預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸橋涵工程領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著立體交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，在密集人口區(qū)域城市橋梁施工或高速公路跨線施工時(shí)，面臨著繁忙交通條件下橋梁結(jié)構(gòu)施工過程不中斷交通的問題，這對(duì)施工安全性要求高、施工周期要求短，同時(shí)還要兼顧景觀與環(huán)保要求。波形鋼腹板組合梁橋具有自重輕、剛度大的優(yōu)勢(shì)，但其體外預(yù)應(yīng)力束的耐久性于施工的復(fù)雜性制約了該結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種可快速預(yù)制拼裝、不中斷交通、安全可靠、耐久性強(qiáng)、綠色環(huán)保的預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋及其施工方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋，采用預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁和預(yù)制混凝土橋面板，在魚腹波形鋼腹板梁下翼緣采用鋼包混凝土構(gòu)件，在下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件的混凝土中張拉預(yù)應(yīng)力。
[0005]該鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的矢跨比控制在1/15-1/20之間，下翼緣?mèng)~腹線型為懸鏈線或拋物線。
[0006]該鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的支座截面高度與跨中最大高度之比控制在1/2-2/3之間。
[0007]上述預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的施工方法，包括以下步驟:
[0008]<1>提前預(yù)制混凝土橋面板和預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁
[0009]預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁時(shí)，焊接加工預(yù)制單元的下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件的鋼材部分，采用鋼梁制梁臺(tái)架，將下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件、波形鋼腹板、上翼緣板、腹板鋼柱、支座腹板、支座加勁肋、支座下翼緣板焊接成單片魚腹波形鋼腹板梁預(yù)制單元；在下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)綁扎鋼筋籠并在構(gòu)件內(nèi)通長(zhǎng)設(shè)置波紋管，波紋管穿過下翼緣構(gòu)件帶孔橫隔板通過支座線；之后焊接包板，安裝混凝土斜模板，澆筑下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)混凝土 ；
[0010]〈2>現(xiàn)場(chǎng)吊裝
[0011]下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)混凝土養(yǎng)護(hù)完成后，將預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)并定位吊裝；多片魚腹波形鋼腹板梁之間，采用空腹式橫隔板連接；焊接完成后，現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆支座端部橫梁，之后吊裝預(yù)制混凝土橋面板，澆筑橋面板濕接縫混凝土 ；
[0012]〈3>張拉預(yù)應(yīng)力
[0013]混凝土養(yǎng)護(hù)完成后，張拉下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，形成預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋。
[0014]預(yù)制混凝土橋面板的吊裝齡期在180天以上，混凝土橋面板采用預(yù)留現(xiàn)澆孔并在現(xiàn)澆孔內(nèi)預(yù)留鋼筋，吊裝時(shí)通過現(xiàn)澆連接上翼緣上表面集束式剪力釘與孔內(nèi)預(yù)留鋼筋連接。
[0015]每個(gè)魚腹波形鋼腹板梁預(yù)制單元包括兩片波形梁；沿波形鋼腹板每隔2_4m設(shè)置一道腹板鋼柱，波形鋼腹板在前后邊界與鋼柱連接，在上下邊界與鋼上翼緣、鋼包混凝土下翼緣連接，腹板鋼柱與腹板共同與上翼緣板連接。
[0016]下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件與魚腹波形鋼腹板連接，下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)每隔
2-4m對(duì)應(yīng)腹板鋼柱的下方設(shè)置一個(gè)開洞橫隔板，在下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件的腹板、底板和包板上布置剪力釘，下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)的混凝土在整個(gè)預(yù)制單元制作完成、內(nèi)裝鋼筋與波紋管后再現(xiàn)澆。
[0017]下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)的混凝土采用細(xì)粒連續(xù)級(jí)配抗裂混凝土 ；橋面板的橫向濕接縫采用速凝微膨脹混凝土，縱向濕接縫采用速凝混凝土。
[0018]支座附近的腹板與頂?shù)装灞砻娌贾眉袅︶斎海簧弦砭壈迳媳砻娌捎瞄L(zhǎng)、短兩種剪力釘布置方式，短剪力釘為均布式，短剪力釘?shù)拈L(zhǎng)度為5-10cm ;長(zhǎng)剪力釘為集束式，長(zhǎng)度為20_25cmo
[0019]空腹式橫隔板由空腹式橫隔上弦桿、下弦桿、斜桿組成，各桿件之間采用節(jié)點(diǎn)板連接，其中橫隔上弦桿采用節(jié)點(diǎn)板與腹板鋼柱連接在一起。
[0020]為滿足立體交通施工的嚴(yán)格要求，發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋，采用預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁和預(yù)制混凝土橋面板，在魚腹波形鋼腹板梁下翼緣采用鋼包混凝土構(gòu)件，在下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件的混凝土中張拉預(yù)應(yīng)力。其中，腹板采用魚腹波形可大幅降低橋梁自重，在下翼緣采用鋼包混凝土構(gòu)件并預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道以張拉預(yù)應(yīng)力可顯著提高波形鋼腹板梁梁體的剛度與抗彎能力，解決了波形鋼腹板組合梁體外預(yù)應(yīng)力筋的空氣暴露問題，大幅提高了預(yù)應(yīng)力筋的耐久與可靠性能。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁可方便的運(yùn)輸、預(yù)制、拼裝，完全能夠滿足工廠預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)場(chǎng)快速安裝的要求。據(jù)此，發(fā)明人還建立了相應(yīng)的施工方法，采用該法施工安全、方便、快捷。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的結(jié)構(gòu)立面示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋中預(yù)制混凝土橋面板的布置圖。
[0023]圖3是圖2預(yù)制橋面板中單塊橋面板上預(yù)留孔洞和鋼筋的布置圖。
[0024]圖4是本發(fā)明預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋跨中橫截面圖。
[0025]圖5是單個(gè)預(yù)制單元的橫截面示意圖。
[0026]圖6是上翼緣承托混凝土現(xiàn)澆以及剪力釘布置圖。
[0027]圖7是支座部位布置立面詳圖。
[0028]圖8是應(yīng)用本發(fā)明預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的某城市立交跨線橋40m主跨立面圖。
[0029]圖9是圖8中主跨跨中橫截面圖。
[0030]圖10是圖8中主跨支座橫截面圖。
[0031]圖11是圖8中主跨下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件橫截面圖。
[0032]圖12是圖8中下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件立體圖。
[0033]圖13是圖8中預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁節(jié)段立體圖。
[0034]圖中:1預(yù)制混凝土橋面板，Ia預(yù)制橋面板預(yù)留槽孔，Ib預(yù)制橋面板預(yù)留槽孔內(nèi)連接鋼筋，Ic預(yù)制橋面板周邊的濕接縫連接鋼筋，2下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件，2a下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)的開洞橫隔板，2b下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)表面布置的栓釘，2c下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)饒筑的細(xì)粒連續(xù)級(jí)配混凝土體，2d下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件包板，2e下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件底板，2f下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件腹板，3波形鋼腹板4，上翼緣板，5腹板鋼柱，6支座腹板，7支座加勁肋；7a支座支承加勁肋，7b支座橫向加勁肋，7c支座豎向加勁肋，8支座下翼緣板，9魚腹式波形鋼腹板梁預(yù)制單元，10空腹式橫隔板，1a空腹式橫隔板上弦桿，1b空腹式橫隔板斜桿，1c空腹式橫隔板下弦桿，1d節(jié)點(diǎn)板，11支座端部橫梁，12橋面濕接縫，12a橫向濕接縫，12b縱向濕接縫，13下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，14上翼緣上表面均布式短剪力釘，15上翼緣板承托，16上翼緣集束式長(zhǎng)剪力釘，17預(yù)制橋面板下架設(shè)的小縱梁，18小縱梁上的剪力釘，19支座腹板表面布置的剪力釘群。
【具體實(shí)施方式】
[0035]—、預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的基本結(jié)構(gòu)
[0036]采用預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁和預(yù)制混凝土橋面板，在魚腹波形鋼腹板梁下翼緣采用鋼包混凝土構(gòu)件，在下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件的混凝土中張拉預(yù)應(yīng)力。(見圖1)，其矢跨比控制在1/15-1/20之間，下翼緣?mèng)~腹線型為懸鏈線或拋物線；其支座截面高度與跨中最大高度之比控制在1/2-2/3之間?？拷ё鶇^(qū)域腹板沿主梁的長(zhǎng)度控制根據(jù)主梁的設(shè)計(jì)剪力確定，支座附近的剪力應(yīng)滿足:
[0037]V tfhffv+0.75Agfg tan Θ +Asfs tan θ
[0038]式中，V為設(shè)計(jì)剪力，tf為腹板厚度，hf為腹板高度，fv為腹板抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Ag為鋼絞線總面積，fg為鋼絞線抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Θ為鋼絞線或鋼包混凝土翼緣與水平方向夾角，As為鋼包翼緣鋼材面積，fs為鋼包翼緣鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
[0039]二、預(yù)制拼裝的魚腹波形鋼腹板體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼混組合簡(jiǎn)支梁橋的施工方法
[0040]<1>提前預(yù)制混凝土橋面板和預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁
[0041]預(yù)制混凝土橋面板的吊裝齡期在180天以上，使橋面板收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響降到較低水平，混凝土橋面板采用預(yù)留現(xiàn)澆孔Ia并在現(xiàn)澆孔內(nèi)預(yù)留鋼筋lb，吊裝時(shí)通過現(xiàn)澆連接上翼緣上表面集束式剪力釘16與孔內(nèi)預(yù)留鋼筋I(lǐng)b連接。(圖2與圖3)
[0042]預(yù)制魚腹波形鋼腹板梁時(shí)，焊接加工預(yù)制單元的下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件2的鋼材部分，采用鋼梁制梁臺(tái)架，將下翼緣鋼包混凝土構(gòu)件2、波形鋼腹板3、上翼緣板4、腹板鋼柱