一種寬幅箱梁橋主梁頂板結構及其施工方法
【專利摘要】一種寬幅箱梁橋主梁頂板結構，在主梁頂板的底面增設沿順橋向間隔布置的頂板加厚橫梁和沿橫橋向間隔布置的頂縱梁，頂板加厚橫梁和頂縱梁的高度按公式求得；在頂板加厚橫梁中有兩端錨固在主梁腹板兩外側面上的預應力鋼筋，預應力鋼筋的根數按公式求得。該主梁頂板通過增設頂板加厚橫梁和頂縱梁可有效提高主梁頂板的剛度，改善車輛荷載作用下主梁頂板的局部受力狀態(tài)，減小恒載及車輛荷載作用引起的主梁頂板下撓變形；預應力鋼筋可在頂板加厚橫梁中部下緣處產生足夠的壓應力，平衡車輛荷載雙后軸作用在頂板加厚橫梁中部下緣處的拉應力，改善頂板加厚橫梁該部位的應力狀態(tài)，提高主梁頂板的強度和抗裂性能。
【專利說明】
-種寬幅箱梁橋主梁頂板結構及其施工方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及公路橋梁，特別是一種寬幅箱梁橋主梁頂板結構及其施工方法。
【背景技術】
[0002] 本發(fā)明所述寬幅箱梁橋是指主梁頂板厚度山為主梁腹板兩內側面間的寬度K的1/ 70~1/30的單箱單室普通鋼筋混凝±連續(xù)梁橋、單箱單室預應力混凝±連續(xù)梁橋和單箱單 室預應力混凝±連續(xù)剛構橋。
[0003] 運種寬幅箱梁橋在完成施工投入運營后，其主梁頂板易發(fā)生W下病害：
[0004] (1)由于寬幅箱梁橋主梁頂板厚度（一般為25cm~35cm)與主梁頂板寬度之比過 小，使主梁頂板剛度不足，在車輛荷載作用下主梁頂板呈下曉狀態(tài)，在收縮和徐變的共同影 響下容易發(fā)生過大變形。
[0005] (2)由于主梁頂板厚度較小，可提供結構抗裂的截面有效高度較小，主梁強度和抗 裂性能不足，導致主梁頂板的下緣常產生大量裂縫。
[0006] 主梁頂板下曉變形和大量裂縫的產生嚴重影響主梁的耐久性及安全性；同時橋面 鋪裝會伴隨出現大面積網裂和下陷，使橋面防水層被破壞，橋面水滲入主梁頂板中，加速主 梁頂板鋼筋誘蝕，進一步影響主梁頂板的耐久性。
[0007] 在該種梁橋的設計中，對主梁頂板因剛度和強度不足產生下曉變形和裂縫目前尚 無好的對策，只能靠增加整個主梁頂板厚度的辦法來解決，而增加主梁頂板厚度必然要增 加混凝±和縱向預應力鋼筋的使用量，使工程造價提高。

【發(fā)明內容】

[000引本發(fā)明的目的是提供一種可有效提高頂板剛度和強度的寬幅箱梁橋主梁頂板結 構及其施工方法，解決寬幅箱梁橋主梁頂板因剛度和強度不足產生的變形和裂縫問題。
[0009]本發(fā)明提供的寬幅箱梁橋主梁頂板結構，在主梁頂板的底面沿順橋向增設間隔布 置的頂板加厚橫梁，頂板加厚橫梁之間有沿橫橋向間隔設置的頂縱梁;在頂板加厚橫梁中 有預應力鋼筋，預應力鋼筋的兩端穿過主梁腹板后通過錯具錯固在主梁腹板的兩外側面 上。
[0010]所述頂板加厚橫梁測巧橋向的相互間距Sv為：1200mm含Sv非/4,式中K為主梁腹板 兩內側面間的寬度(mm);
[0011] 頂板加厚橫梁的寬度b2 = 300mm;
[0012] 頂板加厚橫梁的高度Cb按下式計算得出：
[0013]
[0014] 式中
[001引 K:主梁腹板兩內側面間的寬度(mm)，
[0016] Ec:主梁混凝±的彈性模量(MPa)，
[0017] 頂板加厚橫梁測頃橋向的相互間距(mm)，
[001引di:主梁頂板的厚度(mm)，
[0019] d2的計算結果按照IOmm為模數取用（例如，計算結果為408mm時，取d2 = 410mm;計算 結果為402mm時，取Cb = 400mm);
[0020] 頂縱梁的高度d3為：d2/3 < d3 < d2/2;
[0021] 頂縱梁之間、頂縱梁與主梁腹板之間的橫向間距Kl相等，為主梁頂板厚度di的8~ 12倍；
[0022] 在每個頂板加厚橫梁中配置的預應力鋼筋根數n按下式計算：
[0023]
[0024] 式中
[002引int:取整函數，按四舍五入法則進行取整，
[0026] K:主梁腹板兩內側面間的寬度(mm)，
[0027] 0。。。:預應力鋼筋的張拉控制應力設計值(MPa)，
[0028] Api:單根預應力鋼筋的截面面積(mm2)，
[0029] d2:頂板加厚橫梁的高度(mm)，
[0030] Sv:頂板加厚橫梁沿順橋向的布置間距(mm)，
[0031] di:主梁頂板的厚度(mm)，
[0032] ap:預應力鋼筋重屯、至頂板加厚橫梁底面的距離(mm)。
[0033] 上述主梁頂板結構的施工方法是：
[0034] 在按設計依次進行架設模板、綁扎鋼筋(包括頂板加厚橫梁和頂縱梁的鋼筋）、誘 筑主梁(包括頂板加厚橫梁和頂縱梁）的混凝±時，在頂板加厚橫梁和主梁腹板中預埋橫向 布置的塑料波紋管，并在塑料波紋管中穿送所述預應力鋼筋;待混凝±的強度達到90%設 計強度時，張拉預應力鋼筋，張拉結束后將預應力鋼筋的兩端通過錯具錯固在主梁腹板的 兩外側面上;完成錯固后在預應力鋼筋和塑料波紋管的間隙中灌注水泥砂漿。
[0035] 本發(fā)明的有益效果是：
[0036] (1)通過在主梁頂板下部增設高度按公式求得的頂板加厚橫梁和頂縱梁，可有效 提高主梁頂板的剛度，改善車輛荷載作用下主梁頂板的局部受力狀態(tài)，減小恒載及車輛荷 載作用引起的主梁頂板下曉變形，使其達到《公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2015)》第 4.3.1條所述車輛荷載雙后軸（140kN+140kN，輪距1.4m)作用下的下曉值不超過K/800的規(guī) 定。
[0037] (2)通過在頂板加厚橫梁中布置根數按公式求得的預應力鋼筋，可在頂板加厚橫 梁的中部下緣處產生足夠的壓應力，該壓應力可基本平衡車輛荷載雙后軸作用在頂板加厚 橫梁中部下緣處的拉應力，從而改善頂板加厚橫梁中部下緣處的應力狀態(tài)，有效提高主梁 頂板的強度和抗裂性能。
【附圖說明】
[0038] 圖I為本發(fā)明主梁頂板結構的局部側視圖；
[0039] 圖2為圖1中A-A斷面圖；
[0040] 圖3為圖1中B-B斷面圖；
[0041 ] 圖4為圖1中C-C剖視圖；
[0042] 圖中：1-主梁，2-主梁頂板，3-頂縱梁，4-主梁腹板，5-預應力鋼筋，6-塑料波紋管， 7-錯具，8-頂板加厚橫梁。
【具體實施方式】
[0043] W下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0044] 本實施例為某單箱單室預應力混凝±連續(xù)梁橋采用本發(fā)明筑造的主梁頂板。
[0045] 該梁橋如圖1所示，其主梁1的跨度為180m，跨中梁高4.5m，中支點處梁高10.8m，主 梁腹板兩內側面間寬度1(=1200(3111，主梁頂板厚度(11 = 30(3111 = 1(/40，屬于寬幅箱梁橋。主梁 采用巧0混凝±誘筑，其彈性模量Ec = 34500MPa。
[0046] 結合圖1至圖4,該梁橋主梁頂板2的結構為:在主梁頂板的底面有沿順橋向相互間 距Sv= 1.3m的頂板加厚橫梁8，頂板加厚橫梁的截面呈矩形，寬度b2 = 300mm，高度Cb根據計 算公式
按照IOmm為模數取用，d2 = 430mm。在每個頂板加厚橫梁的下部有橫向布置、兩端穿過主梁 腹板的O 70塑料波紋管6，塑料波紋管內置有n根預應力鋼筋5，單根預應力鋼筋為截面面積 Api = HOmm2的〇si5.20-1x7型鋼絞線，預應力鋼筋的張拉控制應力設計值Ocon= 1395MPa， 預應力鋼筋重屯、至頂板加厚橫梁底面的垂直距離ap = 50mm。預應力鋼筋穿過主梁腹板4后 其兩端由錯具7錯固在主梁腹板的兩外側面上。
[0047] 頂板加厚橫梁之間沿橫橋向設有5道高度d3 = 250mm、相互間距Kl = 200cm的頂縱 梁3。
[004引所述布置在每個頂板加厚橫梁下部塑料波紋管內的預應力鋼筋的根數n通過下式 計算求得的：
[0049]
[0化0]上述結構的主梁頂板的施工方法是：
[0051]在按設計依次進行架設模板、綁扎鋼筋(包括頂板加厚橫梁和頂縱梁的鋼筋）、誘 筑主梁(包括頂板加厚橫梁和頂縱梁）的混凝±時，在頂板加厚橫梁和與其對應的主梁腹板 中預埋一個橫向布置的塑料波紋管6,在塑料波紋管中穿送所述6根〇315.20-1巧型鋼絞線 作為預應力鋼筋;待混凝±的強度達到90%設計強度時，張拉預應力鋼筋，張拉結束后將預 應力鋼筋的兩端通過錯具錯固在主梁腹板的兩外側面上;完成錯固后在預應力鋼筋和塑料 波紋管的間隙中灌注水泥砂漿。
[0052]該寬幅箱梁橋完成施工投入運營后，經過一年的實際考驗，主梁頂板未出現下曉 及開裂現象，說明主梁頂板的剛度和強度得到提高，達到預期效果。
【主權項】
1. 一種寬幅箱梁橋主梁頂板結構，其特征是，在主梁頂板(2)的底面沿順橋向增設間隔 布置的頂板加厚橫梁(8)，頂板加厚橫梁(8)之間有沿橫橋向間隔設置的頂縱梁(3);在頂板 加厚橫梁(8)中有預應力鋼筋（5)，預應力鋼筋的兩端穿過主梁腹板后通過錨具(7)錨固在 主梁腹板(4)的兩外側面上。2. 根據權利要求1所述的寬幅箱梁橋主梁頂板結構，其特征是， 所述頂板加厚橫梁(8)沿順橋向的相互間距Sv為：1200mm <Sv<K/4,式中K為主梁腹板 兩內側面間的寬度； 頂板加厚橫梁的寬度b2 = 300mm; 頂板加厚橫梁的高度d2按下式計算得出： 式中K:主梁腹板兩內側面間的寬度， Ec:主梁混凝土的彈性模量， sv:頂板加厚橫梁沿順橋向的相互間距， d1:主梁頂板的厚度， d2的計算結果按照10mm為模數取用； 頂縱梁的高度d3為:d2/3 < d3 < d2/2; 頂縱梁之間、頂縱梁與主梁腹板之間的橫向間距K1相等，為主梁頂板厚度cU的8~12倍； 在每個頂板加厚橫梁中配置的預應力鋼筋根數η按下式計算： 式中int:取整函數，按四舍五入法則進行取整， K:主梁腹板兩內側面間的寬度， 〇。。":預應力鋼筋的張拉控制應力設計值， Apl :單根預應力鋼筋的截面面積， d2:頂板加厚橫梁的高度， sv:頂板加厚橫梁沿順橋向的布置間距， d1:主梁頂板的厚度， aP:預應力鋼筋重心至頂板加厚橫梁底面的距離。3. 權利要求1所述寬幅箱梁橋主梁頂板結構的施工方法，其特征是，在按設計依次進行 架設模板、綁扎鋼筋、澆筑主梁的混凝土時，在頂板加厚橫梁和主梁腹板中預埋橫向布置的 塑料波紋管，并在塑料波紋管中穿送所述預應力鋼筋;待混凝土的強度達到90 %設計強度 時，張拉預應力鋼筋，張拉結束后將預應力鋼筋的兩端通過錨具錨固在主梁腹板的兩外側 面上;完成錨固后在預應力鋼筋和塑料波紋管的間隙中灌注水泥砂漿。
【文檔編號】E01D2/04GK105821752SQ201610213814
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】薛興偉, 張海, 張敏江
【申請人】沈陽建筑大學