一種組合箱梁跨海大橋的制作方法
【專利摘要】一種組合箱梁跨海大橋，包括橋墩和由橋墩支承的組合箱梁，組合箱梁由高強(qiáng)混凝土頂板、超高性能混凝土底板和一對超高性能混凝土腹板圍成，組合箱梁內(nèi)沿橋梁縱向布置有體內(nèi)及體外預(yù)應(yīng)力鋼束，其結(jié)構(gòu)簡單、耐久性良好。
【專利說明】一種組合箱梁跨海大橋
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及橋梁技術(shù)，尤其涉及一種組合箱梁跨海大橋。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今的跨海大橋非通航孔采用的多數(shù)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、鋼一混組合梁及鋼箱梁方案。如杭州灣跨海大橋海上引橋采用70m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方案，灘涂區(qū)引橋采用50m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方案；青島海灣大橋海上非通航孔采用60m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方案；東海大橋非通航孔采用70m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方案；港珠澳大橋非通航孔采用120m鋼桁疊合連續(xù)梁橋及85m連續(xù)鋼一混組合梁方案。而這些方案均存在著諸多問題。
[0003]預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋是目前應(yīng)用最為廣泛的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式。但長期以來的工程實(shí)踐和應(yīng)用現(xiàn)狀反映出預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋存在很多的劣勢。首先，恒載對控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力占到了總內(nèi)力的80%以上，跨徑越大，這個比例也就越大，甚至有可能達(dá)到90%左右，這大大制約了橋梁的跨越能力，同時受海上吊裝能力的限制，吊裝噸位不宜過大，因此預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的跨徑一般不會太大。這樣帶來的問題是:基礎(chǔ)數(shù)量增加，進(jìn)而導(dǎo)致對水流影響大、架梁次數(shù)多、架梁工期長等一系列問題；同時由于常規(guī)混凝土抗拉強(qiáng)度小的特點(diǎn)，為了盡可能地加大跨徑，大跨徑橋梁通常采用增大截面尺寸和板件厚度的方式提高其截面剛度以滿足結(jié)構(gòu)受力要求，這不僅增加了箱梁自重和工程造價(jià)，同時也增加了施工難度；另外，混凝土腹板由于受力的復(fù)雜性和構(gòu)造處理、施工上的一些原因，大部分都會出現(xiàn)斜裂縫，這種斜裂縫不僅會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的降低，還會加速鋼筋的銹蝕，而銹蝕的鋼筋則會引起體積的膨脹，從而使混凝土開裂，特別是在海洋這種弱堿性環(huán)境下，將進(jìn)一步破壞混凝土的受力性能，降低材料的耐久性和結(jié)構(gòu)的承載能力，影響到橋梁的美觀和使用壽命。
[0004]若跨海大橋采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼一混組合結(jié)構(gòu)，其跨徑確實(shí)能夠較預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋有較大幅度的增加，但是海水呈弱堿性，對鋼和混凝土結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的腐蝕作用，鋼材在海洋環(huán)境的耐久性差，后期維護(hù)費(fèi)用高。并且含鋼結(jié)構(gòu)橋梁造價(jià)高，若跨海大橋非通航孔采用鋼結(jié)構(gòu)橋型，其經(jīng)濟(jì)性將較差。
[0005]目前，有一些大跨徑箱梁橋采用主跨中部采用高性能輕集料混凝土(如主跨為301m的挪威斯托爾馬橋)和主跨中部采用鋼箱梁(如主跨為330m的重慶石板坡長江大橋復(fù)線橋)等方式來提高其跨越能力，也有采用腹板豎向預(yù)應(yīng)力筋等方法來降低箱梁開裂風(fēng)險(xiǎn)，雖然這些方法有一定效果，但是這些方案設(shè)計(jì)和施工過程較為復(fù)雜，同時箱梁開裂的問題也未得到根本性解決。
[0006]除此之外，國內(nèi)也有學(xué)者提出了稱之為預(yù)應(yīng)力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的橋型，該橋型的主要特點(diǎn)為全橋均采用超高性能混凝土材料，但此種橋型也存在著諸多問題。首先，該橋型由于板件厚度過薄不能布置過多體內(nèi)索，因此體外預(yù)應(yīng)力索較多，由于體外索暴露在空氣中耐久性差，由此帶來的養(yǎng)護(hù)問題和后期拉索更換問題、費(fèi)用都比較大；并且由于全橋采用超高性能混凝土，所有板件均為薄板型結(jié)構(gòu)，整個橋梁的自重較普通混凝土箱梁橋有較大幅度的降低，由此帶來了車輛荷載作用下主梁應(yīng)力幅過大，由此帶來的疲勞問題值得深究，對主梁的長久受力不利；由于主梁采用薄板型結(jié)構(gòu)，其截面的抗彎及抗扭剛度較小，因此必須設(shè)置較多的橫隔板來抵抗主梁的扭轉(zhuǎn)與畸變作用，由此也會帶來體外預(yù)應(yīng)力布置和轉(zhuǎn)向難的問題；此外，由于板件過薄所帶來的預(yù)應(yīng)力張拉過程中張拉處局部應(yīng)力超限問題也值得關(guān)注。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、耐久性能良好、適用于大跨徑、應(yīng)用前景廣闊的組合箱梁跨海大橋。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種組合箱梁跨海大橋，包括橋墩和由橋墩支承的組合箱梁，所述組合箱梁由高強(qiáng)混凝土頂板、超高性能混凝土底板和一對超高性能混凝土腹板圍成，所述組合箱梁內(nèi)沿橋梁縱向布置有體外預(yù)應(yīng)力鋼束和體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0011 ] 所述超高性能混凝土底板和一對超高性能混凝土腹板整體預(yù)制成槽型梁結(jié)構(gòu)。
[0012]所述超高性能混凝土腹板頂部設(shè)有用于與高強(qiáng)混凝土頂板連接的卡槽，所述卡槽沿橋梁縱向排列有多條。
[0013]所述跨海大橋的跨徑為90m?120m。
[0014]所述跨海大橋?yàn)楹喼ё冞B續(xù)橋型。
[0015]所述超高性能混凝土底板厚度為15?20cm,超高性能混凝土腹板的厚度為16?22cm，所述高強(qiáng)混凝土頂板的厚度為26?30cm，所述組合箱梁內(nèi)每15?20m設(shè)置I道橫隔板。
[0016]一種如上所述組合箱梁跨海大橋的施工方法，包括以下步驟:
[0017]S1:在現(xiàn)場進(jìn)行樁基、承臺和橋墩的施工，同時在預(yù)制場將超高性能混凝土腹板與超高性能混凝土底板預(yù)制成槽型梁；
[0018]S2:在槽型梁上澆筑高強(qiáng)混凝土頂板形成一跨組合箱梁，或?qū)㈩A(yù)制好的高強(qiáng)混凝土頂板通過濕接縫與槽型梁連接形成一跨組合箱梁，同時張拉組合箱梁內(nèi)的體外及體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束；
[0019]S3:在橋墩上安裝臨時支座，將組合箱梁整體吊裝至臨時支座上；
[0020]S4:安裝永久支座，現(xiàn)澆相鄰跨濕接縫；
[0021]S5:待相鄰跨濕接縫混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后,拆除臨時支座,完成體系轉(zhuǎn)化；
[0022]S6:在相鄰跨濕接縫處張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束，形成多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)；
[0023]S7:完成橋面鋪裝及附屬設(shè)施施工。
[0024]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0025]在預(yù)制所述槽型梁時，在超高性能混凝土腹板頂面澆筑成具有卡槽的結(jié)構(gòu)，所述卡槽沿橋梁縱向排列有多條。
[0026]所述超高性能混凝土底板和超高性能混凝土腹板由彎曲抗拉強(qiáng)度20MPa?40MPa、抗壓強(qiáng)度200MPa?300MPa的超高性能混凝土制成。
[0027]所述超高性能混凝土底板和超高性能混凝土腹板由活性粉末混凝土、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土、注漿纖維混凝土、密實(shí)配筋復(fù)合材料或工程膠凝復(fù)合材料澆筑而成。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0029]本實(shí)用新型的組合箱梁跨海大橋，采用由高強(qiáng)混凝土頂板、超高性能混凝土底板和一對超聞性能混凝土腹板圍成的組合箱梁，超聞性能混凝土底板和一對超聞性能混凝土腹板能夠保證組合箱梁具有足夠的強(qiáng)度，且厚度需求低，能夠顯著減輕組合箱梁的自重，從而有效提升組合箱梁的跨越能力，并且增強(qiáng)其抗震性能；由于組合箱梁自重輕、跨徑大，因此可以顯著減少橋墩數(shù)量，降低工程造價(jià)，并且減小對海洋水流的影響；由于超高性能混凝土的高致密性，其抗腐蝕等耐久性指標(biāo)均較普通混凝土有較大提升，能夠很好適應(yīng)海洋的弱堿性環(huán)境，整體耐久性能卓越；超高性能混凝土底板和超高性能混凝土腹板可抵抗大跨徑橋梁中可能出現(xiàn)的拉應(yīng)力，大大提高海上橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，降低箱梁的開裂風(fēng)險(xiǎn)，使本實(shí)用新型在防范箱梁開裂方面有足夠的保障；本實(shí)用新型的組合箱梁跨海大橋結(jié)構(gòu)簡單、自重較輕、施工簡便、能夠有效降低混凝土箱梁存在的開裂風(fēng)險(xiǎn)、耐久性能良好，可適用于大跨徑橋梁，特別是跨海大橋非通航孔的施工，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型組合箱梁跨海大橋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ] 圖2是圖1的A-A剖視放大圖。
[0032]圖3是圖1的B-B剖視放大圖。
[0033]圖4是圖3的C-C剖視放大圖。
[0034]圖5是本實(shí)用新型組合箱梁跨海大橋施工方法的流程示意圖。
[0035]圖6是本實(shí)用新型組合箱梁跨海大橋施工方法進(jìn)行至S3步驟時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖7是本實(shí)用新型組合箱梁跨海大橋施工方法進(jìn)行至S4步驟時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖8是本實(shí)用新型組合箱梁跨海大橋施工方法進(jìn)行至S6步驟時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖9是本實(shí)用新型組合箱梁跨海大橋施工方法進(jìn)行至S7步驟時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖中各標(biāo)號表不:
[0040]1、橋壤；2、組合箱梁；21、聞強(qiáng)混凝土頂板；22、超聞性能混凝土底板；23、超聞性能混凝土腹板；231、卡槽；24、體外預(yù)應(yīng)力鋼束；25、橫隔板；26、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束；3、樁基；
4、承臺；5、相鄰跨濕接縫。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1至圖4示出了本實(shí)用新型的一種組合箱梁跨海大橋?qū)嵤├摽绾４髽虬蚨誌和由橋墩I支承的組合箱梁2，橋墩I底部由承臺4和樁基3支承，組合箱梁2由高強(qiáng)混凝土頂板21、超高性能混凝土底板22和一對超高性能混凝土腹板23圍成，組合箱梁2內(nèi)沿橋梁縱向布置有體外預(yù)應(yīng)力鋼束24及體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束26。本實(shí)用新型的組合箱梁跨海大橋，采用由高強(qiáng)混凝土頂板21、超高性能混凝土底板22和一對超高性能混凝土腹板23圍成的組合箱梁2，超高性能混凝土底板22和一對超高性能混凝土腹板23能夠保證組合箱梁2具有足夠的強(qiáng)度，且厚度需求低，能夠顯著減輕組合箱梁2的自重，從而有效提升組合箱梁2的跨越能力，并且增強(qiáng)其抗震性能；由于組合箱梁2自重輕、跨徑大，因此可以顯著減少橋墩I數(shù)量，降低工程造價(jià)，并且減小對海洋水流的影響；由于超高性能混凝土的高致密性，其抗腐蝕等耐久性指標(biāo)均較普通混凝土有較大提升，能夠很好適應(yīng)海洋的弱堿性環(huán)境，整體耐久性能卓越；超高性能混凝土底板22和超高性能混凝土腹板23可抵抗大跨徑橋梁中可能出現(xiàn)的拉應(yīng)力，大大提高海上橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，降低箱梁的開裂風(fēng)險(xiǎn)，使本實(shí)用新型在防范箱梁開裂方面有足夠的保障；本實(shí)用新型的組合箱梁跨海大橋結(jié)構(gòu)簡單、自重較輕、施工簡便、能夠有效降低混凝土箱梁存在的開裂風(fēng)險(xiǎn)、耐久性能良好，可適用于大跨徑橋梁，特別是跨海大橋非通航孔的施工，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0042]本實(shí)施例中，超高性能混凝土底板22和一對超高性能混凝土腹板23整體預(yù)制成槽型梁結(jié)構(gòu)，便于施工，可大大提高施工效率。超高性能混凝土腹板23頂部設(shè)有用于與高強(qiáng)混凝土頂板21連接的卡槽231，卡槽231沿橋梁縱向排列有多條，卡槽231可增強(qiáng)腹板與頂板的協(xié)同工作性，使組合箱梁2成為一個整體以共同抵抗外力作用。
[0043]進(jìn)一步的，跨海大橋的跨徑為90m?120m，跨海大橋?yàn)楹喼ё冞B續(xù)橋型。所述超高性能混凝土底板22厚度為15?20cm，超高性能混凝土腹板23的厚度為16?22cm，高強(qiáng)混凝土頂板21的厚度為26?30cm，組合箱梁2內(nèi)每15?20m設(shè)置I道橫隔板25，橫隔板25的布置密度適當(dāng)，可減小箱梁的扭轉(zhuǎn)變形以及畸變變形，且不影響預(yù)應(yīng)力鋼束的安裝。本實(shí)施例中，超高性能混凝土底板22厚度為15cm，超高性能混凝土腹板23的厚度為20cm，高強(qiáng)混凝土頂板21橋軸中心線處的厚度為30cm，組合箱梁2內(nèi)每15米設(shè)置I道橫隔板25。
[0044]圖5至圖9示出了本實(shí)用新型的一種組合箱梁跨海大橋施工方法，下面結(jié)合上述實(shí)施例中的組合箱梁跨海大橋?qū)M合箱梁跨海大橋施工方法作進(jìn)一步說明。
[0045]本實(shí)施例的組合箱梁跨海大橋施工方法包括以下步驟:
[0046]S1:在現(xiàn)場進(jìn)行樁基3、承臺4和橋墩I的施工，同時在預(yù)制場將超高性能混凝土腹板23與超高性能混凝土底板22預(yù)制成槽型梁；
[0047]S2:在槽型梁上澆筑高強(qiáng)混凝土頂板21形成一跨組合箱梁2，或?qū)㈩A(yù)制好的高強(qiáng)混凝土頂板21通過濕接縫與槽型梁連接形成一跨組合箱梁2，同時張拉組合箱梁2內(nèi)的體外預(yù)應(yīng)力鋼束24及體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束26 ；
[0048]S3:在橋墩I上安裝臨時支座，將組合箱梁2整體吊裝至臨時支座上；
[0049]S4:安裝永久支座，現(xiàn)澆相鄰跨濕接縫5 ；
[0050]S5:待相鄰跨濕接縫5混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后，拆除臨時支座，完成體系轉(zhuǎn)化；
[0051]S6:在相鄰跨濕接縫5處張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束，形成多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)；
[0052]S7:完成橋面鋪裝及附屬設(shè)施施工。
[0053]本實(shí)用新型的組合箱梁跨海大橋施工方法，在預(yù)制場將超高性能混凝土腹板23與超高性能混凝土底板22預(yù)制成槽型梁，高強(qiáng)混凝土頂板21可現(xiàn)澆，也可預(yù)制，從而大大縮短橋梁建造的時間，其工藝流程簡單，對施工設(shè)備需求低，保證了本實(shí)用新型的施工建造可行性；且施工簡便、快捷、迅速，對于保證工期、提高施工效率有重要意義。
[0054]本實(shí)施例中，在預(yù)制槽型梁時，在超高性能混凝土腹板23頂面澆筑成具有卡槽231的結(jié)構(gòu)，卡槽231沿橋梁縱向排列有多條，使超高性能混凝土腹板23與高強(qiáng)混凝土頂板21之間具有更高的連接強(qiáng)度。
[0055]本實(shí)施例中，超高性能混凝土底板22和超高性能混凝土腹板23由彎曲抗拉強(qiáng)度20MPa?40MPa、抗壓強(qiáng)度200MPa?300MPa的超高性能混凝土制成。
[0056]本實(shí)施例中，超高性能混凝土底板22和超高性能混凝土腹板23由活性粉末混凝土或超高性能纖維增強(qiáng)混凝土或注漿纖維混凝土或密實(shí)配筋復(fù)合材料或工程膠凝復(fù)合材料澆筑而成，本實(shí)施例選用活性粉末混凝土。
[0057]雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種組合箱梁跨海大橋，包括橋墩(I)和由橋墩(I)支承的組合箱梁(2)，其特征在于:所述組合箱梁(2)由高強(qiáng)混凝土頂板(21)、超高性能混凝土底板(22)和一對超高性能混凝土腹板(23 )圍成，所述組合箱梁(2 )內(nèi)沿橋梁縱向布置有體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束(26 )和體外預(yù)應(yīng)力鋼束(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合箱梁跨海大橋，其特征在于:所述超高性能混凝土底板(22)和一對超高性能混凝土腹板(23)整體預(yù)制成槽型梁結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合箱梁跨海大橋，其特征在于:所述超高性能混凝土腹板(23)頂部設(shè)有用于與高強(qiáng)混凝土頂板(21)連接的卡槽(231)，所述卡槽(231)沿橋梁縱向排列有多條。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合箱梁跨海大橋，其特征在于:所述跨海大橋的跨徑為 90m ?120m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合箱梁跨海大橋，其特征在于:所述跨海大橋?yàn)楹喼ё冞B續(xù)橋型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合箱梁跨海大橋，其特征在于:所述超高性能混凝土底板(22)厚度為15?20cm，超高性能混凝土腹板(23)的厚度為16?22cm，所述高強(qiáng)混凝土頂板(21)的厚度為26?30cm，所述組合箱梁(2)內(nèi)每15?20m設(shè)置I道橫隔板(25)。
【文檔編號】E01D18/00GK203755134SQ201420115926
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】李立峰, 周聰, 侯立超, 侯嘉慶, 裴必達(dá), 吳文朋, 胡思聰 申請人:湖南大學(xué)