刚构桥结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种刚构桥结构及施工方法，其中，刚构桥结构包括桥墩、钢梁和混凝土桥面板，桥墩为竖向预应力桥墩且包括混凝土桥墩主体和钢套筒，钢套筒套设在混凝土桥墩主体的上部；钢梁包括顶板、底板和连接在顶板和底板之间的腹板，钢梁的底板固定在桥墩的顶部且与钢套筒的顶端焊接连接，钢梁的正弯矩区的顶板上布置有多个第一普通栓钉，钢梁的负弯矩区的顶板上布置有多个抗拔不抗剪栓钉；混凝土桥面板浇筑固定在顶板上，顶板上的第一普通栓钉和抗拔不抗剪栓钉埋设在混凝土桥面板内，与混凝土桥面板形成组合作用。该刚构桥无开裂问题、质量轻、结构刚度和承载能力大、跨越能力大，且施工周期短，施工难度低。

Structure and construction method of rigid frame bridge

【技术实现步骤摘要】
刚构桥结构及施工方法
本专利技术涉及结构工程
，特别涉及一种刚构桥结构及施工方法。
技术介绍
如图1所示，为典型刚构桥结构体系，由基础100、桥墩200和主梁300组成，刚构桥最大的特点在于，主梁300和桥墩200采用固接节点(如图1中I处)的形式连接，因此，桥墩200参与主梁300的受力中，抵抗主梁300所承受的各类荷载，这样做的优势在于，桥墩200参与主梁300的受力能够为主梁300提供额外的刚度，分担主梁300的内力，因此刚构桥相比传统纯梁式结构具有更大的跨越能力。相比于其他梁式桥，刚构桥桥墩200的力学性能更为明显地影响着主梁300的力学行为和桥梁结构整体的使用性能。如图2所示，为刚构桥再在典型工况下的内力图，可以看到，由于刚构桥的桥墩200参与主梁300的受力，因此在桥墩200与主梁300的结合部分、桥墩200与基础100的结合部分，桥墩200承受着较大的弯矩，若结构设计不合理，可能导致桥墩200上下两端弯矩过大而引起桥墩混凝土开裂，尤其是墩梁结合部区域，在传统设计中，尤其是中低墩的刚构桥结构体系中，很容易发生开裂。除了墩梁结合部和基础位置的开裂问题，在刚构桥的墩顶存在的非常大的负弯矩，传统刚构桥一般都是采用混凝土结构，为了防止混凝土结构的开裂，刚构桥正负弯矩区，尤其是负弯矩区，配置有大量的预应力钢筋，工程量极大，影响施工周期，增加施工成本。此外，由于传统刚构桥一般都是采用的全混凝土结构体系外加预应力筋控制桥体裂缝，混凝土材料在长期荷载作用下的徐变和收缩、以及预应力筋的松弛，这些因素很可能导致桥梁梁体长期下挠和开裂等问题，影响结构的耐久性，且后期维护养护十分困难。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一方面的一个目的在于提出一种刚构桥结构，刚构桥的桥墩墩底部位、桥墩与钢梁的结合部位和负弯矩区的混凝土桥面板无开裂问题，刚构桥的质量轻、结构刚度和承载能力大、跨越能力大，且施工周期短，施工难度低。根据本专利技术第一方面实施例的刚构桥结构，包括：桥墩，所述桥墩为竖向预应力桥墩且包括混凝土桥墩主体和钢套筒，所述钢套筒套设在所述混凝土桥墩主体的上部且所述钢套筒的顶端与所述混凝土桥墩主体的顶端平齐；钢梁，所述钢梁包括顶板、底板和连接在所述顶板和所述底板之间的腹板，所述钢梁的底板固定在所述桥墩的顶部且与所述钢套筒的顶端焊接连接，所述钢梁的正弯矩区的所述顶板上布置有多个第一普通栓钉，所述钢梁的负弯矩区的所述顶板上布置有多个抗拔不抗剪栓钉；混凝土桥面板，所述混凝土桥面板浇筑固定在所述顶板上，所述顶板上的所述第一普通栓钉和所述抗拔不抗剪栓钉埋设在所述混凝土桥面板内，与所述混凝土桥面板形成组合作用。根据本专利技术第一方面实施例的刚构桥结构，相比于传统的预应力混凝土刚构桥结构体系，可以避免刚构桥的桥墩墩底部位、桥墩与钢梁的结合部位和负弯矩区的混凝土桥面板的开裂问题，同时，刚构桥的质量更轻、结构刚度和承载能力更大，因此，相比于传统的刚构桥具有很大的跨越能力。另外，本专利技术第一方面实施例的主梁(包括钢梁和混凝土面板)部分不需要施加任何预应力，因此，施工时预应力工程量大大减小，缩短了施工周期，降低了施工难度，而且避免了传统刚构桥后期主梁预应力损失、混凝土收缩徐变引起的长期下挠问题。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述钢梁的截面为箱型截面，所述箱型截面为闭口箱型或开裂箱型。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述腹板为波形钢腹板。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述混凝土桥面板的材料为普通混凝土或者为掺有微膨胀剂的混凝土。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述混凝土桥面板采用直接在所述顶板上现浇施工成型得到的面板，或者所述混凝土桥面板采用在预先铺设在所述顶板上的混凝土预制板上浇筑成型得到的面板。根据本专利技术第一方面的一个实施例，还包括浇筑固定在所述钢梁的负弯矩区的所述底板上的混凝土层，所述钢梁的负弯矩区的所述底板上布置有多个第二普通栓钉，所述第二普通栓钉埋设在所述混凝土层内，与所述混凝土层形成组合作用。根据本专利技术第一方面进一步的实施例，所述桥墩还包括预应力筋，所述预应力筋竖向贯穿在所述混凝土桥墩中且所述预应力筋的上端伸出所述混凝土桥墩主体的顶端并穿过所述钢梁的负弯矩区的所述底板，锚固在所述底板上的所述混凝土层内。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述钢套筒的内壁上布置有多个第三普通栓钉，所述第三普通栓钉埋设在所述混凝土桥墩主体内。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述钢套筒的长度为所述混凝土桥墩主体的高度的一半。本专利技术第二方面还提供了一种根据本专利技术第一方面任意一个实施例的刚构桥结构的施工方法。根据本专利技术第二方面的施工方法，包括如下施工步骤：现场桥墩施工：现场浇筑所述混凝土桥墩主体的下半部分，定位安装所述钢套筒，以所述钢套筒为所述混凝土桥墩主体的上半部分的施工模板，浇筑所述混凝土桥墩主体的上板半部分；工厂准备钢梁：在工厂，在正弯矩区的所述钢梁的所述顶板上布置多个所述第一普通栓钉、在负弯矩区的所述钢梁的所述顶板上布置多个所述抗拔不抗剪栓钉。现场安装钢梁：在现场悬拼安装正弯矩区的所述钢梁和负弯矩区的所述钢梁，并将所述桥墩墩顶处的负弯矩区的所述钢梁的底板与所述钢套筒采用焊接的方式连接，正弯矩区的所述钢梁和负弯矩区的所述钢梁之间的悬拼连接方式采用高强螺栓连接或者焊接；浇筑混凝土桥面：待所述钢梁安装完成后，先浇筑正弯矩区的所述混凝土桥面板，再浇筑负弯矩区的所述混凝土桥面板；张拉桥墩竖向预应力：待所述混凝土桥面板成型后，张拉所述桥墩墩顶竖向预应力，直至所述桥墩墩底处于均匀受压状态，移除施工设备，完成结构施工。根据本专利技术第二方面实施例的施工方法，主梁(包括钢梁和混凝土面板)部分不需要施加任何预应力，因此，施工时预应力工程量大大减小，缩短了施工周期，降低了施工难度，而且避免了传统刚构桥后期主梁预应力损失、混凝土收缩徐变引起的长期下挠问题和开裂问题。通过本专利技术第二方面实施例的施工方法，得到的刚构桥相比于传统的预应力混凝土刚构桥结构体系，可以避免刚构桥的桥墩墩底部位、桥墩与钢梁的结合部位和负弯矩区的混凝土桥面板的开裂问题，同时，刚构桥的质量更轻、结构刚度和承载能力更大，因此，相比于传统的刚构桥具有很大的跨越能力。根据本专利技术第二方面的一个实施例，在所述工厂准备钢梁的步骤中，在负弯矩区的所述钢梁的所述底板上布置多个第二普通栓钉；相应地，在所述现场安装钢梁的步骤中，当负弯矩区的所述钢梁安装好后，在负弯矩区的所述钢梁的底板上浇注所述混凝土层，所述第二普通栓钉埋设在所述混凝土层内，待所述混凝土层成型后，再悬拼后续节段。根据本专利技术第二方面进一步的实施例，在所述现场桥墩施工步骤中，浇筑混凝土桥墩主体的过程中预埋竖向预应力筋；相应地，在所述现场安装钢梁的步骤中，使得所述预应力筋的上端穿过负弯矩区的所述钢梁的底板，以便在负弯矩区的所述钢梁的底板上浇注所述混凝土层时，预埋在所述混凝土层内。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为现有技术的刚构桥结构的示意图。图2是图1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚构桥结构，其特征在于，包括：桥墩，所述桥墩为竖向预应力桥墩且包括混凝土桥墩主体和钢套筒，所述钢套筒套设在所述混凝土桥墩主体的上部且所述钢套筒的顶端与所述混凝土桥墩主体的顶端平齐；钢梁，所述钢梁包括顶板、底板和连接在所述顶板和所述底板之间的腹板，所述钢梁的底板固定在所述桥墩的顶部且与所述钢套筒的顶端焊接连接，所述钢梁的正弯矩区的所述顶板上布置有多个第一普通栓钉，所述钢梁的负弯矩区的所述顶板上布置有多个抗拔不抗剪栓钉；混凝土桥面板，所述混凝土桥面板浇筑固定在所述顶板上，所述顶板上的所述第一普通栓钉和所述抗拔不抗剪栓钉埋设在所述混凝土桥面板内，与所述混凝土桥面板形成组合作用。

【技术特征摘要】
1.一种刚构桥结构，其特征在于，包括：桥墩，所述桥墩为竖向预应力桥墩且包括混凝土桥墩主体和钢套筒，所述钢套筒套设在所述混凝土桥墩主体的上部且所述钢套筒的顶端与所述混凝土桥墩主体的顶端平齐；钢梁，所述钢梁包括顶板、底板和连接在所述顶板和所述底板之间的腹板，所述钢梁的底板固定在所述桥墩的顶部且与所述钢套筒的顶端焊接连接，所述钢梁的正弯矩区的所述顶板上布置有多个第一普通栓钉，所述钢梁的负弯矩区的所述顶板上布置有多个抗拔不抗剪栓钉；混凝土桥面板，所述混凝土桥面板浇筑固定在所述顶板上，所述顶板上的所述第一普通栓钉和所述抗拔不抗剪栓钉埋设在所述混凝土桥面板内，与所述混凝土桥面板形成组合作用。2.根据权利要求1所述的刚构桥结构，其特征在于，所述钢梁的截面为箱型截面，所述箱型截面为闭口箱型或开裂箱型。3.根据权利要求1所述的刚构桥结构，其特征在于，所述腹板为波形钢腹板。4.根据权利要求1所述的刚构桥结构，其特征在于，所述混凝土桥面板的材料为普通混凝土或者为掺有微膨胀剂的混凝土。5.根据权利要求1所述的刚构桥结构，其特征在于，所述混凝土桥面板采用直接在所述顶板上现浇施工成型得到的面板，或者所述混凝土桥面板采用在预先铺设在所述顶板上的混凝土预制板上浇筑成型得到的面板。6.根据权利要求1所述的刚构桥结构，其特征在于，还包括浇筑固定在所述钢梁的负弯矩区的所述底板上的混凝土层，所述钢梁的负弯矩区的所述底板上布置有多个第二普通栓钉，所述第二普通栓钉埋设在所述混凝土层内，与所述混凝土层形成组合作用。7.根据权利要求6所述的刚构桥结构，其特征在于，所述桥墩还包括预应力筋，所述预应力筋竖向贯穿在所述混凝土桥墩中且所述预应力筋的上端伸出所述混凝土桥墩主体的顶端并穿过所述钢梁的负弯矩区的所述底板，锚固在所述底板上的所述混凝土层内。8.根据权利要求1所述的刚构桥结构，其特征在于，所述钢套筒的内壁上布置有多个第三普通栓钉，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂建国，庄亮东，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11