一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法技术

本发明专利技术公开了PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法，包括由至少一个拱节段拼装组成的主拱，拱节段包括矩形的钢箱，在钢箱的顶板、底板以及边腹板内壁上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋，钢箱内填充有混凝土。解决了现有技术中圬工和钢筋混凝土板拱施工程序繁琐，拱内收缩应力大的问题。本发明专利技术结构简单，设计合理，施工方便，力学性能优越，施工质量易控制。

PBL stiffened type flat steel box concrete plate arch and construction method thereof

The invention discloses a construction method and PBL type flat steel box arch reinforced concrete slab, including at least one segmental arch composed of main arch, arch section comprises a rectangular steel box, steel box in the roof bottom and side wall along the axial direction of the arch plate is provided with a plurality of PBL stiffening rib. Steel box filled with concrete. To solve the masonry and reinforced concrete plate in the prior art in the arch arch construction procedure is tedious, shrinkage stress. The invention has the advantages of simple structure, reasonable design, convenient construction, superior mechanical performance and easy control of the quality of construction.

【技术实现步骤摘要】
一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法
本专利技术涉及钢箱混凝土拱桥的主拱结构
，尤其涉及一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法。
技术介绍
拱桥按拱圈截面形式主要可分为板拱、肋拱、双曲拱和箱形拱。板拱主要分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱。石板拱充分利用石材抗压强度高的特点，其承载力较高，在盛产石料的地区经常用作中小跨径拱桥。石板拱桥对石料的质量，包括整体性、均质性、抗压抗弯强度等，以及拱石的加工制造、砌筑工艺等要求较高，且石料在砌筑过程中需设置错缝、五角石等构造以满足施工和受力需要。同时为了便于拱石加工和确保砌筑符合构造要求，需要对拱石进行编号。对于等截面圆弧拱，因截面相等，又是圆弧线，拱石规格较少，编号简单；当采用变截面悬链线拱时，由于截面发生变化，曲率半径随之变化，拱石类型多，编号复杂。混凝土板拱可以采用整体现浇，也可以采用预制砌筑。整体现浇混凝土拱圈由于其整体性较高而被广泛应用，但其拱内收缩应力大，同时拱架、模板材料用量大，费工多，工期较长。当采用混凝土预制砌筑拱圈时，其施工以及构造与石板拱类似。钢筋混凝土板拱可根据桥宽需要做成单条整体拱圈或多条平行板(肋)拱圈，具有构造简单、外表整齐、板厚随需要而定、轻巧美观等特点。钢筋混凝土板拱与混凝土板拱类似，具有混凝土收缩应力大，拱架、模板、钢筋绑扎、混凝土浇筑工程量较大等缺点。板拱桥一般采用矩形实体截面，在截面面积相同的条件下其截面抵抗距小，在有弯矩作用时材料的强度得不到充分的利用。如果要获得与其他形式截面相同的截面抵抗距，板拱就必须增大截面面积，这就相应地增加了材料用量和结构自重，同时增加了基础的工程量，故采用该种方法是不经济的。同时，此类板拱的经济性随着拱桥跨径的增大而降低。综上，现有的圬工和钢筋混凝土板拱中普遍存在几个问题：第一、石板拱具有一定的地域局限性，对石料质量和加工制造要求高，且随跨径增加其自重急剧增大；第二、混凝土板拱具有拱内收缩应力大，同时拱架、模板材料用量大，费工多，工期较长等缺点；第三、钢筋混凝土板拱具有混凝土收缩应力大，拱架、模板、钢筋绑扎、混凝土浇筑工程量较大等缺点。近些年钢管混凝土结构以其优良的性能大量被用于拱桥的建造当中。利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用，即钢管对核心混凝土的约束作用，使得混凝土的抗压强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善。同时，核心混凝土的存在又对钢管有很好的支承作用，可以提高钢管抵抗局部失稳的能力，避免或延缓钢壁板发生局部屈曲，从而保证其材料性能的充分发挥。另外，在钢管混凝土拱圈的施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板，既节省模板费用，又能加快施工进度。但目前钢管混凝土结构应用于板拱桥建造中的实例非常少。因此，如何将钢管混凝土结构应用于板拱桥建造中，是我们需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种PBL(PerfobondLeiste，中文解释：开孔板)加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法，解决了现有技术中圬工和钢筋混凝土板拱施工程序繁琐，拱内收缩应力大的问题。本专利技术结构简单，设计合理，施工方便，力学性能优越，施工质量易控制。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，包括由至少一个拱节段拼装组成的主拱，拱节段包括矩形的钢箱，在钢箱的顶板、底板以及边腹板内壁上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋，钢箱内填充有混凝土。更进一步地，本专利技术的特点还在于：钢箱内设有若干个中腹板，中腹板上开有若干个第一通孔，中腹板的上、下端面分别与钢箱的顶板和底板连接，钢箱内部通过中腹板分为若干个腔室，若干个腔室内均填充有混凝土。若干个第一通孔位于中腹板的中轴线上，若干个第一通孔的形状以及大小相同；中腹板所承受的力越大时，相邻两个第一通孔之间的间距越小。或者，钢箱内设有若干个中腹板，中腹板为实心板，中腹板上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋，中腹板的上、下端面分别与钢箱的顶板和底板连接，钢箱内部通过中腹板分为若干个腔室，相邻两个腔室中的一个腔室内填充混凝土，则另一个腔室为空腔。位于主拱拱顶处的拱节段的各个腔室内均设置有第一横隔板，第一横隔板为实心板，第一横隔板分别与钢箱的顶板、底板以及相邻两个中腹板连接，或者第一横隔板分别与钢箱的顶板、底板、边腹板以及中腹板连接。位于主拱其余位置处的拱节段的各个腔室内均设置有若干个第二横隔板，第二横隔板的中部开有圆角四边形孔，第二横隔板分别与钢箱的顶板、底板以及相邻两个中腹板连接，或者第二横隔板分别与钢箱的顶板、底板、边腹板以及中腹板连接。第一横隔板和第二横隔板的四个边角均设有1/4圆弧的过焊圆弧孔。PBL加劲肋垂直于与其连接的顶板、底板或边腹板。PBL加劲肋的中轴线上开设有若干个第二通孔，若干个第二通孔的形状以及大小相同。钢箱呈扁平状，钢箱的长度大于高度。中腹板、第一横隔板、第二横隔板以及PBL加劲肋均为钢板。混凝土为自密实微膨胀收缩补偿混凝土。主拱的线形为抛物线或悬链线，主拱与桥面之间通过立柱连接。本专利技术还提供了一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱的施工方法，包括以下步骤：a、将主拱划分为至少一个拱节段，根据划分后的拱节段结构和尺寸加工顶板、底板、边腹板、中腹板、PBL加劲肋、第一横隔板以及第二横隔板，焊接成为拱节段，然后对拱节段进行涂装、编号存放；b、将拱节段运送至桥位处，将各个拱节段按照主拱的安装线形进行连接，完成主拱钢结构的施工；c、采用泵送顶升工艺，从主拱的两个拱脚对称泵送自密实微膨胀收缩补偿混凝土至拱顶；d、自密实微膨胀收缩补偿混凝土的强度达到设计要求后，对立柱进行施工，最后对桥面结构进行施工。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供的一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，用钢箱代替传统钢筋网，不仅使结构承载力提高，同时钢箱可以兼作模板，使施工方便、快速。同时PBL加劲肋的增设提高了核心混凝土的抗压强度，增强了钢箱壁板的稳定性；再者PBL加劲肋充当了剪力件的作用，PBL加劲肋的开孔可以使混凝土与加劲肋充分接触，使钢箱与混凝土连成整体，提高了钢与混凝土的组合作用，PBL加劲肋的布设方式灵活，且使用效果好，能有效解决钢箱与混凝土脱空病害、使用寿命较短等实际问题。具有结构简单、自重较轻、设计合理、力学性能优越、结构性价比高的优点，具有良好的应用前景。进一步地，钢箱内填充自密实微膨胀收缩补偿混凝土，混凝土施工无须振捣，混凝土收缩应力较小，混凝土施工质量高。本专利技术提供的一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱的施工方法，根据主拱的结构和尺寸加工各个部件，将各个部件连接成拱节段，再将若干个拱节段拼接成主拱，用钢箱代替传统钢筋网，不仅使结构承载力提高，同时钢箱可以兼作模板，使施工方便、快速，成本较低。同时，通过从主拱的两个拱脚对称泵送混凝土至拱顶，施工质量易控制。附图说明图1为拱桥的结构示意图；图2为拱桥的A-A剖视图；图3为第一种实施方式的主拱的横断面图；图4为图2的B-B截面剖视图；图5为中腹板的结构示意图；图6为第二横隔板的横断面图；图7为第一横隔板的横断面图；图8为第二横隔板的结构示意图；图9为第一横隔板的结构示意图；图10为第二种实施方式的主拱的横断面图。图中，1-1为拱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，其特征在于，包括由至少一个拱节段(1‑1)拼装组成的主拱(6)，拱节段(1‑1)包括矩形的钢箱，在钢箱的顶板(1‑2)、底板(1‑3)以及边腹板(1‑4)内壁上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋(2)，钢箱内填充有混凝土(1‑5)。

【技术特征摘要】
1.一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，其特征在于，包括由至少一个拱节段(1-1)拼装组成的主拱(6)，拱节段(1-1)包括矩形的钢箱，在钢箱的顶板(1-2)、底板(1-3)以及边腹板(1-4)内壁上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋(2)，钢箱内填充有混凝土(1-5)。2.根据权利要求1所述的PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，其特征在于，钢箱内设有若干个中腹板(3)，中腹板(3)上开有若干个第一通孔(5)，中腹板(3)的上、下端面分别与钢箱的顶板(1-2)和底板(1-3)连接，钢箱内部通过中腹板(3)分为若干个腔室，若干个腔室内均填充有混凝土(1-5)。3.根据权利要求2所述的PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，其特征在于，若干个第一通孔(5)位于中腹板(3)的中轴线上，若干个第一通孔(5)的形状以及大小相同；中腹板(3)所承受的力越大，相邻两个第一通孔(5)之间的间距越小。4.根据权利要求1所述的PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，其特征在于，钢箱内设有若干个中腹板(3)，中腹板(3)为实心板，中腹板(3)上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋(2)，中腹板(3)的上、下端面分别与钢箱的顶板(1-2)和底板(1-3)连接，钢箱内部通过中腹板(3)分为若干个腔室，相邻两个腔室中的一个腔室内填充混凝土(1-5)，则另一个腔室为空腔。5.根据权利要求2或4所述的PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，其特征在于，位于主拱(6)拱顶处的拱节段(1-1)的各个腔室内均设置有第一横隔板(9)，第一横隔板(9)为实心板，第一横隔板(9)分别与钢箱的顶板(1-2)、底板(1-3)以及相邻两个中腹板(3)连接，或者第一横隔板(9)分别与钢箱的顶板(1-2)、底板(1-3)、边腹板(1-4)以及中腹板(3)连接；位于主拱(6)其余位置处的拱节段(1-1)的各个腔室内均设置有若干个第二横隔板(10)，第二横隔板(10)的中部开有圆角四边形孔(11)，第二横隔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永健，张国靖，韩连涛，姜磊，杨茂，曹忠良，王康宁，奉思东，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61