一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，它主要包括橫梁、跨間主梁及跨間主梁與橫梁之間的連接構(gòu)造，其特征在于：跨間主梁采用多片式鋼-混凝土組合鋼板梁或多片式鋼-混凝土組合鋼箱梁，橫梁以混凝土作為材料，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分通過(guò)連接構(gòu)造與橫梁進(jìn)行連接，跨間主梁的混凝土部分與橫梁直接連接在一起。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和效果為，1、橫梁由常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)橫梁改為混凝土橫梁，造價(jià)降低；2、現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量減少，施工方法常規(guī)、簡(jiǎn)便，降低了施工難度，施工質(zhì)量容易控制；3、橫梁與跨間主梁位于同一高程平面內(nèi)，兩者形成整體構(gòu)造，不占用太多橋下凈空，結(jié)構(gòu)高度較小，橋梁景觀好；4、后期養(yǎng)護(hù)工作量減少。
【專利說(shuō)明】一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁的土建施工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)橋梁中梁橋占絕大多數(shù)，梁橋按結(jié)構(gòu)體系分類，一般有簡(jiǎn)支體系、連續(xù)(剛構(gòu))體系。按建筑材料分類，一般有混凝土梁橋、鋼結(jié)構(gòu)梁橋、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁橋。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)按照斷面不同又分為組合鋼板梁、組合鋼箱梁、波折腹板鋼-混凝土組合梁等。為適應(yīng)橋梁寬度較大的情況，多片式鋼-混凝土組合鋼板連續(xù)梁及多片式鋼-混凝土組合鋼箱連續(xù)梁由于單片梁吊裝重量小，加工簡(jiǎn)便、施工迅速、跨越能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越有廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)。但在墩頂支點(diǎn)位置通常設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)橫梁或者混凝土蓋梁，由此帶來(lái)諸多問(wèn)題。
[0003]采用鋼結(jié)構(gòu)橫梁時(shí)，如圖1所示，鋼橫梁11與跨間主梁12在同一高程平面內(nèi)，設(shè)計(jì)為縱橫梁共同受力模式。施工時(shí)先吊裝鋼橫梁，后吊裝跨間主梁，再將兩者焊接成整體。該方案的優(yōu)點(diǎn)是不占用太多橋下凈空，結(jié)構(gòu)高度小，相應(yīng)橋梁景觀較好，但是鋼材用量較多，造價(jià)較高，且在支點(diǎn)附近焊縫密集，焊接殘余應(yīng)力大，存在大量工地焊縫，施焊條件差，焊縫質(zhì)量難以保證，另外，鋼結(jié)構(gòu)橫梁的涂裝養(yǎng)護(hù)增加了后期費(fèi)用及工作量。
[0004]采用混凝土蓋梁時(shí)，如圖2所示，雖然施工較為常規(guī)、簡(jiǎn)便，后期養(yǎng)護(hù)工作少，但是由于上部結(jié)構(gòu)13支撐在下部結(jié)構(gòu)的蓋梁14之上，支點(diǎn)位置結(jié)構(gòu)高度為上部結(jié)構(gòu)梁高加下部結(jié)構(gòu)蓋梁高度，結(jié)構(gòu)高度較高，橋梁景觀相應(yīng)變差，保證橋下凈空時(shí)需要抬高橋面標(biāo)高，從而增加橋梁長(zhǎng)度并提高造價(jià)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，它能夠適應(yīng)現(xiàn)代橋梁的結(jié)構(gòu)受力要求，避免了上述兩種既有常規(guī)做法的缺點(diǎn)，保留了兩者的優(yōu)點(diǎn)，在方便橫梁施工的同時(shí)，降低結(jié)構(gòu)高度，節(jié)省造價(jià)，減少后期養(yǎng)護(hù)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，它主要包括橫梁、跨間主梁及跨間主梁與橫梁之間的連接構(gòu)造，其特征在于:跨間主梁采用多片式鋼-混凝土組合鋼板梁或多片式鋼-混凝土組合鋼箱梁，支點(diǎn)位置設(shè)置橫梁，所述橫梁以混凝土作為材料，橫梁內(nèi)設(shè)置有預(yù)應(yīng)力鋼束，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分設(shè)置連接構(gòu)造，跨間主梁的混凝土部分與橫梁澆筑成一體，并使得上述橫梁與所述連接構(gòu)造連為一體。所述連接構(gòu)造包括剪力鍵，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分在橫梁處斷開(kāi)并通過(guò)剪力件錨固于橫梁。所述連接構(gòu)造還包括預(yù)應(yīng)力鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過(guò)橫梁與兩側(cè)的跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)連接。所述連接構(gòu)造為鋼結(jié)構(gòu)，所述鋼結(jié)構(gòu)與兩側(cè)跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)部分連接。所述剪力連接件可以采用圓柱頭焊釘、開(kāi)孔板剪力件等。
[0007]本發(fā)明的另一目的為一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)施工方法，它能夠適應(yīng)現(xiàn)代橋梁的結(jié)構(gòu)受力要求，避免了上述兩種既有常規(guī)做法的缺點(diǎn)，保留了兩者的優(yōu)點(diǎn)，在方便橫梁施工的同時(shí)，降低結(jié)構(gòu)高度，節(jié)省造價(jià)，減少后期養(yǎng)護(hù)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)施工方法，所述整體式結(jié)構(gòu)包括橫梁、跨間主梁，其特征在于該方法包括以下步驟:A、在支點(diǎn)兩側(cè)設(shè)置跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)，所述支點(diǎn)包括邊支點(diǎn)和中支點(diǎn)；B、澆筑橋面板和混凝土橫梁，在所述支點(diǎn)位置澆筑混凝土橫梁，使得所述混凝土橫梁與跨間主梁上方的混凝土橋面板連為一體。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟B中，中支點(diǎn)澆筑混凝土橫梁的具體步驟為:先澆注跨間主梁部分的混凝土橋面板，再將中支點(diǎn)附近混凝土橋面板與混凝土橫梁一同澆注。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，步驟B中，中支點(diǎn)澆筑混凝土橫梁的具體步驟為:先澆注下層中支點(diǎn)混凝土橫梁，再澆注跨間主梁部分的混凝土橋面板，最后澆注中支點(diǎn)橫梁附近混凝土橋面板。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)在支點(diǎn)附近斷開(kāi)，在跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)端部設(shè)置有剪力鍵，步驟B中，澆筑混凝土橫梁使之與所述剪力鍵連為一體。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，所述跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)在支點(diǎn)附近斷開(kāi)，在跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)端部設(shè)置有剪力鍵，支點(diǎn)兩側(cè)的跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)之間還連接有預(yù)應(yīng)力鋼筋，步驟B中，澆筑混凝土橫梁使之與所述剪力鍵和預(yù)應(yīng)力鋼筋連為一體。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，所述支點(diǎn)位置也設(shè)置有鋼結(jié)構(gòu)，與兩側(cè)的跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)連成一體，步驟B中，澆筑混凝土橫梁使之與所述穿過(guò)支點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)連為一體。
[0011]本發(fā)明通過(guò)上述方案特征構(gòu)成的明顯的技術(shù)特點(diǎn)，1、橫梁由常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)橫梁改為混凝土橫梁，造價(jià)降低；2、現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量減少，施工方法常規(guī)、簡(jiǎn)便，降低了施工難度，施工質(zhì)量容易控制；3、橫梁與跨間主梁位于同一高程平面內(nèi)，兩者形成整體構(gòu)造，不占用太多橋下凈空，結(jié)構(gòu)高度較小，橋梁景觀好；4、后期養(yǎng)護(hù)工作量減少。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的示意圖一，其中圖1a為立面圖，圖1b為圖1a的A-A剖面圖。
[0013]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的示意圖二，其中圖2a為立面圖，圖2b為圖2a的B-B剖面圖。
[0014]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3a為立面圖，圖3b為圖3a的C-C剖面圖。
[0015]圖4為本發(fā)明又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4a為立面圖，圖4b為圖4a的D-D剖面圖。
[0016]圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖5a為立面圖，圖5b為圖5a的E-E剖面圖。
[0017]圖6為本發(fā)明中橫梁一實(shí)施例施工順序意圖。
[0018]圖7為本發(fā)明中橫梁又一實(shí)施例施工順序示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的描述。
[0020]本發(fā)明為一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，它主要包括橫梁1、跨間主梁2以及跨間主梁與橫梁的連接構(gòu)造，橫梁以混凝土作為材料，橫梁I頂面即為橋梁頂面，跨間主梁包括鋼結(jié)構(gòu)部分以及設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)部分上方的混凝土橋面板，跨間主梁2的鋼結(jié)構(gòu)部分通過(guò)連接構(gòu)造與橫梁I進(jìn)行連接，跨間主梁2的混凝土部分與橫梁I直接連接在一起。即，跨間主梁2的混凝土橋面板5和橫梁I的混凝土以及橫梁I上方的混凝土橋面板澆筑成一體。圖中4為橫梁本身的預(yù)應(yīng)力鋼束。
[0021]跨間主梁2 —般為多片式鋼-混凝土組合鋼板梁或多片式鋼-混凝土組合鋼箱梁，可根據(jù)受力需要采用簡(jiǎn)支或連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。
[0022]橫梁I的斷面為矩形、倒梯形或其它形式。采用混凝土作為建筑材料，同時(shí)與跨間主梁(包括鋼結(jié)構(gòu)及頂板混凝土即混凝土橋面板)連為整體，可根據(jù)受力需要采用普通鋼筋混凝土或者預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
[0023]連接構(gòu)造，當(dāng)跨間結(jié)構(gòu)跨徑不同時(shí)，根據(jù)受力要求可采用不同的連接形式，以確保結(jié)構(gòu)受力安全。當(dāng)縱向跨徑較小(小于20m)時(shí)，可將跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分在橫梁處斷開(kāi)，在跨間主梁2端部?jī)H設(shè)置剪力連接件3a連接橫梁I。當(dāng)跨間主梁跨徑為2(T40m之間時(shí)，還需要增加將預(yù)應(yīng)力鋼筋3b穿過(guò)橫梁連接兩側(cè)跨間主梁的措施。當(dāng)跨間主梁跨徑進(jìn)一步增大到大于60m時(shí)，中支點(diǎn)附近，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分可以不斷開(kāi)，連續(xù)通過(guò)橫梁，在并在所述通過(guò)橫梁的鋼結(jié)構(gòu)3c中開(kāi)孔以安置橫梁本身的預(yù)應(yīng)力鋼束4以及普通鋼筋。其中，剪力連接件可以采用圓柱頭焊釘、開(kāi)孔板剪力件等。
[0024]當(dāng)跨徑較小(小于20m)時(shí)，跨間主梁僅設(shè)置剪力連接件3a與橫梁進(jìn)行連接，由于斷面靠上部分在順橋向承受較大拉應(yīng)力，斷面靠下部分在順橋向承受較大壓應(yīng)力，而整個(gè)斷面的剪力件連接件共同承受斷面剪力，因此，在剪力釘?shù)姆植忌?，斷面靠上位置?yīng)較為密集，靠下位置可略微稀疏，在剪力件規(guī)格上，靠上位置優(yōu)先選用抗拉能力較強(qiáng)的剪力件，如長(zhǎng)度較長(zhǎng)的焊釘剪力件等。
[0025]當(dāng)跨徑增大(2(T40m之間)，除設(shè)置剪力連接件外，還需增加將預(yù)應(yīng)力鋼筋3b穿過(guò)橫梁連接兩側(cè)跨間主梁的措施。對(duì)于預(yù)應(yīng)力措施，由于長(zhǎng)度較短，優(yōu)先選用錨頭損失較小的精軋螺紋預(yù)應(yīng)力粗鋼筋以及可重復(fù)張拉的錨具，在預(yù)應(yīng)力布置上，應(yīng)主要集中于斷面靠上部分以抵抗拉應(yīng)力。當(dāng)預(yù)應(yīng)力粗鋼筋布置集中，同一斷面上無(wú)法完成錨具布置時(shí)，可以考慮將錨固位置設(shè)于不同斷面以獲得錨固空間。剪力釘要求與跨徑較小時(shí)的布置及規(guī)格要求相同。
[0026]當(dāng)跨徑進(jìn)一步增大時(shí)，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分可以不斷開(kāi)，連續(xù)通過(guò)橫梁，在并在該鋼結(jié)構(gòu)中開(kāi)孔以安置橫梁本身的預(yù)應(yīng)力鋼束以及普通鋼筋。開(kāi)孔直徑應(yīng)大于鋼束或鋼筋直徑加上兩倍的最大粗骨料直徑，以加強(qiáng)鋼梁與混凝土橫梁的錨固，孔邊與鋼梁翼緣板的距離應(yīng)大于5cm以保證鋼梁腹板與翼緣板焊接的有效性。鋼梁上翼緣板、下翼緣板及腹板均應(yīng)連續(xù)通過(guò)橫梁?？稍阡摿焊拱迳喜贾靡恍┘袅B接件，以保證橫梁與連續(xù)穿過(guò)的鋼梁進(jìn)行有效連接。邊橫梁與跨間主梁的連接由于承受彎矩較小，可采取上述小跨徑時(shí)的兩種連接方式。
[0027]橋梁的施工方法仍可采用常規(guī)、成熟的工廠預(yù)制結(jié)合支架澆注法，即跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分在工廠預(yù)制。現(xiàn)場(chǎng)橋墩施工完成后，在立柱(即支點(diǎn))兩側(cè)搭設(shè)支架吊裝縱向跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分，現(xiàn)場(chǎng)連接形成整體，在支點(diǎn)位置搭設(shè)橫梁支架、立模、綁扎鋼筋，埋設(shè)橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束管道，澆注橋面板及混凝土橫梁，張拉橫梁預(yù)應(yīng)力，鋪設(shè)鋪裝，澆注防撞護(hù)欄，最終完成整個(gè)橋梁的施工。
[0028]其中，邊橫梁與附近混凝土橋面板可以一次澆注，為解決中支點(diǎn)附近橋面板順橋向拉應(yīng)力較大的問(wèn)題，優(yōu)選地，最后澆筑混凝土橫梁上方的橋面板。中橫梁可以采用如下兩種施工方案:1、先澆注跨間主梁部分的混凝土橋面板5，預(yù)留中支點(diǎn)附近混凝土橋面板與混凝土橫梁一同澆注(圖6) ;2、先澆注下層中支點(diǎn)混凝土橫梁2，預(yù)留橫梁的混凝土橋面板部分不澆注，再澆注跨間主梁部分的混凝土橋面板5，最后澆注中支點(diǎn)橫梁附近混凝土橋面板6 (圖7)。
[0029]采用施工方案2時(shí)，橫梁下層混凝土澆注完成以后便可以張拉橫梁預(yù)應(yīng)力并拆除所有橋下支架，此方案在有橋下車輛通行要求時(shí)做到對(duì)橋下空間影響最小化。 [0030]根據(jù)計(jì)算比較分析，預(yù)留中支點(diǎn)混凝土橋面板最后澆筑的長(zhǎng)度為中支點(diǎn)中心線兩側(cè)各0.1~0.2倍跨徑為宜，該施工方案可以減少成橋通車時(shí)中支點(diǎn)附近上緣混凝土的拉應(yīng)力，由常規(guī)一次澆注混凝土方案的2Mpa減少至IMpa左右，并且由于對(duì)混凝土進(jìn)行分段澆注，可以降低收縮效應(yīng)，減少最不利荷載組合下混凝土的收縮應(yīng)力0.5Mpa左右，對(duì)于優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力效果明顯。
[0031]以常見(jiàn)的橋?qū)?5m，跨徑布置3 X 30m鋼-混凝土組合鋼板連續(xù)梁為例，斷面如圖3，全橋使用鋼材236.25t，橋面板使用混凝土 562.5m3,鋼筋247.5t，橫梁使用混凝土 375m3，鋼束11.25t，鋼筋32t。相比常用的鋼橫梁方案減少橫梁鋼材約90t，減少焊縫約900m，其中施工難度較大的現(xiàn)場(chǎng)焊縫約230m，減少需要養(yǎng)護(hù)的防腐涂裝面積580m2，該聯(lián)梁總價(jià)減少約95萬(wàn)，折合為單價(jià)指標(biāo)為420元/m2，相當(dāng)于節(jié)省橋梁上部結(jié)構(gòu)造價(jià)約14%。而相比于常見(jiàn)的采用混凝土蓋梁的方案，可減少梁高1.5m,以相同的橋下通行凈空計(jì)算，縱坡按照3%考慮，整個(gè)工程將減少橋梁面積2500m2，節(jié)省橋梁總造價(jià)約1500W。
【權(quán)利要求】
1.一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，它主要包括橫梁、跨間主梁及跨間主梁與橫梁之間的連接構(gòu)造，其特征在于:跨間主梁采用多片式鋼-混凝土組合鋼板梁或多片式鋼-混凝土組合鋼箱梁，支點(diǎn)位置設(shè)置橫梁，所述橫梁以混凝土作為材料，橫梁內(nèi)設(shè)置有預(yù)應(yīng)力鋼束，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分設(shè)置連接構(gòu)造，跨間主梁的混凝土部分與橫梁澆筑成一體，并使得上述橫梁與所述連接構(gòu)造連為一體。
2.按權(quán)利要求1所述的一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接構(gòu)造包括剪力鍵，跨間主梁的鋼結(jié)構(gòu)部分在橫梁處斷開(kāi)并通過(guò)剪力件錨固于橫梁。
3.按權(quán)利要求1所述的一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接構(gòu)造還包括預(yù)應(yīng)力鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過(guò)橫梁與兩側(cè)的跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)連接。
4.按權(quán)利要求1所述的一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接構(gòu)造為鋼結(jié)構(gòu)，所述鋼結(jié)構(gòu)與兩側(cè)跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)部分連接，所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)開(kāi)孔，孔內(nèi)設(shè)置橫梁本身的預(yù)應(yīng)力鋼束以及普通鋼筋。
5.一種多片式組合梁橋上下部整體式結(jié)構(gòu)施工方法，所述整體式結(jié)構(gòu)包括橫梁、跨間主梁，其特征在于該方法包括以下步驟:A、在支點(diǎn)兩側(cè)設(shè)置跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)，所述支點(diǎn)包括邊支點(diǎn)和中支點(diǎn)；B、澆筑橋面板和混凝土橫梁，在所述支點(diǎn)位置澆筑混凝土橫梁，使得所述混凝土橫梁與跨間主梁上方的混凝土橋面板連為一體。
6.按權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于:步驟B中，中支點(diǎn)澆筑混凝土橫梁的具體步驟為:先澆注跨間主梁部分的混凝土橋面板，再將中支點(diǎn)附近混凝土橋面板與混凝土橫梁一同燒注。
7.按權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于:步驟B中，中支點(diǎn)澆筑混凝土橫梁的具體步驟為:先澆注下層中支點(diǎn)混凝土橫梁，再澆注跨間主梁部分的混凝土橋面板，最后澆注中支點(diǎn)橫梁附近混凝土橋面板。
8.按權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于:所述跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)在支點(diǎn)附近斷開(kāi)，在跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)端部設(shè)置有剪力鍵，步驟B中，澆筑混凝土橫梁使之與所述剪力鍵連為一體。
9.按權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于:所述跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)在支點(diǎn)附近斷開(kāi)，在跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)端部設(shè)置有剪力鍵，支點(diǎn)兩側(cè)的跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)之間還連接有預(yù)應(yīng)力鋼筋，步驟B中，澆筑混凝土橫梁使之與所述剪力鍵和預(yù)應(yīng)力鋼筋連為一體。
10.按權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于:所述支點(diǎn)位置也設(shè)置有鋼結(jié)構(gòu)，與兩側(cè)的跨間主梁鋼結(jié)構(gòu)連成一體，步驟B中，澆筑混凝土橫梁使之與所述穿過(guò)支點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)連為一體。
【文檔編號(hào)】E01D21/00GK103774541SQ201210394381
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】鄧青兒, 于洋, 金德
申請(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司