一種變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，在置有底板預(yù)應(yīng)力鋼筋段的主梁腹板兩內(nèi)側(cè)面上分別增設(shè)相互間隔布置的豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋，豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在主梁腹板內(nèi)側(cè)面上端的錨固塊上，下端固定在主梁底板底面的鋼橫梁上。施工時(shí)，澆筑主梁及錨固塊混凝土后安裝豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋，并按張拉力計(jì)算值進(jìn)行張拉。該主梁底板結(jié)構(gòu)利用豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋抵消底板預(yù)應(yīng)力鋼筋施加在主梁底板上的徑向作用力，可有效防止主梁底板發(fā)生崩裂。
【專利說明】
一種變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及公路橋梁，特別一種變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 變截面箱梁橋的主梁在跨中和邊支點(diǎn)處高度較小，在中支點(diǎn)處高度較大，中支點(diǎn) 處的梁高一般以拋物線形式向跨中和邊支點(diǎn)處的梁高過渡，使主梁底板形成曲面(見圖1); 又因底板預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于主梁底板內(nèi)，與主梁底板相似，也呈曲線形；曲線形的底板預(yù)應(yīng) 力鋼筋張拉后會(huì)形成徑向力(見圖2)，主梁底板的混凝土在該徑向力作用下，使主梁底板在 施工中和橋梁投入運(yùn)營后易發(fā)生崩裂。
[0003] 防止變截面箱梁橋主梁底板發(fā)生崩裂的傳統(tǒng)方法，是在主梁底板設(shè)置防崩鋼筋。 該方法存在兩個(gè)問題：一是防崩鋼筋的設(shè)計(jì)缺乏依據(jù)，包括防崩鋼筋是否設(shè)置、設(shè)置的間 距、所用防崩鋼筋的鋼筋等級和直徑等均無直接規(guī)定;二是施工中防崩鋼筋難以完全扣住 底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的波紋管，不易發(fā)揮作用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可防止變截面箱梁 橋主梁底板發(fā)生崩裂的變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，在布置有底板 預(yù)應(yīng)力鋼筋段的主梁腹板的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面上端分別增設(shè)沿縱橋向相互間隔的錨固塊;在主梁 底板底面預(yù)埋與錨固塊上下對應(yīng)的鋼橫梁;通過在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預(yù)留孔 道穿插由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋，豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端通過螺母 固定在錨固塊的上部，豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的下端通過螺母固定在鋼橫梁的下部。
[0006] 所述錨固塊沿縱橋向的相互間距sv為：150cm<sv<300cm;所述錨固塊、主梁底板 和鋼橫梁中的預(yù)留孔道與主梁腹板內(nèi)側(cè)面的垂直距離c為：l〇Cm<C<15cm 〇
[0007] 上述變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1、澆筑主梁
[0009] 按常規(guī)完成架構(gòu)模板、在模板中綁扎鋼筋(包括錨固塊的鋼筋)后澆筑主梁的混凝 土，同時(shí)在主梁底板底面預(yù)埋鋼橫梁，在錨固塊和主梁底板中用波紋管作預(yù)留孔道，在鋼橫 梁中鉆取鉆孔，使錨固塊和主梁底板的預(yù)留孔道及鋼橫梁的鉆孔上下相互對應(yīng)；
[0010] 步驟2、安裝豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0011] 待步驟1的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端穿過 錨固塊的預(yù)留孔道與其上端的螺母連接，將豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的下端穿過主梁底板的預(yù) 留孔道和鋼橫梁的鉆孔與其下端的螺母連接；
[0012] 步驟3、張拉豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0013] 利用豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母將豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在所述 錨固塊的上部，然后用旋擰豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式對豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn) 行張拉，張拉時(shí)在豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋上安裝與振動(dòng)測試儀器相連接的拾振器，測出豎向 體外預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)的1階振動(dòng)角頻率ω i，然后按下式計(jì)算出豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn) 生的拉力Fr:
[0014]
[0015] 式中
[0016] m:豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋單位長度質(zhì)量(kg/m)，
[0017] a:豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋在上、下螺母之間的長度(m)，
[0018] ω1:拾振器測得的豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的1階振動(dòng)角頻率(Hz)，
[0019] Es:豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量(N/m2)，
[0020] I:豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面慣性矩(m4);
[0021]當(dāng)拉力Fr達(dá)到豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力Fp時(shí)，停止張拉豎向體外預(yù) 應(yīng)力鋼筋；
[0022] 豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力FP按下式求得：
[0023]
[0024] 式中
[0025] σ?η:底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力(MPa)，
[0026] Ap:底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的總截面面積(mm2)，
[0027] sv:豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋沿縱橋向的相互間距(m)，
[0028] G:鋼橫梁的重量(kN)，
[0029] r:主梁底板的圓曲線半徑(m)，當(dāng)為其它曲線形式時(shí)，按照r=4(4_+_/?)計(jì)算取 用，其中1為曲線弦長，β為曲線矢高f與弦長1之比；
[0030] 步驟4、對張拉后的豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行防腐處理，變截面箱梁橋主梁底板結(jié) 構(gòu)施工即告完成。
[0031 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0032] (1)通過豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋可抵消底板預(yù)應(yīng)力鋼筋對主梁底板混凝土的徑向 力，從而有效防止主梁底板受底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的徑向力作用發(fā)生崩裂。
[0033] (2)將錨固塊置于腹板上端，利用豎向體外預(yù)應(yīng)力的拉力Fr對腹板產(chǎn)生豎向壓應(yīng) 力可提高腹板斜截面抗裂性能。
[0034] (3)采用拾振器監(jiān)測豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)在鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的拉力Fr，使Fr逼近 豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的理論拉力Fp，可確保豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的拉力F r對主梁底 板構(gòu)成的拉力恰好抵消底板預(yù)應(yīng)力鋼筋施加在主梁底板上的徑向力，從而達(dá)到既對主梁底 板加固、又不會(huì)因拉力過大損害主梁原有結(jié)構(gòu)的效果。
[0035] (4)本實(shí)用新型施工方法簡單，施工質(zhì)量容易控制，施工周期短，加固用豎向體外 預(yù)應(yīng)力鋼筋便于維護(hù)和更換。
【附圖說明】
[0036]圖1為變截面箱梁橋的示意圖（側(cè)視圖）；
[0037]圖2為圖1梁橋底板預(yù)應(yīng)力鋼筋徑向力的示意圖；
[0038] 圖3為圖1梁橋主梁底板曲線弦長1與矢高f示意圖；
[0039] 圖4為本實(shí)用新型主梁底板結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0040] 圖5為圖4中A-A斷面圖。
[0041 ]圖中：1 -主梁，2-主梁底板，2a_主梁頂板，3-底板預(yù)應(yīng)力鋼筋，4-主梁腹板，5-豎向 體外預(yù)應(yīng)力鋼筋，6-錨固塊，7-預(yù)留孔道，8-鋼橫梁，9-螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0043] 結(jié)合圖1、圖2和圖3,本實(shí)施例變截面箱梁橋?yàn)橹骺鐬?0m的連續(xù)剛構(gòu)橋，主梁1的 跨中梁高2.2m，中支點(diǎn)處梁高5.8m，跨中主梁底板2曲線弦長1為86.0m。
[0044] 由跨中和中支點(diǎn)處的梁高可得，矢高f = 5.8-2.2 = 3.6m;
[0045]
[0046] 如圖4和圖5所示，在主梁底板上共布置有8孔底板預(yù)應(yīng)力鋼筋3,單個(gè)孔道的底板 預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為2660mm2，8孔底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的總截面面積Ap = 21280mm2，底板預(yù) 應(yīng)力鋼筋的設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力〇_ = 1395MPa(圖2所示底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力^與其對應(yīng)）。 [0047]為防止施工中和橋梁投入運(yùn)營后主梁底板受底板預(yù)應(yīng)力鋼筋徑向力作用發(fā)生崩 裂，采取本實(shí)用新型增加主梁底板的強(qiáng)度。
[0048] 主梁底板結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，在置有底板預(yù)應(yīng)力鋼筋段的主梁腹板4的兩個(gè)內(nèi) 側(cè)面分別增設(shè)沿縱橋向相互間隔sv = 2.0m的錨固塊6,錨固塊位于距主梁頂板2a底面與主 梁腹板內(nèi)側(cè)面交接部的下緣20cm處;在主梁底板底面增設(shè)與錨固塊上下對應(yīng)的鋼橫梁8，鋼 橫梁采用厚16mm的Q235C鋼板焊接制作而成，鋼橫梁的長度與主梁底板寬度相同，鋼橫梁的 重量G= 12.6kN;在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中設(shè)有與主梁腹板內(nèi)側(cè)面垂直距離c = 12.5cm的預(yù)留孔道7;由直徑25mm的PSB785精乳螺紋鋼筋（螺紋鋼筋單位長度質(zhì)量m = 3.85kg/m，彈性模量Es = 2.0X1011N/m2，截面慣性矩I = 1.92X10-8m4)構(gòu)成的豎向體外預(yù)應(yīng) 力鋼筋5上端通過螺母9固定在錨固塊的上部，下端通過螺母9固定在鋼橫梁的下部
[0049] 該主梁底板結(jié)構(gòu)的施工方法包括以下步驟：
[0050] 步驟1、按常規(guī)完成架構(gòu)模板、在模板中綁扎鋼筋(包括錨固塊的鋼筋）后澆筑主梁 的混凝土，同時(shí)在主梁底板底面預(yù)埋鋼橫梁，在錨固塊和主梁底板中用波紋管作預(yù)留孔道， 鋼橫梁鉆取鉆孔，使錨固塊和主梁底板的預(yù)留孔道及鋼橫梁的鉆孔上下相互對應(yīng)；
[0051 ]步驟2、安裝豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0052]待步驟1的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將精乳螺紋鋼筋上端穿過錨固塊中 的預(yù)留孔道后與螺母連接，下端穿過主梁底板預(yù)留孔道和鋼橫梁的鉆孔后與螺母連接； [0053]步驟3、張拉豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0054]利用豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母將豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在錨固 塊上部，然后旋擰豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋下端的螺母，對豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋逐根進(jìn)行張拉， 張拉時(shí)在豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋上安裝與振動(dòng)測試儀器相連接的拾振器，隨時(shí)測量豎向體外 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)的1階振動(dòng)角頻率ω i，計(jì)算出豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的拉力Fr，當(dāng)拉 力Fr與豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力F P的差值不超過理論拉力FP的5 %時(shí)，停止張 拉豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋。
[0055]豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力FPS:
[0056]
[0057] 以圖4和圖5所示主梁段為例，主梁腹板左、右兩內(nèi)側(cè)面上的各10根豎向體外預(yù)應(yīng) 力鋼筋停止張拉時(shí)的實(shí)測結(jié)果見下表：
[0058]左側(cè)豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)測結(jié)果
[0059]
[0060]右側(cè)豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)測結(jié)果 [0061]
[0062]步驟4、完成豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后，對張拉后的豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行防 腐處理，變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)施工即告完成。
[0063]增強(qiáng)后的主梁底板在后續(xù)張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋施工時(shí)未發(fā)生崩裂;在橋梁投入運(yùn) 營后，經(jīng)一年時(shí)間的應(yīng)用考驗(yàn)，亦未發(fā)生崩裂，說明主梁底板增強(qiáng)效果良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，其特征在于，在布置有底板預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)段的主 梁腹板(4)的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面上端分別增設(shè)沿縱橋向相互間隔的錨固塊(6);在主梁底板(2)底 面預(yù)埋與錨固塊上下對應(yīng)的鋼橫梁（8);通過在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預(yù)留孔道 (7)穿插由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋(5)，豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端通過 螺母(9)固定在錨固塊的上部，豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的下端通過螺母固定在鋼橫梁的下部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變截面箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錨固塊沿縱橋 向的相互間距Sv為 ：150cm<sv<300cm;所述錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預(yù)留孔道與主 梁腹板(4)內(nèi)側(cè)面的垂直距離c為：IOcmScS 15cm〇
【文檔編號】E01D2/04GK205501847SQ201620302032
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】薛興偉, 張敏江, 張海
【申請人】沈陽建筑大學(xué)