預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋及其施工方法，該剛構(gòu)橋包括：主跨、邊跨和橋墩，其中主跨的跨中部分為鋼桁梁，主跨其余部分以及邊跨為混凝土箱梁。鋼桁梁與混凝土箱梁的連接結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土結(jié)合段。所述鋼桁梁包括鋼桁架桿件和混凝土橋面板，鋼桁架桿件包括上弦桿、下弦桿、腹桿、上平聯(lián)、下平聯(lián)，鋼桁架的上弦桿通過剪力連接件與混凝土橋面板連接；所述混凝土箱梁包括頂板、底板、腹板和橫隔板。本發(fā)明提供了一種受力性能好、跨越能力大、經(jīng)濟性能好且適用于山區(qū)和其他交通不便的地方施工的預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋。
【專利說明】預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化交通事業(yè)的不斷發(fā)展，對橋梁的跨度、質(zhì)量以及經(jīng)濟性能都有越來越高的要求，采用單一材料時往往很難在結(jié)構(gòu)的力學性能與經(jīng)濟性之間尋求一個更好的平衡點。
[0003]傳統(tǒng)的單一使用混凝土箱梁建設(shè)的橋梁由于橋梁自重大難以實現(xiàn)大跨度的要求，建設(shè)環(huán)節(jié)多，耗費了大量的時間，并且混凝土性能不穩(wěn)定，導致橋梁后期變形和預應(yīng)力損失?，F(xiàn)有的鋼混混合橋梁主要是主跨采用鋼箱梁，邊跨采用混凝土箱梁的建造方法，這種方法有效增加了橋梁的跨度，改善了結(jié)構(gòu)的受力性能，但經(jīng)濟性能不是很高，而且施工受交通條件和場地影響較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在經(jīng)濟性能好的前提下，如何增大橋梁的跨度以及給施工帶來方便。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋，該剛構(gòu)橋包括:主跨、邊跨和橋墩,其中主跨的跨中部分為鋼桁梁,主跨其余部分以及邊跨為混凝土箱梁，鋼桁梁與混凝土箱梁的連接結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土結(jié)合段；
[0008]所述鋼桁梁包括鋼桁架桿件和混凝土橋面板，其中鋼桁架桿件包括上弦桿、下弦桿、腹桿、上平聯(lián)、下平聯(lián)，上弦桿通過上平聯(lián)與相鄰的上弦桿連接，下弦桿通過下平聯(lián)與相鄰的下弦桿連接，上弦桿和下弦桿之間鋪設(shè)腹桿；所述混凝土箱梁包括頂板、底板、腹板和橫隔板。
[0009]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的鋼桁架，其上弦桿通過剪力連接件與混凝土橋面板連接。
[0010]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的鋼桁架有兩種截面形式:
[0011](I)鋼桁架的腹桿為工字型截面，鋼桁架的其他桿件均為箱型截面；
[0012](2)鋼桁架的下平聯(lián)為工字型截面，鋼桁架的其他桿件均為箱型截面。
[0013]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的鋼桁梁負彎矩處設(shè)置體外預應(yīng)力鋼束。
[0014]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的鋼桁架為可拆裝鋼桁架。
[0015]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的混凝土箱梁所包括的頂板、底板以及腹板均由橋墩頂支點向最大混凝土懸臂處逐漸減小。
[0016]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的混凝土箱梁設(shè)置縱向預應(yīng)力鋼束、橫向預應(yīng)力鋼束、豎向預應(yīng)力鋼束。[0017]優(yōu)選地，該剛構(gòu)橋的橋墩為鋼筋混凝土雙薄壁墩。
[0018]本發(fā)明還公開了一種預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的施工方法，包括以下步驟:
[0019]( I)進彳丁粧基和橋壤的施工；
[0020](2)在橋墩上澆筑O號塊，對O號塊進行預應(yīng)力鋼束張拉；
[0021](3)進行現(xiàn)澆和預應(yīng)力鋼束張拉，在橋墩上O號塊兩側(cè)對稱澆筑混凝土箱梁各節(jié)段；
[0022](4)采用支架架設(shè)法澆筑剛構(gòu)橋的邊跨混凝土箱梁節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應(yīng)力鋼束張拉；
[0023](5)鋼-混凝土結(jié)合段依靠掛籃提升到位；
[0024](6)采用浮吊架設(shè)法或橋面吊機懸臂拼裝法架設(shè)主跨跨中的鋼桁架；
[0025](7)吊裝鋼桁架頂部的預制混凝土橋面板，澆筑濕接縫；
[0026](8)張拉剛構(gòu)橋體外預應(yīng)力鋼束；
[0027](9)完成所述剛構(gòu)橋的附屬工程及橋面鋪裝。
[0028](三)有益效果
[0029]本發(fā)明的預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋由于主跨采用鋼桁梁與混凝土箱梁結(jié)合的結(jié)構(gòu)取得以下幾點有益效果:
[0030](I)相比較單一的鋼箱梁的橋梁，有利于減小構(gòu)件截面尺寸和節(jié)省鋼材，經(jīng)濟性能變好；
[0031](2)相對于混凝土箱梁的橋梁，有效地減輕了橋梁自重，實現(xiàn)了橋梁跨度的進一步增大，實現(xiàn)主跨300米以上；
[0032]( 3 )鋼桁架能夠?qū)崿F(xiàn)工廠預制和現(xiàn)場拼裝，受交通條件和場地影響較小，在山區(qū)和其他交通不便的地方也能正常施工，而且施工方法快捷，提高施工效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1是預應(yīng)力混凝土 -鋼祐1架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的立面布置示意圖。
[0035]圖2是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋采用截面形式I的部分鋼桁梁的立面布置示意圖。
[0036]圖3是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋采用截面形式II的部分鋼桁梁的立面布置示意圖。
[0037]圖4是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋采用截面形式I的B-B處剖視圖。
[0038]圖5是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋采用截面形式II的B-B處剖視圖。
[0039]圖6是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋A-A處剖視圖。
[0040]圖7是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋C-C處剖視圖。
[0041]圖8是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的鋼桁架桿件箱型截面圖。[0042]圖9是預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的鋼桁架桿件工字型截面圖。
[0043]圖例說明:
[0044]1、橋墩；2、體內(nèi)預應(yīng)力鋼束；3、體外預應(yīng)力鋼束；4、鋼-混凝土結(jié)合段；5、鋼析梁；6、混凝土箱梁；7、上弦桿；8、下弦桿；9、腹桿；10、上平聯(lián)；11、下平聯(lián)；12混凝土橋面板；13、頂板；14、
[0045]底板；15、腹板；16、橫隔板。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0047]圖1是本發(fā)明一個較佳實施例的預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的立面布置示意圖。該剛構(gòu)橋包括橋墩I和由橋墩支承的混凝土箱梁6以及鋼桁梁5。主跨跨中部分采用鋼桁架與混凝土橋面板組合結(jié)構(gòu)，該跨其余部分以及其他跨采用三向預應(yīng)力混凝土箱梁。該剛構(gòu)橋主跨可達300m以上，其主跨鋼桁梁長度可達100m。
[0048]該剛構(gòu)橋橋墩I采用鋼筋混凝土雙薄壁墩，圖6為橋墩IA-A處剖面圖；主梁采用體內(nèi)預應(yīng)力鋼束2和體外預應(yīng)力鋼束3相結(jié)合。鋼桁梁5主要包括上弦桿7、下弦桿8、腹桿9、上平聯(lián)10、下平聯(lián)11和混凝土橋面板12，其中混凝土橋面板12通過剪力連接件連接上弦桿7?；炷料淞?主要包括頂板13、底板14、腹板15和橫隔板16。
[0049]本實施例中，混凝土箱梁6的頂板13厚度a為0.3m?2m,其中，最大混凝土懸臂端截面處的頂板13厚度a為0.3m,橋墩頂支點截面處頂板13厚度a為2m ;混凝土箱梁6的底板14厚度b為0.5m?2.5m,其中，最大混凝土懸臂端截面處的底板14厚度b為0.5m,橋墩頂支點截面處的底板厚度b為2.5m，最大混凝土懸臂端截面處與橋墩頂支點截面處之間的底板的厚度呈1.5次拋物線規(guī)律變化；混凝土箱梁6的腹板15厚度c為0.5m?1.5m,其中，最大混凝土懸臂端截面處的腹板15厚度c為0.5m,墩頂支點截面處的腹板厚度c為
1.5m，最大混凝土懸臂端截面處與橋墩頂支點截面處之間的腹板的厚度呈漸變式；混凝土箱梁6的橫隔板16厚度為0.15m，在墩頂支點處和邊跨端部布置?；炷料淞翰捎每v向預應(yīng)力、橫向預應(yīng)力和豎向預應(yīng)力。
[0050]本實施例中，鋼桁梁的桿件可以采用1、II兩種不同的截面形式。
[0051]1、鋼桁梁5的上弦桿7a和下弦桿8a均采用箱型截面，翼緣高度H為0.9m,腹板寬度B為0.9m,腹板厚度3為0.044m,翼緣板厚度二為0.044m ;鋼桁梁5的腹桿9a采用工字形截面，翼緣高度H為0.63m,腹板寬度B為0.18m,腹板厚度"δ為0.017m,翼緣板厚度-一為0.022m ;鋼桁梁5的上平聯(lián)IOa和下平聯(lián)IIa均采用箱型截面，翼緣高度H為0.9m,腹板寬度B為0.9m,腹板厚度飛為0.037m,翼緣板厚度二為0.037m ;鋼桁梁5的混凝土橋面板12a的厚度d為0.2m。
[0052]I1、鋼桁梁5的上弦桿7b采用箱型截面，翼緣高度H為0.9m，腹板寬度B為0.9m，腹板厚度"O為0.028m,翼緣板厚度:為0.036m ;鋼桁梁5的下弦桿8b采用箱型截面，翼緣高度H為0.9m,腹板寬度B為0.9m,腹板厚度?為0.028m,翼緣板厚度:‘為0.028m ;鋼桁架5的腹桿9b采用箱型截面，翼緣高度H為0.6m,腹板寬度B為0.8m,腹板厚度15為0.02m,翼緣板厚度二為0.028m ;鋼桁梁5的上平聯(lián)IOb采用箱型截面，翼緣高度H為0.4m,腹板寬度B為0.35m,腹板厚度3為0.018m,翼緣板厚度二.為0.022m ;鋼桁梁5的下平聯(lián)Ilb采用工字形截面，翼緣高度H為0.4m,腹板寬度B為0.4m,腹板厚度U為0.013m,翼緣板厚度為0.021m ;鋼桁梁5的混凝土橋面板12b的厚度d為0.2m。鋼桁梁的截面形式1、II的立面布置示意圖分別如圖2和圖3所示。
[0053]該剛構(gòu)橋為預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋，混凝土橋面板與鋼桁架通過剪力連接件連接共同受力，能充分發(fā)揮混凝土的抗壓能力?；炷翗蛎姘逋瑫r發(fā)揮橋面板、鋼桁架平縱聯(lián)等多種作用，部分參與鋼桁架的受剪，改善了鋼桁架的受力情況；該混凝橋面板不僅承受、傳遞橋面荷載，而且和鋼桁架形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，使橋梁橫向抗彎剛度、抗扭剛度更大，更適合于跨度更大的跨線橋和曲線橋。
[0054]該剛構(gòu)橋通過鋼-混凝土結(jié)合段使鋼桁梁與兩側(cè)混凝土箱梁連接起來，所述鋼-混凝土結(jié)合段起著傳遞鋼桁梁與混凝土梁之間的各種內(nèi)力的重要作用，所述各種內(nèi)力包括軸力、彎矩、剪力、扭矩?；炷翗蛎姘搴弯撹旒艿纳舷覘U通過剪力連接件相連，共同參與結(jié)構(gòu)受力。
[0055]本實施例的預應(yīng)力混凝土 -鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的施工方法包括以下步驟:
[0056]( I)進行樁基和橋墩I的施工，橋墩I采用鋼筋混凝土雙薄壁墩；
[0057](2)在薄壁墩I上立模澆筑O號塊，對O號塊進行預應(yīng)力鋼束張拉；
[0058](3)按照節(jié)段懸臂現(xiàn)澆、預應(yīng)力鋼束2張拉的順序，在薄壁墩上O號塊兩側(cè)對稱懸臂澆筑混凝土箱梁6的各節(jié)段；
[0059](4)采用支架架設(shè)法澆筑剛構(gòu)橋的邊跨混凝土箱梁節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應(yīng)力鋼束張拉；
[0060](5)將剛構(gòu)橋混凝土箱梁與鋼桁梁之間的鋼-混凝土結(jié)合段4依靠掛籃提升到位；
[0061](6)根據(jù)不同地勢條件采用浮吊架設(shè)法或橋面吊機懸臂拼裝法架設(shè)跨中鋼桁梁5的鋼桁架部分；
[0062](7)吊裝鋼桁梁5頂部的預制混凝土橋面板12，并澆筑濕接縫；
[0063](8)張拉合剛構(gòu)橋體外預應(yīng)力鋼束3 ；
[0064](9)完成剛構(gòu)橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工。
[0065]鋼桁架施工可以采用浮吊架設(shè)法或橋面吊機懸臂拼裝法架設(shè)。對于河中橋孔，當自然環(huán)境滿足要求時，可將鋼桁架在岸邊進行整體拼裝，用浮吊調(diào)運安裝整段鋼桁架。而在一些水深、流急、橋高、跨大和橋下通航通車條件下，鋼桁架的施工宜采用橋面吊機懸臂拼裝法架設(shè)。
[0066]該剛構(gòu)橋有效地減輕了橋梁自重，解決了預應(yīng)力大跨連續(xù)剛構(gòu)橋因恒載應(yīng)力過高而難以提高跨越能力的難題，有效改善因混凝土收縮徐變對大跨結(jié)構(gòu)后期線型變化的不良影響；這種結(jié)構(gòu)既加大了主跨的剛度和重量，減小了主跨內(nèi)力和變形，又可減少或避免邊跨端支點出現(xiàn)負反力；該剛構(gòu)橋經(jīng)濟性能好，主跨跨中采用鋼桁架和混凝土橋面板組合結(jié)構(gòu)，相比普通預應(yīng)力混凝土橋梁和中跨采用鋼箱梁的鋼混混合橋梁都大大降低了工程造價，節(jié)省了費用；相對于單一使用混凝土箱梁的橋梁大大加大了橋梁跨度。
[0067]鋼桁架可采用桁架構(gòu)件在工廠進行加工和預拼、拆散后采用構(gòu)件方式包裝運輸?shù)綐蛭弧⒃跇蝾^兩端再將構(gòu)件拼裝成桁片或桁段并通過一定的施工方式進行桁段或桁片的安裝架設(shè)方案，從而這種橋型的施工受交通條件和施工場地影響較小，在山區(qū)和其他交通不便的地方也能正常施工，而且施工方法快捷、迅速，有利于保證工期、提高施工效率。
[0068]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋，其特征在于，所述剛構(gòu)橋包括:主跨、邊跨和橋墩，其中主跨的跨中部分為鋼桁梁，主跨其余部分以及邊跨為混凝土箱梁，鋼桁梁與混凝土箱梁的連接結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土結(jié)合段； 所述鋼桁梁包括鋼桁架桿件和混凝土橋面板，其中鋼桁架桿件包括上弦桿、下弦桿、腹桿、上平聯(lián)、下平聯(lián)，上弦桿通過上平聯(lián)與相鄰的上弦桿連接，下弦桿通過下平聯(lián)與相鄰的下弦桿連接，上弦桿和下弦桿之間鋪設(shè)腹桿；所述混凝土箱梁包括頂板、底板、腹板和橫隔板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述鋼桁架的上弦桿通過剪力連接件與混凝土橋面板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述鋼桁架有兩種截面形式: (1)鋼桁架的腹桿為工字型截面，鋼桁架的其他桿件均為箱型截面； (2)鋼桁架的下平聯(lián)為工字型截面，鋼桁架的其他桿件均為箱型截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述鋼桁梁負彎矩處設(shè)置體外預應(yīng)力鋼束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述鋼桁架為可拆裝鋼桁架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述混凝土箱梁的頂板、底板以及腹板均由橋墩頂支點向最大混凝土懸臂處逐漸減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述混凝土箱梁設(shè)置縱向預應(yīng)力鋼束、橫向預應(yīng)力鋼束、豎向預應(yīng)力鋼束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛構(gòu)橋，所述橋墩為鋼筋混凝土雙薄壁墩。
9.一種預應(yīng)力混凝土-鋼桁架混合連續(xù)剛構(gòu)橋的施工方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)進行粧基和橋壤的施工； (2)在橋墩上澆筑O號塊，對O號塊進行預應(yīng)力鋼束張拉； (3)進行現(xiàn)澆和預應(yīng)力鋼束張拉，在橋墩上O號塊兩側(cè)對稱澆筑混凝土箱梁各節(jié)段； (4)采用支架架設(shè)法澆筑剛構(gòu)橋的邊跨混凝土箱梁節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應(yīng)力鋼束張拉； (5)鋼-混凝土結(jié)合段依靠掛籃提升到位； (6)采用浮吊架設(shè)法或橋面吊機懸臂拼裝法架設(shè)主跨跨中的鋼桁架； (7)吊裝鋼桁梁頂部的預制混凝土橋面板，澆筑濕接縫； (8)張拉剛構(gòu)橋體外預應(yīng)力鋼束； (9)完成所述剛構(gòu)橋的附屬工程及橋面鋪裝。
【文檔編號】E01D12/00GK103758023SQ201410031894
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】袁明, 詹重嬌, 曾勇, 顏東煌 申請人:長沙理工大學