基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法，包括由多个工字型梁体单元进行横向和纵向连接而成的组合梁体，工字型梁体单元由单独预制的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板拼接组成；预制混凝土顶板内预埋有横向连接钢筋、纵向连接钢筋和顶板预应力孔道，其两侧沿纵向间隔开设有多个上栓钉槽口；预制混凝土底板内预埋有横向连接钢筋、纵向连接钢筋、先张法预应力钢束和底板预应力孔道，其两侧沿纵向间隔开设有多个下栓钉槽口；波形钢腹板上下两端均焊接有带栓钉群的翼缘板。本发明专利技术采用分块预制拼装的结构形式进行梁体架设，各部件的体积及重量都相应较小，运输稳定，吊装安全，利于施工。

Construction method of assembled corrugated steel web composite box girder based on hybrid prestress

The invention discloses a construction method of hybrid prestressed prefabricated box girder with corrugated steel webs based on, which is composed of a plurality of I-shaped beam unit for horizontal and vertical connection of composite beams, the beam unit separate from prefabricated precast concrete, precast concrete roof plate and corrugated steel webs spliced; precast concrete roof is preset in the horizontal connecting bars, longitudinal connecting bar and prestressed roof, both sides are provided with a plurality of studs on the notch along the longitudinal interval; precast concrete plate embedded within the transverse and longitudinal connecting steel bars connecting steel bars, prestressed steel beam and prestressed floor, on both sides of the is provided with a plurality of stud slot along the longitudinal interval; corrugated steel webs of the upper and lower ends are welded with flange stud group. The invention adopts a block prefabricated and assembled structure to erect the beam body, the volume and the weight of each component are correspondingly small, the transportation is stable, the hoisting is safe, and the construction is favorable.

【技术实现步骤摘要】
基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法
本专利技术涉及桥梁建筑
，尤其是涉及一种适用于大型桥梁的基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法。
技术介绍
传统预制箱梁腹板多为混凝土材质，不仅重量大且易开裂，故混凝土箱梁只适合应用于小跨径（40m以下）的公路桥梁。PC波形钢腹板箱梁采用抗剪效率高的波形钢板作为腹板，不仅减轻箱梁的自重，而且由于波形钢腹板特有的“褶皱效应”，预应力能高效地施加在混凝土顶底板上，近年来在大中型桥梁（50m以上跨径）上获得广泛的应用。现有波形钢腹板PC组合箱梁多采用如下两种形式进行施工：一种是将整个箱梁梁体的钢筋预制混凝土顶板、钢筋预制混凝土底板和波形钢腹板分为三个部分分别进行整体预制，之后再吊装就位，在桥位处采用螺栓连接拼装。中国专利“拼装式预应力混凝土组合箱梁”（申请号200620126505.3）就公开了上述结构的预制件，并着重介绍了波形钢腹板与顶板、底板的连接方式。但是，由于这种结构的箱梁顶板、底板和腹板均为一体式结构，单个预制构件的重量仍然很重。例如桥宽为16.75m的波形钢腹板箱梁桥，其每延米的重量高达10t以上，施工时即便分别吊装单个预制构件仍然十分困难。其次，为方便运输，预制构件的长度通常不会很长，上述整孔架设结构仅限于小跨径的桥梁，对于大跨径的桥梁，顶板和腹板还是会采用分段预制的形式。另外，该专利没有考虑实际施工时预应力钢束的施加时机和预留孔道等情况，且对于负弯矩区的处理措施也未加论述，如果缺乏应对梁体荷载变形的措施和具体施工工艺方面的详细考虑，施工的可行性较差。另一种是将顶板、底板和波形钢腹板固定连成工字结构的预制拼装单元，在现场将多个工字结构的拼装单元进行横向和纵向拼接后完成桥梁施工如中国专利“二次张拉预应力装配式波形钢腹板组合梁及其施工方法”（申请号201510255113.0）就公开了上述结构的工字形预制件，并于相应的时机施加二次预应力，实现工字形预制件的横向拼装。上述预制的拼装单元体积大，吨位重（例如单个预制工字形单元每延米的重量即可达5t左右），而且自身的稳定性也较差，易造成运输成本和吊装成本上升；在安装过程中对起吊设备要求较高，吊装安全性较低。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法，目的在于解决现有波形钢腹板PC组合箱梁应用于大型桥梁时容易出现运输、吊装和后期维护等方面的问题。为实现上述目的，本专利技术充分利用波形钢腹板组合箱梁的特点，在不同板件内于不同时机施加预应力：对于波形钢腹板组合梁来说，由于波形钢腹板具有不抵抗轴力的特点，预制混凝土底板的轴向力与外加预应力能在时间和空间上可以达到天然的分离，因而可将预制混凝土底板的预应力一次张拉至设计值；利用波形钢板组合梁“弱梁端效应”的特点，预制混凝土底板内采用直线型先张法预应力钢束。在完成横向工字梁拼装完成后，再张拉预制混凝土底板的二次预应力钢束和相邻跨径墩顶负弯矩区的顶板预应力钢束，具体可采取下述技术方案：本专利技术所述的基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法，主要包括以下步骤：第一步，按桥梁设计要求，单独预制组成工字型梁体单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板：对于预制混凝土顶板，先绑扎设置有横向连接筋、纵向连接筋和栓钉槽口的顶板钢筋网，所述栓钉槽口沿纵向间隔设置在顶板钢筋网两侧，再将墩顶负弯矩预应力孔道安装在顶板钢筋网内，之后进行浇筑；对于预制混凝土底板，先通过张拉设备对先张法预应力钢束进行张拉，再绑扎设置有横向连接筋、纵向连接筋和栓钉槽口的底板钢筋网，所述栓钉槽口沿纵向间隔设置在底板钢筋网两侧，并将底板预应力孔道安装在底板钢筋网内，之后安装模板，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，拆除模板，放松先张法预应力钢束；对于波形钢腹板，先冲压加工波形钢板，再在波形钢板两端焊接翼缘板，之后在所述翼缘板上焊接多组间隔设置的栓钉群；第二步，进行现场装配准备工作：在现场完成施工的相邻桥台或桥墩之间设置移动支撑装置作为辅助施工平台，同时，将预制完成的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板运送至施工现场；第三步，进行工字型梁体单元及其横向拼接装配：使用吊装设备将预制混凝土底板吊装至移动支撑装置上，再起吊波形钢腹板，并将波形钢腹板底部栓钉群插装在预制混凝土底板的栓钉槽口中；之后，起吊预制混凝土顶板，同样将波形钢腹板顶部栓钉群插装到预制混凝土顶板的栓钉槽口中，完成第一片工字型梁体单元的装配施工；接着将移动支撑装置沿桥宽方向横向转移，按照第一片工字型梁体单元的施工步骤完成该桥跨内沿横向设置的其他工字型梁体单元的装配施工；之后绑扎相邻工字型梁体单元顶板、底板之间的横向连接筋，浇筑形成预制混凝土顶板纵向湿接缝和预制混凝土底板纵向湿接缝，之后对位于底板预应力孔道内的二次预应力钢束进行张拉；第四步，进行组合梁纵向拼接装配：将移动支撑装置依次转移至其他桥跨位置，重复第三步作业，完成纵向每一桥跨梁体的施工；绑扎相邻桥跨顶板、底板之间的纵向连接筋，浇筑形成横向湿接缝或横梁，并按照先边梁后中梁的顺序，采用对称张拉原则对位于相邻预制混凝土顶板墩顶负弯矩预应力孔道内的张拉钢束进行张拉，形成多跨连续梁体系；第五步，完成附属设施的架设，结束施工。组成所述工字型梁体单元的单个预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板的长度分别为5-30米。本专利技术所述的基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法，采用单独预制工字型梁体单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板，再现场进行拼接施工的方式。本专利技术对现有的整体预制的工字形构件在竖向上进一步进行分块，一方面充分利用了波形钢腹板的“褶皱效应”实现箱梁化整为零，将预制构件体积充分减小，使构件体积减小，易于运输和吊装，有利于桥梁的快速架设，同时避免了整体预制的工字形构件自身稳定性差的问题；另一方面也利用波形钢腹板特有的弱“梁端效应”，在预制混凝土顶板内设置有用于穿设墩顶负弯矩张拉钢束的预应力孔道，在预制混凝土底板内设置了先张法预应力钢束和二次预应力钢束，与施工过程完美配合，实现施工的最大便捷。其中，在进行预制混凝土底板之前进行先张拉预应力钢束的张拉，而在完成横向工字梁体单元拼装完成后，再张拉二次预应力钢束，用于抵抗混凝土收缩徐变产生的应力；腹板通过端部栓钉群插装在顶、底板栓钉槽口内的方式进行连接，连接牢固、施工便捷。相邻的顶板和底板在桥梁施工现场可以通过浇筑湿接缝方式进行横向和/或纵向的拼接以获得各种要求的桥宽、桥跨。具体来说，本专利技术的优点可以体现在以下几点：（1）本专利技术采用分块预制拼装的结构形式进行梁体架设，各部件的体积及重量都相应较小，不仅能有效保证预制件在运输过程中的稳定性，而且容易保证吊装过程中构件的安全性，利于施工。（2）本专利技术中各种预制件均可实现规模化预制，有效提高了施工效率，缩短了施工周期。（3）本专利技术在不同时机对顶板和底板施加不同种类的预应力，且全部采用体内预应力筋，预应力施加效果较为稳定；由于在现场张拉的预应力钢筋数量较少，因此施工方便、快捷。附图说明图1是本专利技术中工字型梁体单元的结构示意图。图2是图1中预制混凝土顶板的结构示意图。（省略纵向连接钢筋）图3是图1中预制混凝土底板的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法，其特征在于：主要包括以下步骤：第一步，按桥梁设计要求，单独预制组成工字型梁体单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板：对于预制混凝土顶板，先绑扎设置有横向连接筋、纵向连接筋和栓钉槽口的顶板钢筋网，所述栓钉槽口沿纵向间隔设置在顶板钢筋网两侧，再将墩顶负弯矩预应力孔道安装在顶板钢筋网内，之后进行浇筑；对于预制混凝土底板，先通过张拉设备对先张法预应力钢束进行张拉，再绑扎设置有横向连接筋、纵向连接筋和栓钉槽口的底板钢筋网，所述栓钉槽口沿纵向间隔设置在底板钢筋网两侧，并将底板预应力孔道安装在底板钢筋网内，之后安装模板，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，拆除模板，放松先张法预应力钢束；对于波形钢腹板，先冲压加工波形钢板，再在波形钢板两端焊接翼缘板，之后在所述翼缘板上焊接多组间隔设置的栓钉群；第二步，进行现场装配准备工作：在现场完成施工的相邻桥台或桥墩之间设置移动支撑装置作为辅助施工平台，同时，将预制完成的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板运送至施工现场；第三步，进行工字型梁体单元及其横向拼接装配：使用吊装设备将预制混凝土底板吊装至移动支撑装置上，再起吊波形钢腹板，并将波形钢腹板底部栓钉群插装在预制混凝土底板的栓钉槽口中；之后，起吊预制混凝土顶板，同样将波形钢腹板顶部栓钉群插装到预制混凝土顶板的栓钉槽口中，完成第一片工字型梁体单元的装配施工；接着将移动支撑装置沿桥宽方向横向转移，按照第一片工字型梁体单元的施工步骤完成该桥跨内沿横向设置的其他工字型梁体单元的装配施工；之后绑扎相邻工字型梁体单元顶板、底板之间的横向连接筋，浇筑形成预制混凝土顶板纵向湿接缝和预制混凝土底板纵向湿接缝，之后对位于底板预应力孔道内的二次预应力钢束进行张拉；第四步，进行组合梁纵向拼接装配：将移动支撑装置依次转移至其他桥跨位置，重复第三步作业，完成纵向每一桥跨梁体的施工；绑扎相邻桥跨顶板、底板之间的纵向连接筋，浇筑形成横向湿接缝或横梁，并按照先边梁后中梁的顺序，采用对称张拉原则对位于相邻预制混凝土顶板墩顶负弯矩预应力孔道内的张拉钢束进行张拉，形成多跨连续梁体系；第五步，完成附属设施的架设，结束施工。...

【技术特征摘要】
1.一种基于混合预应力的装配式波形钢腹板组合箱梁的施工方法，其特征在于：主要包括以下步骤：第一步，按桥梁设计要求，单独预制组成工字型梁体单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板：对于预制混凝土顶板，先绑扎设置有横向连接筋、纵向连接筋和栓钉槽口的顶板钢筋网，所述栓钉槽口沿纵向间隔设置在顶板钢筋网两侧，再将墩顶负弯矩预应力孔道安装在顶板钢筋网内，之后进行浇筑；对于预制混凝土底板，先通过张拉设备对先张法预应力钢束进行张拉，再绑扎设置有横向连接筋、纵向连接筋和栓钉槽口的底板钢筋网，所述栓钉槽口沿纵向间隔设置在底板钢筋网两侧，并将底板预应力孔道安装在底板钢筋网内，之后安装模板，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，拆除模板，放松先张法预应力钢束；对于波形钢腹板，先冲压加工波形钢板，再在波形钢板两端焊接翼缘板，之后在所述翼缘板上焊接多组间隔设置的栓钉群；第二步，进行现场装配准备工作：在现场完成施工的相邻桥台或桥墩之间设置移动支撑装置作为辅助施工平台，同时，将预制完成的预制混凝土顶板、预制混凝土底板和波形钢腹板运送至施工现场；第三步，进行工字型梁体单元及其横向拼接装配：使用吊装设备将预制混凝土底板吊装至移动支撑装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斐然，杜战军，马亚丽，孙炜玮，赵彩菊，
申请(专利权)人：河南省交通规划设计研究院股份有限公司，李斐然，
类型：发明
国别省市：河南,41