一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法，该钢桁组合梁结构包括由上至下依次布设的混凝土板、钢梁顶板和钢梁底板，所述钢梁顶板和钢梁底板之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆和多个倾斜钢弦杆，所述支撑机构内设置有预应力钢筋；该施工方法对任一所述桥梁节段的施工过程如下步骤：一、施工前准备；二、钢桁结构的组装与吊装；三、混凝土板的安装；四、现浇混凝土及铺设纵向钢筋；五、转向板和预应力钢筋的安装，多次重复步骤一至步骤三，直至完成所施工桥梁的全部施工过程。本发明专利技术简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题。

An assembled external prestressed steel truss composite beam structure and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法
本专利技术属于桥梁施工
，尤其是涉及一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法。
技术介绍
钢混组合梁中的混凝土和钢梁的连接主要是通过钢梁上的抗剪连接件来实现的，但是常规意义上的抗剪连接件存在着疲劳失效的问题，而且抗剪连接件的失效问题会由局部扩大到整个组合梁，严重时可能还会导致钢主梁的更换问题。钢混组合梁可以很好地发挥钢材的抗拉性能以及混凝土的抗压性能，但是在连续梁的负弯矩区却绕不开钢材受压和混凝土板受拉的现象，在充分利用钢混组合梁的优势时，两者的缺点也会暴露无疑。因此，现如今缺少一种设计合理的装配式体外预应力钢桁组合梁结构及其施工方法，装配式钢混组合梁简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其结构简单、设计合理且效果好，不需要安装抗剪连接件，简化了施工，且克服钢混组合梁抗剪连接件的疲劳问题以及钢混组合梁负弯矩区受力的问题，以使桥梁的结构具有耐久性和受力均匀等特性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：包括多个沿桥梁纵向延伸长度方向由前至后布设的桥梁节段，多个所述桥梁节段的结构均相同，每个所述桥梁节段均包括由上至下依次布设的混凝土板、钢梁顶板和钢梁底板，所述钢梁顶板和钢梁底板之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆和多个连接于两个端部钢弦杆之间的倾斜钢弦杆，两个端部钢弦杆对称设置在钢梁顶板和钢梁底板的两端，所述支撑机构位于两个端部钢弦杆之间，所述支撑机构内设置有预应力钢筋；所述混凝土板上设置有U形槽，所述U形槽沿混凝土板的长度方向布设，且U形槽沿宽度方向的中心线与混凝土板沿宽度方向的中心线重合，所述U形槽内设置有多个纵向钢筋，所述纵向钢筋沿U形槽的长度方向布设，所述U形槽内沿U形槽的长度方向设置有多个对纵向钢筋固定的U型螺栓，所述U型螺栓穿过钢梁顶板的端部套设有螺母。上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述钢梁顶板的底部设置有上突出棱条，所述上突出棱条沿钢梁顶板的长度方向布设，所述上突出棱条位于钢梁顶板的宽度方向的中心，所述钢梁底板的上表面设置有下突出棱条，所述下突出棱条沿钢梁底板的长度方向布设，所述下突出棱条位于钢梁底板的宽度方向的中心,所述端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的上端焊接在上突出棱条上，所述端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的下端焊接在下突出棱条上。上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述支撑机构的数量为两组，所述预应力钢筋的数量为两个，两个所述预应力钢筋分别穿设在两组所述支撑机构内，两组支撑机构关于钢梁顶板和钢梁底板沿宽度方向对称布设，且每组支撑机构包括多个沿钢梁顶板和钢梁底板长度方向布设的转向板，所述预应力钢筋穿设在多个转向板内。上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述转向板上设置有沿转向板长度方向布设的矩形安装孔，所述预应力钢筋穿过矩形安装孔，所述矩形安装孔的两侧设置有多组固定孔，所述固定孔沿矩形安装孔的长度方向布设，每组固定孔包括两个对称布设的圆孔。上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：多个所述转向板分别为左端转向板、中间转向板和右端转向板，中间转向板的数量为多个，所述中间转向板设置有转向块，所述转向块上焊接有螺栓，所述螺栓穿出圆孔的端部设置有锁紧螺母，所述转向块的底部贴合预应力钢筋，所述预应力钢筋的两端穿出所述左端转向板和所述右端转向板，且所述预应力钢筋的两端锚固有锚具。上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述端部钢弦杆包括第一钢弦杆、设置在第一钢弦杆上部的上端部焊接片和设置在第一钢弦杆下部的下端部焊接片，所述上端部焊接片和下端部焊接片均包括两个对称布设的矩形弧状焊接片，两个所述矩形弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述矩形弧状焊接片之间的间隙由靠近第一钢弦杆至远离第一钢弦杆逐渐减小。上述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：相邻两个倾斜钢弦杆之间的夹角为钝角，倾斜钢弦杆包括第二钢弦杆、设置在第二钢弦杆上部的上焊接片和设置在第二钢弦杆下部的下焊接片，所述上焊接片和下焊接片均包括两个对称布设的变截面弧状焊接片，两个所述变截面弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述变截面弧状焊接片之间的间隙由靠近第二钢弦杆至远离第二钢弦杆逐渐减小，且所述变截面弧状焊接片由靠近第二钢弦杆至远离第二钢弦杆的宽度逐渐减小。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好的装配式体外预应力钢桁组合梁结构施工方法，其特征在于，沿桥梁纵向延伸方向由前至后分多个桥梁节段对所施工桥梁进行施工，并且多个桥梁节段的施工方法均相同，其中，对任一个所述桥梁节段的施工过程如下：步骤一、施工前准备：步骤101、预制混凝土板；其中，混凝土板上设置有U形槽，U形槽沿混凝土板的长度方向布设，且U形槽沿宽度方向的中心线与混凝土板沿宽度方向的中心线重合；步骤102、预制钢梁顶板和钢梁底板，并在钢梁顶板上焊接上突出棱条，在钢梁底板上焊接下突出棱条；其中，所述上突出棱条沿钢梁顶板的长度方向布设，所述上突出棱条位于钢梁顶板的宽度方向的中心，所述下突出棱条沿钢梁底板的长度方向布设，所述下突出棱条位于钢梁底板的宽度方向的中心；步骤103、预制端部钢弦杆和倾斜钢弦杆；步骤104、预制转向板；其中，所述转向板上设置有沿转向板长度方向布设的矩形安装孔，所述矩形安装孔的两侧设置有多组圆孔，所述圆孔沿矩形安装孔的长度方向布设，每组圆孔包括两个对称布设的圆孔；步骤105、预制转向块，并在转向块上焊接螺栓；步骤二、钢桁结构的组装与吊装：步骤201、在钢梁底板上的下突出棱条上与端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的下端焊接；其中，端部钢弦杆的数量为两个，两个端部钢弦杆对称设置在钢梁底板的两端，且倾斜钢弦杆的数量为多个，相邻两个倾斜钢弦杆之间的夹角为钝角；步骤202、吊装钢梁顶板，以使钢梁顶板上的上突出棱条靠近钢弦杆和倾斜钢弦杆，并将端部钢弦杆和倾斜钢弦杆的上端与钢梁顶板上的上突出棱条焊接，完成钢桁结构的组装；步骤203、采用架梁机吊装组装好的钢桁结构至相邻两个桥梁桥墩上安装；步骤三、混凝土板的安装：步骤301、采用架梁机吊装混凝土板至钢梁顶板上；其中，U形槽上的第一螺栓孔与钢梁顶板上的第二螺栓孔对齐；步骤302、将U型螺栓穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔，并在U型螺栓穿过钢梁顶板的端部套设有螺母；其中，U型螺栓的数量为多个，多个U型螺栓沿纵向钢筋的长度方向布设，U型螺栓的顶部低于混凝土板的上表面；步骤四、现浇混凝土及铺设纵向钢筋：步骤401、在U形槽内现浇混凝土，直至现浇混凝土的表面低于U型螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：包括多个沿桥梁纵向延伸长度方向由前至后布设的桥梁节段，多个所述桥梁节段的结构均相同，每个所述桥梁节段均包括由上至下依次布设的混凝土板(1)、钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)，所述钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆(5)和多个连接于两个端部钢弦杆(5)之间的倾斜钢弦杆(18)，两个端部钢弦杆(5)对称设置在钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)的两端，所述支撑机构位于两个端部钢弦杆(5)之间，所述支撑机构内设置有预应力钢筋(9)；/n所述混凝土板(1)上设置有U形槽(1-1)，所述U形槽(1-1)沿混凝土板(1)的长度方向布设，且U形槽(1-1)沿宽度方向的中心线与混凝土板(1)沿宽度方向的中心线重合，所述U形槽(1-1)内设置有多个纵向钢筋(7)，所述纵向钢筋(7)沿U形槽(1-1)的长度方向布设，所述U形槽(1-1)内沿U形槽(1-1)的长度方向设置有多个对纵向钢筋(7)固定的U型螺栓(2)，所述U型螺栓(2)穿过钢梁顶板(3)的端部套设有螺母(2-1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：包括多个沿桥梁纵向延伸长度方向由前至后布设的桥梁节段，多个所述桥梁节段的结构均相同，每个所述桥梁节段均包括由上至下依次布设的混凝土板(1)、钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)，所述钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)之间设置有桁架机构和支撑机构，所述桁架机构包括两个端部钢弦杆(5)和多个连接于两个端部钢弦杆(5)之间的倾斜钢弦杆(18)，两个端部钢弦杆(5)对称设置在钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)的两端，所述支撑机构位于两个端部钢弦杆(5)之间，所述支撑机构内设置有预应力钢筋(9)；
所述混凝土板(1)上设置有U形槽(1-1)，所述U形槽(1-1)沿混凝土板(1)的长度方向布设，且U形槽(1-1)沿宽度方向的中心线与混凝土板(1)沿宽度方向的中心线重合，所述U形槽(1-1)内设置有多个纵向钢筋(7)，所述纵向钢筋(7)沿U形槽(1-1)的长度方向布设，所述U形槽(1-1)内沿U形槽(1-1)的长度方向设置有多个对纵向钢筋(7)固定的U型螺栓(2)，所述U型螺栓(2)穿过钢梁顶板(3)的端部套设有螺母(2-1)。


2.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述钢梁顶板(3)的底部设置有上突出棱条(16)，所述上突出棱条(16)沿钢梁顶板(3)的长度方向布设，所述上突出棱条(16)位于钢梁顶板(3)的宽度方向的中心，所述钢梁底板(4)的上表面设置有下突出棱条(10)，所述下突出棱条(10)沿钢梁底板(4)的长度方向布设，所述下突出棱条(10)位于钢梁底板(4)的宽度方向的中心,所述端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)的上端焊接在上突出棱条(16)上，所述端部钢弦杆(5)和倾斜钢弦杆(18)的下端焊接在下突出棱条(10)上。


3.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述支撑机构的数量为两组，所述预应力钢筋(9)的数量为两个，两个所述预应力钢筋(9)分别穿设在两组所述支撑机构内，两组支撑机构关于钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)沿宽度方向对称布设，且每组支撑机构包括多个沿钢梁顶板(3)和钢梁底板(4)长度方向布设的转向板(6)，所述预应力钢筋(9)穿设在多个转向板(6)内。


4.按照权利要求3所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述转向板(6)上设置有沿转向板(6)长度方向布设的矩形安装孔(13)，所述预应力钢筋(9)穿过矩形安装孔(13)，所述矩形安装孔(13)的两侧设置有多组固定孔，所述固定孔沿矩形安装孔(13)的长度方向布设，每组固定孔包括两个对称布设的圆孔(12)。


5.按照权利要求3所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：多个所述转向板(6)分别为左端转向板、中间转向板和右端转向板，中间转向板的数量为多个，所述中间转向板设置有转向块(14)，所述转向块(14)上焊接有螺栓(15)，所述螺栓(15)穿出圆孔(12)的端部设置有锁紧螺母(19)，所述转向块(14)的底部贴合预应力钢筋(9)，所述预应力钢筋(9)的两端穿出所述左端转向板和所述右端转向板，且所述预应力钢筋(9)的两端锚固有锚具(17)。


6.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：所述端部钢弦杆(5)包括第一钢弦杆(5-1)、设置在第一钢弦杆(5-1)上部的上端部焊接片(5-3)和设置在第一钢弦杆(5-1)下部的下端部焊接片(5-2)，所述上端部焊接片(5-3)和下端部焊接片(5-2)均包括两个对称布设的矩形弧状焊接片，两个所述矩形弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述矩形弧状焊接片之间的间隙由靠近第一钢弦杆(5-1)至远离第一钢弦杆(5-1)逐渐减小。


7.按照权利要求1所述的一种装配式体外预应力钢桁组合梁结构，其特征在于：相邻两个倾斜钢弦杆(18)之间的夹角为钝角，倾斜钢弦杆(18)包括第二钢弦杆(18-1)、设置在第二钢弦杆(18-1)上部的上焊接片(18-3)和设置在第二钢弦杆(18-1)下部的下焊接片(18-2)，所述上焊接片(18-3)和下焊接片(18-2)均包括两个对称布设的变截面弧状焊接片，两个所述变截面弧状焊接片之间设置有间隙，两个所述变截面弧状焊接片之间的间隙由靠近第二钢弦杆(18-1)至远离第二钢弦杆(18-1)逐渐减小，且所述变截面弧状焊接片由靠近第二钢弦杆(18-1)至远离第二钢弦杆(18-1)的宽度逐渐减小。


8.一种对如权利要求1所述装配式体外预应力钢桁组合梁结构进行施工的方法，其特征在于，沿桥梁纵向延伸方向由前至后分多个桥梁节段对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岗，冯玉良，万豪，张永飞，郑小博，贺拴海，周敉，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61