水平面內(nèi)的徑向力較大，該區(qū)段水平錨固板4的橫向構(gòu)造鋼筋要特別加強，必要時在水平錨固板4上設(shè)置橫向加強肋，必要時在橫向加強肋上施加橫向預應力。
其施工方法為橋梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，施工時水平錨固板4可以和箱梁節(jié)段一起懸臂現(xiàn)澆，為減輕掛籃懸臂澆筑重量，水平錨固板4也可推遲一個施工階段，在支架或吊架上現(xiàn)澆施工。
如圖11所示，沿整個箱梁橋的縱向，底板索5除兩端穿過鋸齒塊的部分外，位于水平錨固板4內(nèi)的部分是水平布置的，向下的徑向力為0，因此克服了現(xiàn)有技術(shù)中拱形的底板索帶來的不足。
權(quán)利要求
1.一種底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，包括橋墩、箱梁的底板、腹板及底板索，其特征在于在所述箱梁內(nèi)跨中底板(1)相應梁高的位置，沿箱梁縱向設(shè)置水平錨固板(4)，在跨中L/2截面至3L/8截面區(qū)段，所述的水平錨固板(4)和箱梁底板(1)融為一體，其余位置和底板(1)分離，水平錨固板(4)的厚度和跨中底板一致，所述的底板索(5)布置在水平錨固板(4)內(nèi)，在底板索(5)張拉錨固位置的水平錨固板(4)上設(shè)置鋸齒塊(3)，底板索(5)張拉錨固端在鋸齒塊(3)處彎起到箱內(nèi)，并沿箱梁的縱向?qū)ΨQ地張拉錨固在所述的鋸齒塊(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于所述的水平錨固板(4)延伸到橋墩(6)處并穿過墩頂橫隔板(7)與相鄰跨的水平錨固板(4)連為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于所述的水平錨固板(4)在靠近橋墩(6)側(cè)最后一個鋸齒塊(3)處終止并在水平錨固板(4)后端設(shè)置安全護欄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之一所述的底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于所述的水平錨固板(4)的橫向構(gòu)造鋼筋在腹板(2)處彎起并和所述的腹板(2)的豎向鋼筋焊接牢固。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于在箱梁跨中L/2截面至3L/8截面段的水平錨固板(4)上設(shè)置橫向加強肋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于在所述的橫向加強肋上施加橫向預應力。
7.一種底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋的施工方法，其特征在于橋梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，施工時水平錨固板(4)和箱梁節(jié)段一起懸臂現(xiàn)澆，或水平錨固板(4)推遲一個施工階段，在支架或吊架上現(xiàn)澆施工。
全文摘要
本發(fā)明屬于土木工程橋梁技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種底板索水平布置預應力混凝土變截面箱梁橋，在箱梁內(nèi)跨中底板相應梁高的位置，縱向設(shè)置水平錨固板，在跨中L/2截面至3L/8截面區(qū)段，水平錨固板和箱梁底板融為一體，水平錨固板的厚度和跨中底板一致，底板索布置在水平錨固板內(nèi)，在底板索張拉錨固位置的水平錨固板上設(shè)置鋸齒塊，底板索張拉錨固端在鋸齒塊處彎起到箱內(nèi)，并沿箱梁縱向?qū)ΨQ地張拉錨固在鋸齒塊上。橋梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，水平錨固板可和箱梁節(jié)段一起現(xiàn)澆，也可推遲一個施工階段，在支架或吊架上現(xiàn)澆。本發(fā)明橋梁結(jié)構(gòu)底板索布索合理、經(jīng)濟，消除了跨中正彎矩索向下的徑向力而避免了其并發(fā)病害，可提高箱梁橋耐久性，增大其跨越能力。
文檔編號E01D21/00GK1974930SQ200610167318
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者吳國松, 吳明生, 盧勤, 孫明星, 李軍心, 舒亞健, 郝章喜, 陳為高, 郭宏飛, 范忠煥, 漆國秋 申請人:重慶交通大學, 重慶國通土木工程技術(shù)有限公司