專利名稱：一種波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁及施工方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬 于公路和鐵路的橋梁技術(shù)領域，主要涉及的是一種波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁及施工方法。
背景技術(shù)：
波形鋼腹板預應力混凝土箱梁作為一種新型的鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)，充分利用了混凝土抗壓、波形鋼腹板抗剪屈服強度高的優(yōu)點，有效地將鋼、混凝土兩種材料結(jié)合起來，提高了材料的使用效率，是一種經(jīng)濟、合理、高效的結(jié)構(gòu)形式。本申請人已申請的“一種波形鋼腹板預應力混凝土連續(xù)箱梁”(專利號ZL201120098134. 3)與現(xiàn)有的支架或懸臂現(xiàn)澆和預制安裝這兩種常用施工方法比較，既具有波形腹板預應力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)優(yōu)點，又能夠有效克服上述現(xiàn)澆及預制波形鋼腹板預應力混凝土箱梁遇到的問題，具有受力性能好、材料利用率高、施工簡便快捷、經(jīng)濟效益顯著的特點。但是，上述預制工字梁單元通常采用后張法施加體內(nèi)預應力，成為有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)。雖然這種施工方法所需設備簡單，錨具埋于結(jié)構(gòu)中，不需要張拉臺座，生產(chǎn)靈活，適用于大型構(gòu)件的現(xiàn)場施工。但其成孔、穿束、壓漿工藝繁雜，施工期相對稍長，并可能出現(xiàn)堵孔、壓漿不實、預應力失控等問題而影響施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的耐久性。有粘結(jié)預應力混凝土由于粘結(jié)阻力的作用使得預應力鋼筋拉應力降低，導致混凝土壓應力降低，錨具永久埋于結(jié)構(gòu)內(nèi)不能重復利用，影響了材料利用率。若壓漿工藝不當，潮氣侵入，可能造成預應力鋼材銹蝕甚至斷裂，造成預應力混凝土連續(xù)梁橋承載力不足、裂縫及持續(xù)下?lián)?。預應力鋼筋一經(jīng)張拉錨固完成，將受到錨固體系失效的威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁及施工方法。它既具有波形腹板預應力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)優(yōu)點，又能夠有效克服上述現(xiàn)澆、預制、后張法施工的波形鋼腹板預應力混凝土箱梁遇到的問題，在受力性能、材料利用率、施工簡捷、經(jīng)濟效益、后期維護、耐久性等方面更具顯著優(yōu)勢。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是一種波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁，將多個波形鋼腹板先張法預應力混凝土預制工字梁單元架設安裝到墩臺上后，將相鄰兩個波形鋼腹板先張法預應力混凝土工字梁單元的預制混凝土頂板、預制混凝土底板、預制混凝土橫梁或橫隔板的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，由相鄰預制混凝土頂板之間的現(xiàn)澆混凝土頂板、相鄰預制混凝土底板之間的現(xiàn)澆混凝土底板，相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板之間的現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板連接后形成閉合箱梁，將相鄰兩孔閉合箱梁之間通過澆筑現(xiàn)澆混凝土縱梁連接，形成連續(xù)箱梁，在所述預制工字梁單元底板體內(nèi)設有先張法預應力筋，在所述閉合箱梁的現(xiàn)澆混凝土頂板內(nèi)設置有墩頂負彎矩預應力筋。本發(fā)明在所述閉合箱梁的箱內(nèi)設置體外預應力筋。
本發(fā)明所述的工字梁單元主要由波形鋼腹板、上連接件、下連接件、預制混凝土頂板、預制混凝土底板及底板體內(nèi)先張法預應力筋構(gòu)成，上連接件位于波形鋼腹板的上端，包埋于預制混凝土頂板中；下連接件位于波形鋼腹板的下端，包埋于預制混凝土底板內(nèi)；波形鋼腹板的兩端直接包埋于預制混凝土橫梁中；在預制混凝土頂板、預制混凝土底板、預制混凝土橫梁或橫隔板內(nèi)均埋設有并向相應截面外伸出的縱、橫向連接鋼筋。本發(fā)明所述的先張法預應力筋是在先張法張拉臺座上方預定位置設置張拉底板體內(nèi)預應力筋，并將其臨時錨固在臺座端部或鋼模上，在臺座上安裝模板、支架，將波形鋼腹板安裝定位，綁扎頂、底板鋼筋，待混凝土強度達到設計放張強度后，放松剪斷底板預應力筋制得。本發(fā)明制作上述波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁的施工方法是將多個工字梁單元架設安裝于橋梁墩臺上后，將橫橋向相鄰兩個工字梁單元兩兩連成箱梁，其后將縱橋向兩孔箱梁連成連續(xù)梁；將橫橋向相鄰兩個預制工字梁單元的預制混凝土頂板、預制混凝土底板、預制橫梁或橫隔板的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，通過 在相鄰預制混凝土頂板之間澆筑現(xiàn)澆混凝土頂板、在相鄰預制混凝土底板之間澆筑現(xiàn)澆混凝土底板，在相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板之間澆筑現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板，連接后即形成閉合箱梁；安裝連續(xù)墩處永久支座，現(xiàn)澆兩跨縱向濕接縫形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，張拉并錨固現(xiàn)澆混凝土頂板內(nèi)的墩頂負彎矩預應力筋，或是張拉并錨固閉合箱梁內(nèi)的體外預應力筋，或者同時張拉并錨固現(xiàn)澆混凝土頂板內(nèi)的墩頂負彎矩預應力筋和張拉并錨固閉合箱梁內(nèi)的體外預應力筋，將相鄰兩孔閉合箱梁之間通過澆筑現(xiàn)澆混凝土縱梁連接，拆除臨時支座，進行體系轉(zhuǎn)換，形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述橫橋向可由單個或多個閉合箱梁構(gòu)成。
本發(fā)明采用了將波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁先“化整為零”，再“化零為整”的施工方式，較現(xiàn)有技術(shù)具有下述優(yōu)點
(1) 先張法預應力混凝土梁便于工廠化預制，與后張梁相比，具有受力性能好、工序簡捷、工期短、節(jié)省材料、維修養(yǎng)護量少、經(jīng)濟、耐久性好等優(yōu)點，雖增加了預制場張拉臺座端部錨固體系的工程量，卻可以省去成孔、穿束、壓漿、錨具等工藝和設備，避免了可能出現(xiàn)的堵孔、壓漿不實、預應力失控、錨固體系失效等問題，且錨固體系可以重復利用，特別是長線臺座法更適合大規(guī)模預制加工，經(jīng)濟效益更優(yōu)。⑵ 工字梁單元經(jīng)過縱、橫向現(xiàn)澆混凝土連接，形成連續(xù)整體閉合箱梁，斷面剛度相對較大，具有承載能力高、變形小、行車舒適的優(yōu)點。(3) 波形鋼腹板預應力混凝土連續(xù)箱梁橋二期恒載和活載由形成的箱梁承擔，預制工字梁僅需承擔結(jié)構(gòu)自重和施工荷載，故每片工字梁截面尺寸小，安裝重量輕，常規(guī)施工設備就能滿足安裝要求。相應又擴大了波形鋼腹板預應力混凝土箱梁跨徑適用范圍，具有獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。(4) 結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件工字梁采用預制，通過現(xiàn)澆連接形成整體箱梁，實現(xiàn)了將波形鋼腹板先張法預應力混凝土箱梁化整為零施工，擴大了預制安裝施工方法的應用范圍，利于工廠化加工，有效保證了施工質(zhì)量，加快了施工進度。(5) 工字梁構(gòu)件采用波形鋼腹板組合結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了鋼材和混凝土材料的使用效率，減少了混凝土量，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟性好。
(6) 如波形鋼腹板先張法工字梁承擔成橋后的全部荷載，則只需采用先張法施工工藝，可取消箱梁內(nèi)的體外預應力筋。省去了體外預應力筋穿束、轉(zhuǎn)向裝置、錨具、張拉、減振等工藝和設備。這樣施工工藝更簡單，經(jīng)濟性更突出。


圖I是本發(fā)明的立面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的仰視平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖I的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明工字梁單元的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、波形鋼腹板，2、上連接件，3、下連接件，4、預制混凝土頂板，5、預制混凝土底板，6、預制混凝土橫梁或橫隔板，7、現(xiàn)澆混凝土頂板，8、現(xiàn)澆混凝土底板，9、現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板，10、現(xiàn)澆混凝土縱梁，11、底板體內(nèi)先張法預應力筋，12、體外預應力筋，13、墩頂負彎矩預應力筋。
具體實施例方式結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的實施例如下，但本發(fā)明不局限于以下實施例。如圖I 4所示一種波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁包括布置在橋橫向和縱向的多個預制工字梁單元。其中，橫向每跨至少二個，縱向至少二跨，這樣要形成二跨單箱單室連續(xù)箱梁最少要四個工字梁，同理可以形成多跨連續(xù)。當橋較寬時，則每跨橫向需要四個以上工字梁構(gòu)成二個以上箱梁。如圖5所示每個工字梁單元主要由波形鋼腹板I、上連接件2、下連接件3、預制混凝土頂板4、預制混凝土底板5、預制混凝土橫梁或橫隔板6、底板體內(nèi)先張法預應力筋11構(gòu)成，上連接件2位于波形鋼腹板I的上端，包埋于預制混凝土頂板4內(nèi)的波形鋼腹板I上段開孔部位，橫向鋼筋從波形鋼腹板I的上段開孔中穿過，以形成混凝土銷，在波形鋼腹板I的兩側(cè)焊接水平鋼板，以阻擋雨水侵蝕波形鋼腹板I埋入混凝土中未涂裝的部分，并兼作混凝土底模，水平鋼板的空隙處焊接焊釘，以加強水平鋼板與混凝土的連接，并在波形鋼腹板I的兩側(cè)焊接縱向加強鋼筋或帶狀鋼板構(gòu)成；也可以由上翼板、雙開孔鋼肋板、橫向鋼筋構(gòu)成，此上翼板為鋼制結(jié)構(gòu)，兩個雙開孔鋼肋板底部沿橋縱向焊接在上翼板頂面上，橫向鋼筋從雙開孔鋼肋板的開孔中穿過。下連接件3位于波形鋼腹板I的下端，包埋于預制混凝土底板5內(nèi)。下連接件3可以是在直接包埋于預制混凝土底板5內(nèi)的波形鋼腹板I底部開孔部位，橫向鋼筋從波形鋼腹板I的開孔中穿過，以形成混凝土銷，并在波形鋼腹板I的兩側(cè)焊接縱向加強鋼筋或帶狀鋼板構(gòu)成；也可以是在波形鋼腹板I下端焊接下翼板，并在下翼板底面下焊接多排焊釘構(gòu)成。波形鋼腹板與混凝土連接部位所設置的上連接件2、下連接件3，起抗剪、抗拉拔作用，對上、下連接件，本發(fā)明不局限于上述構(gòu)造方式，只要能起到連接件所起作用的構(gòu)造方式均可。在波形鋼腹板I兩側(cè)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造需要可設置預制混凝土橫梁或橫隔板6。波形鋼腹板I的兩端可直接包埋于預制混凝土橫梁6中，并在波形鋼腹板I側(cè)面焊接焊釘，也可通過在端部設置連接件包埋于預制混凝土橫梁6中，以增加連接強度。在預制混凝土頂板4、預制混凝土底板5、預制混凝土橫梁或橫隔板6內(nèi)均埋設并向相應截面外伸出的縱、橫向連接鋼筋。在預制工字梁單元底板體內(nèi)設有預應力筋11，該預應力筋11采用先張法施工工藝，可避免后張法施工工藝的不足，有利于預制工字梁單元大規(guī)模工廠化制造和節(jié)約成本，維護少、耐久性好。具體施工工藝是在先張法張拉臺座上方預定位置(即底板預應力筋11的位置)張拉底板預應力筋11，并將其臨時錨固在臺座端部或鋼模上，在臺座上安裝模板、支架，安裝定位波形鋼腹板，綁扎頂、底板鋼筋，波形鋼腹板I通過上連接件2、下連接件3分別與預制混凝土頂板4、預制混凝土底板5、預制橫梁或橫隔板6等澆筑成預制構(gòu)件，待混凝土強度達到設計放張強度后，放松剪斷預應力筋11，形成波形鋼腹板先張法預應力混凝土工字梁單元。將上述多個預制工字梁單元架設安裝于橋梁墩臺上后，將相鄰兩個工字梁單元的預制混凝土頂板4、預制混凝土底板5、預制橫梁或橫隔板6的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件(即現(xiàn)澆混凝土頂板7、現(xiàn)澆混凝土底板8和現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板9)內(nèi)的鋼筋固定連接后(本發(fā)明不局限于上述連接構(gòu)造方式，只要能起到橫向連接所起作用的構(gòu)造方式均可)，由設置在相鄰預制混凝土頂板4之間的現(xiàn)澆混凝土頂板
7、相鄰預制混凝土底板5之間的現(xiàn)澆混凝土底板8，相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板6之間的現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板9橫向連接形成閉合箱梁。在所述閉合箱梁的現(xiàn)澆混凝土頂板7 內(nèi)設置有墩頂負彎矩預應力筋13，也可在箱內(nèi)設置體外預應力筋12。體外預應力筋12和墩頂負彎矩預應力筋13無須同時設置，因為墩頂負彎矩預應力筋比體外預應力筋造價低，首選單獨設置墩頂負彎矩預應力筋13，當其無法滿足受力要求時，可改為僅設置體外預應力筋12 ;也可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力需要，體外預應力筋12和墩頂負彎矩預應力筋13亦可同時設置。上述波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁的施工方法是在先張法張拉臺座上方預定位置設置張拉底板體內(nèi)預應力筋11，并將其臨時錨固在臺座端部或鋼模上，在臺座上安裝模板、支架，將波形鋼腹板I安裝定位，綁扎頂、底板鋼筋，待混凝土強度達到設計放張強度后，放松剪斷底板預應力筋11 (該底板預應力筋11預埋在預制混凝土底板5內(nèi))，形成波形鋼腹板先張法預應力混凝土工字梁。將上述多個工字梁單元架設安裝于橋梁墩臺上后，將橫橋向相鄰兩個工字梁單元兩兩連成箱梁，其后將縱橋向兩孔箱梁連成連續(xù)梁。將橫橋向相鄰兩個預制工字梁單元的預制混凝土頂板4、預制混凝土底板5、預制橫梁或橫隔板6的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，通過在相鄰預制混凝土頂板4之間澆筑現(xiàn)澆混凝土頂板7、在相鄰預制混凝土底板5之間澆筑現(xiàn)澆混凝土底板8，在相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板6之間澆筑現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板9，連接后即形成閉合箱梁。安裝連續(xù)墩處永久支座，現(xiàn)澆兩跨縱向濕接縫形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，張拉并錨固現(xiàn)澆混凝土頂板7內(nèi)的墩頂負彎矩預應力筋13，或是張拉并錨固閉合箱梁內(nèi)的體外預應力筋12，或者同時張拉并錨固現(xiàn)澆混凝土頂板7內(nèi)的墩頂負彎矩預應力筋13和張拉并錨固閉合箱梁內(nèi)的體外預應力筋12，將相鄰兩孔閉合箱梁之間通過澆筑現(xiàn)澆混凝土縱梁10連接，拆除臨時支座，進行體系轉(zhuǎn)換，形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。根據(jù)橋?qū)挷煌靠讟驒M向可由單個或多個閉合箱梁構(gòu)成，箱體間的連接方式和預制工字梁單元間的連接方式基本相同，即將橫橋向相鄰兩個箱梁的預制混凝土頂板4、預制橫梁或橫隔板6的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，通過在相鄰預制混凝土頂板4之間澆筑現(xiàn)澆混凝土頂板7，在相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板6之間澆筑現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板9，從而形成整孔橋梁。
權(quán)利要求
1.一種波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁，將多個波形鋼腹板先張法預應力混凝土預制工字梁單元架設安裝到墩臺上后，將相鄰兩個波形鋼腹板先張法預應力混凝土工字梁單元的預制混凝土頂板(4)、預制混凝土底板(5)、預制混凝土橫梁或橫隔板(6)的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，由相鄰預制混凝土頂板之間的現(xiàn)澆混凝土頂板(7)、相鄰預制混凝土底板(5)之間的現(xiàn)澆混凝土底板(8)，相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板(6)之間的現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板(9)連接后形成閉合箱梁，將相鄰兩孔閉合箱梁之間通過澆筑現(xiàn)澆混凝土縱梁(10)連接，形成連續(xù)箱梁，其特征是在所述預制工字梁單元底板體內(nèi)設有先張法預應力筋(11);在所述閉合箱梁的現(xiàn)澆混凝土頂板(7)內(nèi)設置有墩頂負彎矩預應力筋(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁，其特征是在所述閉合箱梁的箱內(nèi)設置體外預應力筋(12 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁，其特征是所述的工字梁單元主要由波形鋼腹板(I)、上連接件(2)、下連接件(3)、預制混凝土頂板(4)、預制混凝土底板(5)及底板體內(nèi)先張法預應力筋(11)構(gòu)成，上連接件位于波形鋼腹板的上端，包埋于預制混凝土頂板中；下連接件位于波形鋼腹板的下端，包埋于預制混凝土底板內(nèi)；波形鋼腹板的兩端直接包埋于預制混凝土橫梁中；在預制混凝土頂板、預制混凝土底板、預制混凝土橫梁或橫隔板內(nèi)均埋設有并向相應截面外伸出的縱、橫向連接鋼筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁，其特征是所述的先張法預應力筋(11)是在先張法張拉臺座上方預定位置設置張拉底板體內(nèi)預應力筋(11)，并將其臨時錨固在臺座端部或鋼模上，在臺座上安裝模板、支架，將波形鋼腹板(I)安裝定位，綁扎頂、底板鋼筋，待混凝土強度達到設計放張強度后，放松剪斷底板預應力筋(11)制得。
5.一種制作權(quán)利要求I所述波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁的施工方法，其特征是將多個工字梁單元架設安裝于橋梁墩臺上后，將橫橋向相鄰兩個工字梁單元兩兩連成箱梁，其后將縱橋向兩孔箱梁連成連續(xù)梁；將橫橋向相鄰兩個預制工字梁單元的預制混凝土頂板(4)、預制混凝土底板(5)、預制橫梁或橫隔板(6)的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，通過在相鄰預制混凝土頂板(4)之間澆筑現(xiàn)澆混凝土頂板(7)、在相鄰預制混凝土底板(5)之間澆筑現(xiàn)澆混凝土底板(8)，在相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板(6)之間澆筑現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板(9)，連接后即形成閉合箱梁；安裝連續(xù)墩處永久支座，現(xiàn)澆兩跨縱向濕接縫形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，張拉并錨固現(xiàn)澆混凝土頂板(7)內(nèi)的墩頂負彎矩預應力筋(13)，或是張拉并錨固閉合箱梁內(nèi)的體外預應力筋(12)，或者同時張拉并錨固現(xiàn)澆混凝土頂板(7)內(nèi)的墩頂負彎矩預應力筋(13)和張拉并錨固閉合箱梁內(nèi)的體外預應力筋(12)，將相鄰兩孔閉合箱梁之間通過澆筑現(xiàn)澆混凝土縱梁(10)連接，拆除臨時支座，進行體系轉(zhuǎn)換，形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁的施工方法，其特征是所述橫橋向可由單個或多個閉合箱梁構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開的波形鋼腹板先張法預應力混凝土連續(xù)箱梁是將多個波形鋼腹板先張法預應力混凝土預制工字梁單元架設安裝到墩臺上后，將相鄰兩個工字梁單元的預制混凝土頂板、預制混凝土底板、預制混凝土橫梁或橫隔板的橫向鋼筋與對應的現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)鋼筋固定連接后，由相鄰預制混凝土頂板之間的現(xiàn)澆混凝土頂板、相鄰預制混凝土底板之間的現(xiàn)澆混凝土底板，相鄰預制混凝土橫梁或橫隔板之間的現(xiàn)澆混凝土橫梁或橫隔板連接后形成閉合箱梁，將相鄰兩孔閉合箱梁之間通過澆筑現(xiàn)澆混凝土縱梁連接，形成連續(xù)箱梁在所述預制工字梁單元底板體內(nèi)設有先張法預應力筋；在所述閉合箱梁的現(xiàn)澆混凝土頂板內(nèi)設置有墩頂負彎矩預應力筋。
文檔編號E01D2/04GK102691257SQ201210209838
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者樂斐, 樂藝, 吳繼峰, 李華強, 李宏瑾, 李雯, 湯意 申請人:河南省交通規(guī)劃勘察設計院有限責任公司