预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥及其施工方法，采用预制鱼腹波形钢腹板梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹波形钢腹板梁下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘钢包混凝土构件的混凝土中张拉预应力。腹板采用鱼腹波形可大幅降低桥梁自重，在下翼缘采用钢包混凝土构件并预留预应力孔道以张拉预应力显著提高波形钢腹板梁梁体的刚度与抗弯能力，解决了波形钢腹板组合梁体外预应力筋的空气暴露问题，大幅提高了预应力筋的耐久与可靠性能。同时，该结构的波形钢腹板预应力钢混组合简支梁可方便的运输、预制、拼装，完全能够满足工厂预制构件与现场快速安装的要求。据此，发明专利技术人还建立了相应的施工方法，采用该法施工安全、方便、快捷。

【技术实现步骤摘要】
预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥及其施工方法
本专利技术属于交通运输桥涵工程领域，尤其涉及一种预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥及其施工方法。
技术介绍
随着立体交通基础设施的发展，在密集人口区域城市桥梁施工或高速公路跨线施工时，面临着繁忙交通条件下桥梁结构施工过程不中断交通的问题，这对施工安全性要求高、施工周期要求短，同时还要兼顾景观与环保要求。波形钢腹板组合梁桥具有自重轻、刚度大的优势，但其体外预应力束的耐久性于施工的复杂性制约了该结构的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种可快速预制拼装、不中断交通、安全可靠、耐久性强、绿色环保的预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥及其施工方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥，采用预制鱼腹波形钢腹板梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹波形钢腹板梁下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘钢包混凝土构件内混凝土中张拉预应力。该钢混组合简支梁桥的矢跨比控制在1/15-1/20之间，下翼缘鱼腹线型为悬链线或抛物线。该钢混组合简支梁桥的支座截面高度与跨中最大高度之比控制在1/2-2/3之间。上述预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥的施工方法，包括以下步骤：<1>提前预制混凝土桥面板和预制鱼腹波形钢腹板梁预制鱼腹波形钢腹板梁时，焊接加工预制单元的下翼缘钢包混凝土构件的钢材部分，采用钢梁制梁台架，将下翼缘钢包混凝土构件、波形钢腹板、上翼缘板、腹板钢柱、支座腹板、支座加劲肋、支座下翼缘板焊接成单片鱼腹波形钢腹板梁预制单元；在下翼缘钢包混凝土构件内绑扎钢筋笼并在构件内通长设置波纹管，波纹管穿过下翼缘钢包混凝土构件内的开洞横隔板并通过支座线；之后焊接下翼缘钢包混凝土构件包板，安装混凝土斜模板，浇筑下翼缘钢包混凝土构件内混凝土；<2>现场吊装下翼缘钢包混凝土构件内混凝土养护完成后，将预制鱼腹波形钢腹板梁运输到施工现场并定位吊装；多片鱼腹波形钢腹板梁之间，采用空腹式横隔板连接；焊接完成后，现场现浇支座端部横梁，之后吊装预制混凝土桥面板，浇筑桥面板湿接缝混凝土；<3>张拉预应力混凝土养护完成后，张拉下翼缘钢包混凝土构件内的预应力筋，形成预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥。预制混凝土桥面板的吊装龄期在180天以上，混凝土桥面板采用预留槽孔并设置预留槽孔内连接钢筋，吊装时通过现浇连接上翼缘上表面集束式剪力钉与孔内预留钢筋连接。每个鱼腹波形钢腹板梁预制单元包括两片波形梁；沿波形钢腹板每隔2-4m设置一道腹板钢柱，波形钢腹板在前后边界与钢柱连接，在上下边界与钢上翼缘、钢包混凝土下翼缘连接，腹板钢柱与腹板共同与上翼缘板连接。下翼缘钢包混凝土构件与鱼腹波形钢腹板连接，下翼缘钢包混凝土构件内每隔2-4m对应腹板钢柱的下方设置一个下翼缘钢包混凝土构件内的开洞横隔板，在下翼缘钢包混凝土构件的腹板、底板和包板上布置连接栓钉，下翼缘钢包混凝土构件内混凝土在整个预制单元制作完成、内装钢筋与波纹管后再现浇。下翼缘钢包混凝土构件内混凝土采用细粒连续级配抗裂混凝土；桥面板的横向湿接缝采用速凝微膨胀混凝土，纵向湿接缝采用速凝混凝土。支座附近的腹板与顶底板表面布置剪力钉群；上翼缘板上表面采用长、短两种剪力钉布置方式，为均布式，短剪力钉的长度为5-10cm；长剪力钉为集束式，长度为20-25cm。空腹式横隔板由空腹式横隔上弦杆、下弦杆、斜杆组成，各杆件之间采用节点板连接，其中横隔上弦杆采用节点板与腹板钢柱连接在一起。为满足立体交通施工的严格要求，专利技术人设计了一种预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥，采用预制鱼腹波形钢腹板梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹波形钢腹板梁下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘钢包混凝土构件内混凝土中张拉预应力。其中，腹板采用鱼腹波形可大幅降低桥梁自重，在下翼缘采用钢包混凝土构件并预留预应力孔道以张拉预应力可显著提高波形钢腹板梁梁体的刚度与抗弯能力，解决了波形钢腹板组合梁体外预应力筋的空气暴露问题，大幅提高了预应力筋的耐久与可靠性能。同时，该结构的波形钢腹板预应力钢混组合简支梁可方便的运输、预制、拼装，完全能够满足工厂预制构件与现场快速安装的要求。据此，专利技术人还建立了相应的施工方法，采用该法施工安全、方便、快捷。附图说明图1是本专利技术预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥的结构立面示意图。图2是本专利技术预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥中预制混凝土桥面板的布置图。图3是图2预制桥面板中单块桥面板上预留孔洞和钢筋的布置图。图4是本专利技术预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥跨中横截面图。图5是单个预制单元的横截面示意图。图6是上翼缘承托混凝土现浇以及剪力钉布置图。图7是支座部位布置立面详图。图8是应用本专利技术预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥的某城市立交跨线桥40m主跨立面图。图9是图8中主跨跨中横截面图。图10是图8中主跨支座横截面图。图11是图8中主跨下翼缘钢包混凝土构件横截面图。图12是图8中下翼缘钢包混凝土构件立体图。图13是图8中预制鱼腹波形钢腹板梁节段立体图。图中：1预制混凝土桥面板，1a预留槽孔，1b预留槽孔内连接钢筋，1c预制桥面板周边的湿接缝连接钢筋，2下翼缘钢包混凝土构件，2a下翼缘钢包混凝土构件内的开洞横隔板，2b连接栓钉，2c下翼缘钢包混凝土构件内混凝土，2d下翼缘钢包混凝土构件包板，2e下翼缘钢包混凝土构件底板，2f下翼缘钢包混凝土构件腹板，3波形钢腹板4，上翼缘板，5腹板钢柱，6支座腹板，7支座加劲肋；7a支座支承加劲肋，7b支座横向加劲肋，7c支座竖向加劲肋，8支座下翼缘板，9鱼腹式波形钢腹板梁预制单元，10空腹式横隔板，10a空腹式横隔板上弦杆，10b空腹式横隔板斜杆，10c空腹式横隔板下弦杆，10d节点板，11支座端部横梁，12桥面湿接缝，12a横向湿接缝，12b纵向湿接缝，13下翼缘钢包混凝土构件内的预应力筋，14短剪力钉，15上翼缘板承托，16长剪力钉，17预制桥面板下架设的小纵梁，18小纵梁上的剪力钉，19支座腹板与顶底板表面剪力钉群。具体实施方式一、预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥的基本结构采用预制鱼腹波形钢腹板梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹波形钢腹板梁下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘钢包混凝土构件的混凝土中张拉预应力。(见图1)，其矢跨比控制在1/15-1/20之间，下翼缘鱼腹线型为悬链线或抛物线；其支座截面高度与跨中最大高度之比控制在1/2-2/3之间。靠近支座区域腹板沿主梁的长度控制根据主梁的设计剪力确定，支座附近的剪力应满足：V≤tfhffv+0.75Agfgtanθ+Asfstanθ式中，V为设计剪力，tf为腹板厚度，hf为腹板高度，fv为腹板抗剪强度设计值，Ag为钢绞线总面积，fg为钢绞线抗拉强度设计值，θ为钢绞线或钢包混凝土翼缘与水平方向夹角，As为钢包翼缘钢材面积，fs为钢包翼缘钢材抗拉强度设计值。二、预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥的施工方法<1>提前预制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥，其特征在于：采用预制鱼腹波形钢腹板梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹波形钢腹板梁下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘钢包混凝土构件的混凝土中张拉预应力。

【技术特征摘要】
1.一种预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥的施工方法，其特征在于包括以下步骤：<1>提前预制混凝土桥面板和预制鱼腹波形钢腹板梁预制鱼腹波形钢腹板梁时，焊接加工预制单元的下翼缘钢包混凝土构件的钢材部分，采用钢梁制梁台架，将下翼缘钢包混凝土构件、波形钢腹板、上翼缘板、腹板钢柱、支座腹板、支座加劲肋、支座下翼缘板焊接成单片鱼腹波形钢腹板梁预制单元；在下翼缘钢包混凝土构件内绑扎钢筋笼并在构件内通长设置波纹管，波纹管穿过下翼缘构件带孔横隔板通过支座线；之后焊接包板，安装混凝土斜模板，浇筑下翼缘钢包混凝土构件内混凝土；<2>现场吊装下翼缘钢包混凝土构件内混凝土养护完成后，将预制鱼腹波形钢腹板梁运输到施工现场并定位吊装；多片鱼腹波形钢腹板梁之间，采用空腹式横隔板连接；焊接完成后，现场现浇支座端部横梁，之后吊装预制混凝土桥面板，浇筑桥面板湿接缝混凝土；<3>张拉预应力混凝土养护完成后，张拉下翼缘钢包混凝土构件内的预应力筋，形成预制拼装的鱼腹波形钢腹板体内预应力钢混组合简支梁桥。2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述预制混凝土桥面板的吊装龄期在180天以上，混凝土桥面板采用预留现浇孔并在现浇孔内预留钢筋，吊装时通过现浇连接上翼缘上表面集束式剪力钉与孔内预留钢筋连接。3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：每个所述鱼腹波形钢腹板梁预制单元包括两片波形梁；沿波形钢腹板每隔2-4m设置一道腹板钢柱，波形钢腹板在前后边界与钢柱连接，在上下边界与钢上翼缘、钢包混凝土下翼缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈齐风，郝天之，邱波，高建明，刘世建，徐赵东，刘沐宇，罗月静，黎力韬，杨雨厚，李淑芬，王莹，
申请(专利权)人：广西交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西;45