專利名稱：內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程橋梁技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，以及其施工方法。
背景技術(shù)：
大跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋是目前廣泛采用的橋型，以連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋最為多見，常采用掛籃懸臂澆筑法施工。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種大跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋的立面布置圖，為連續(xù)剛構(gòu)橋，跨中梁高小于位于橋墩06處的支點(diǎn)梁高，底部為箱梁底板01，主梁下緣立面為坦拱形，橋梁采用分段掛籃懸臂現(xiàn)澆工藝施工。其包括跨中合攏段08、邊跨合攏段09、墩頂節(jié)段箱梁011、邊跨現(xiàn)澆段010及掛籃懸臂現(xiàn)澆部分，其中相鄰的跨中合攏段08之間為墩頂節(jié)段箱梁011及掛籃懸臂現(xiàn)澆部分，橋梁兩端為邊跨現(xiàn)澆段010。墩頂節(jié)段箱梁011采用墩頂托架現(xiàn)澆，以后采用掛籃懸臂現(xiàn)澆至跨中合攏段08和邊跨合攏段09側(cè)面處，邊跨現(xiàn)澆段010在支架上現(xiàn)澆完成，再進(jìn)行邊跨合攏段09施工，最后進(jìn)行跨中合攏段08的施工。如圖3至圖5所示，現(xiàn)有技術(shù)這種變截面箱梁橋目前常用的截面形式為單箱單室截面，由于縱向受力需要，梁高由跨中L/2截面向支點(diǎn)截面不斷加大，導(dǎo)致底板01下緣立面成拱形，由跨中向橋墩06處懸臂根部支點(diǎn)方向，箱室凈空加大，梁高加大，底板01逐漸加厚，腹板02在靠近支點(diǎn)截面亦局部加厚，底板01立面縱向為拱形，底板01拱形矢跨比(矢高/主跨跨徑)一般為1/20左右。用于錨固底板索05的鋸齒塊03設(shè)置在腹板02和底板01的結(jié)合轉(zhuǎn)角處，以簡短傳力路線。如圖13至圖16所示，現(xiàn)有技術(shù)中其鋼索縱向布置方式是頂板負(fù)彎矩索水平布置，錨固在靠近腹板02處，腹板索07下彎布置提供一定的向上的抗剪分力，跨中正彎矩底板索05下彎布置在底板01內(nèi)，底板索05錨固在鋸齒塊03上，底板索05下彎布置，底板索05立面為與底板01 —致的拱形，矢跨比(矢高/底板索跨徑)一般亦為1/20左右。因此拱形的底板索05在受拉力時會產(chǎn)生向下的徑向力，錨固端遠(yuǎn)離跨中的底板索05向下的徑向力大。當(dāng)橋梁跨徑增大時，現(xiàn)有技術(shù)是采用增加梁高、加厚底板01、加厚腹板02、增加配置底板索05等措施，而增加梁高、增加配索，下彎底板索05的徑向合力進(jìn)一步加大，這種構(gòu)造不合理導(dǎo)致受力不利的問題，橋的跨徑越大這種問題越嚴(yán)重，制約著該類橋梁的發(fā)展。如圖6至圖12所示為了解決上述問題設(shè)計了一種橋梁即內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋(專利號ZL200610167317. X)，圖2為其立面布置圖，包括構(gòu)成箱梁的底板01及腹板02，在變截面箱梁橋箱梁內(nèi)設(shè)置一斜腿剛架結(jié)構(gòu)，斜腿剛架結(jié)構(gòu)由內(nèi)置縱梁041和內(nèi)置斜腿042組成；內(nèi)置縱梁041設(shè)在箱梁內(nèi)跨中底板01相應(yīng)梁高位置，跨中L/2截面至3L/8截面附近區(qū)段底板01和內(nèi)置縱梁041融為一體，內(nèi)置縱梁041高度和跨中底板01厚度一致；內(nèi)置斜腿042 —端與內(nèi)置縱梁041連為一體,其兩側(cè)與腹板02連為一體，內(nèi)置斜腿042和箱梁底板01平行布置，內(nèi)置斜腿042和底板01徑向距離為支點(diǎn)總梁高H的1/4 1/5，內(nèi)置斜腿042、箱梁底板01和腹板02均采用等截面，厚度均為40 60cm ;箱梁底板Ol下緣線形采用懸連線，矢跨比為1/7 1/9 ;跨中正彎矩底板索05沿內(nèi)置縱梁041水平布置，在底板索05張拉錨固位置的內(nèi)置縱梁041上設(shè)置鋸齒塊03，底板索05張拉錨固端在鋸齒塊03處彎起到箱內(nèi)，底板索05的兩個錨固端對稱張拉并錨固在鋸齒塊03上?，F(xiàn)有專利技術(shù)“內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋及其施工方法”(專利號ZL200610167317.X)的主要缺陷或不足表現(xiàn)在(I)底板索05布置和采用懸臂施工法的大跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋的彎矩包絡(luò)圖(一般為拋物線形)不能完全吻合，存在一定偏差。(2)為降低邊跨墩高節(jié)省造價，提高主跨橋下凈空或克服跨中下?lián)希骺缫话阍O(shè)置雙向2%左右縱坡，在設(shè)置縱坡的橋梁上，為方便設(shè)計施工，一般內(nèi)置縱梁041和橋面平行設(shè)置，底板索05布置在雙向2%左右縱坡上，底板索05存在部分向下的徑向力。(3)不能提供向上的分力，不能平衡二期恒載及車道荷載向下作用力。(4)未提供消除或減小二期恒載引起主梁下?lián)献冃蔚目刂品椒?，主跨合攏后變形不易控制。(5)在主跨設(shè)置雙向縱坡的橋梁上，底板索05向下的徑向力、一期及二期恒載和車道荷載均向下，加劇混凝土收縮徐變效應(yīng)，導(dǎo)致跨中運(yùn)營期一定的持續(xù)下?lián)稀?6)內(nèi)置斜腿042和箱梁底板01平行布置，內(nèi)置斜腿042和底板01徑向距離為支點(diǎn)總梁高H的1/4 1/5，大跨徑橋梁內(nèi)置 縱梁041和內(nèi)置斜腿042間距過大，超過5至6米，腹板02穩(wěn)定性和箱梁抗扭能力欠佳。(7)未解決現(xiàn)有技術(shù)底板的水平挖空率急劇增大問題現(xiàn)有技術(shù)，跨徑加大增加配索，一般底板索5為單層布置，底板的水平挖空率急劇增大，下表分析了跨徑加大時，底板索5的管道直徑長度合計和底板寬度的相互關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，包括橋墩(6)和構(gòu)成箱梁的底板(I)及腹板(2)，其特征在于，變截面箱梁橋箱內(nèi)設(shè)置有一斜腿剛架結(jié)構(gòu)，所述斜腿剛架結(jié)構(gòu)包括內(nèi)置縱梁(41)和內(nèi)置斜腿(42)，所述內(nèi)置縱梁(41)由跨中向橋墩(6)方向沿箱梁縱向向上傾斜或彎起設(shè)置，在跨中L/2截面至3L/8截面區(qū)段，所述的內(nèi)置縱梁(41)和底板(I)融為一體，其余部分內(nèi)置縱梁(41)與底板(I)分離；所述內(nèi)置縱梁(41)的上方還設(shè)置有由跨中向橋墩(6)方向沿箱梁縱向向上傾斜設(shè)置的上彎錨固板(411)，所述上彎錨固板(411)一部分與內(nèi)置縱梁(41)和底板(I)融為一體，另一部分上彎錨固板(411)與內(nèi)置縱梁(41)和底板(I)均分離； 所述內(nèi)置斜腿(42)—端與所述內(nèi)置縱梁(41)連接，另一端與所述橋墩(6)連接，其與內(nèi)置縱梁(41)連接的一端高于與橋墩(6)連接的一端，且所述內(nèi)置斜腿(42)與橋墩(6)連接的一端的截面位于所述內(nèi)置縱梁(41)與底板(I)區(qū)間梁高的中間并與橋墩(6)的橫隔板相連接，所述內(nèi)置斜腿(42)在L/4截面處箱梁高度的中間部位與所述內(nèi)置縱梁(41)連接； 跨中正彎矩底板索(5)沿上彎錨固板(411)和內(nèi)置縱梁(41)上彎布置，以形成雙層的底板索(5)，所述內(nèi)置縱梁(41)上和上彎錨固板(411)上所述底板索(5)張拉錨固位置上設(shè)置有鋸齒塊(3)，底板索(5)張拉錨固端在鋸齒塊(3)處彎起到箱內(nèi)，底板索(5)在兩個張拉錨固端對稱張拉并錨固在鋸齒塊(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述內(nèi)置縱梁(41)在跨中合攏段施工節(jié)段水平布置，與所述底板(I)分離的分離段向上傾斜布置成斜直線或者曲線，當(dāng)所述分離段呈曲線向上傾斜時，其錨固點(diǎn)位于同一斜直線上，所述底板索(5)上彎傾斜的傾斜坡率通過所述底板索(5)提供的向上分力能抵消箱梁合攏后期現(xiàn)澆的調(diào)平混凝土厚10厘米、浙青混凝土鋪裝厚10厘米、人行道、欄桿或防撞護(hù)欄重量和50%公路設(shè)計車道荷載合計計算確定，且所述內(nèi)置縱梁(41)的水平布置段與上彎的分離段之間設(shè)置有曲線過渡段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述的內(nèi)置縱梁(41)靠近橋墩(6)側(cè)的最后一個鋸齒塊(3)處水平布置，并延伸到橋墩(6)處，內(nèi)置斜腿(42)在橋墩處設(shè)置有墩頂水平段，內(nèi)置縱梁(41)和內(nèi)置斜腿(42)均穿過墩頂橫隔板分別與相鄰跨的內(nèi)置縱梁(41)和內(nèi)置斜腿(42)連為一體，內(nèi)置縱梁(41)的墩頂水平段和橋跨傾斜或上彎段間設(shè)置曲線過渡段，所述上彎錨固板(411)在靠近橋墩(6)側(cè)最后一個鋸齒塊(3)處終止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述內(nèi)置縱梁(41)和上彎錨固板(411)的主跨部分的表面向下凹陷呈凹形拋物線形表面，所述內(nèi)置縱梁(41)的上部表面向上凸起設(shè)置呈凸形拋物線形表面且與所述橋墩的墩頂水平段相連，所述內(nèi)置縱梁(41)下部與跨中合攏段施工節(jié)段的水平段的底板(I)融為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述內(nèi)置縱梁(41)、上彎錨固板(411)和內(nèi)置斜腿(42 )的橫向構(gòu)造鋼筋在腹板(2 )處彎起并和所述的腹板(2)的豎向鋼筋焊接牢固或搭接，當(dāng)采用搭接時，所述內(nèi)置縱梁(41)、上彎錨固板(411)和內(nèi)置斜腿(42)的橫向構(gòu)造鋼筋在腹板(2)處彎起，并保證在腹板(2)內(nèi)的錨固長度為鋼筋直徑的40倍以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，在底板索(5)布置區(qū)段的內(nèi)置縱梁(41)和上彎錨固板(411)上的各施工段設(shè)置一道橫向加強(qiáng)肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述的橫向加強(qiáng)肋上施加有橫向預(yù)應(yīng)力，橫向預(yù)應(yīng)力可采用在箱外兩端張拉，或采用一端錨固在腹板(2)處混凝土內(nèi)，另一端彎起到箱內(nèi)張拉，橫向加強(qiáng)肋上施加的橫向預(yù)應(yīng)力施工要早于縱向底板索(5)的張拉施工。
8.一種內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋施工方法，其特征在于，橋梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，施工時上彎錨固板(411)、內(nèi)置縱梁(41)、內(nèi)置斜腿(42)和箱梁節(jié)段一起懸臂現(xiàn)澆，或上彎錨固板(411)、內(nèi)置縱梁(41)和內(nèi)置斜腿(42)推遲一個施工階段，在箱內(nèi)支架或吊架上現(xiàn)澆。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋施工方法，其特征在于，底板索(5)的張拉根據(jù)跨中標(biāo)高的變化分多批分階段進(jìn)行施工；箱梁合攏后張拉40%，后期現(xiàn)澆的調(diào)平混凝土厚10厘米完成后張拉20%，人行道、欄桿或防撞護(hù)欄完成后張拉20%，浙青混凝土鋪裝厚10厘米完成后張拉20% ;當(dāng)不設(shè)置調(diào)平混凝土?xí)r，箱梁合攏后張拉40%，人行道、欄桿或防撞護(hù)欄完成后張拉30%，浙青混凝土鋪裝厚10厘米完成后張拉30% ;施工時根據(jù)跨中截面測量標(biāo)高進(jìn)行上彎底板索(5)張拉過程的動態(tài)調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋，包括橋墩及構(gòu)成箱梁的底板和腹板，變截面箱梁橋箱內(nèi)設(shè)置有一斜腿剛架結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)置縱梁和內(nèi)置斜腿，內(nèi)置縱梁上方設(shè)置有由跨中向橋墩方向沿箱梁縱向向上傾斜設(shè)置的上彎錨固板，跨中正彎矩底板索沿上彎錨固板和內(nèi)置縱梁上彎布置，以形成雙層的底板索，內(nèi)置縱梁上和上彎錨固板上底板索張拉錨固位置設(shè)置有鋸齒塊，底板索張拉錨固端在鋸齒塊處彎起到箱內(nèi)。本發(fā)明橋梁結(jié)構(gòu)為正彎矩索提供合理布索和錨固位置，減小底板截面挖空率和底板索平彎幅度。正彎矩底板索產(chǎn)生向上的徑向力，消除或減小二期恒載引起主梁下?lián)献冃蔚挠绊?。本發(fā)明還公開了一種內(nèi)置斜腿剛架預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋施工方法。
文檔編號E01D21/10GK103031804SQ201310007788
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者吳國松, 胡嘉鴻 申請人:重慶交通大學(xué), 重慶國通土木工程技術(shù)有限公司