鋼－混凝土組合梁負彎矩區抗裂的方法
2023-05-21 03:24:56
專利名稱：鋼－混凝土組合梁負彎矩區抗裂的方法
技術領域：
本發明屬於路橋及建築中支撐梁結構領域，特別涉及一種鋼-混凝土組合梁負彎矩區抗裂的方法。
背景技術：
鋼-混凝土組合梁橋將鋼梁與鋼筋混凝土橋面板組合在一起共同工作，充分發揮了鋼材抗拉性能好、混凝土抗壓性能好的特點，使兩種結構材料組合後的整體工作性能明顯優於二者性能的簡單疊加。對於中等規模跨度的橋梁，組合梁橋是一種比較新型、合理的橋型，具有明顯的經濟技術優勢。
對於多跨橋梁，採用連續組合梁可以進一步降低梁高，並具有更好的使用性能。但是，連續組合梁負彎矩區會產生混凝土受拉、鋼梁受壓的不利情況，結構的極限狀態往往由負彎矩區混凝土的開裂和鋼梁的屈曲所控制。特別是混凝土橋面板開裂後，將導致組合梁剛度降低，有害液體易於滲入並腐蝕混凝土板內的鋼筋、栓釘以及鋼梁，降低了橋梁的耐久性，增加了維修養護工作的困難。因此，如何防止負彎矩區混凝土開裂或如何有效地控制負彎矩區混凝土裂縫寬度，是影響連續組合梁橋設計的一個關鍵問題。
現有的連續組合梁負彎矩區裂縫控制方式及其存在的不足之處為(1)通過張拉鋼絲束在混凝土橋面板內施加預應力。這種方法預應力筋張拉端及錨固端構造複雜，混凝土徐變、收縮等引起的預應力損失難以準確考慮。
(2)調整支座相對標高形成預應力。混凝土澆注完畢並硬化之後，通過調整連續組合梁橋各支座的相對標高，改變結構的內力分布，在負彎矩區混凝土內形成預壓力。支座調整的高度通常與梁跨度成正比，對於跨度較大及橋面較寬的組合梁橋，頂升工程量可能太大而無法實施。
(3)通過負彎矩區的配筋控制混凝土裂縫寬度。連續組合梁負彎矩區混凝土內的高配筋無法防止混凝土的開裂，對結構的耐久性仍有一定的影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種鋼-混凝土組合梁負彎矩區抗裂的方法。其特徵在於所述抗裂方法是分兩步分別對鋼-混凝土連續組合梁的正彎矩區及負彎矩區進行混凝土澆注，同時在正彎矩區採用堆載或地錨加載方式布置預壓荷載，在負彎矩區混凝土翼板內引入預壓應力，從而防止組合梁翼板混凝土開裂，提高結構耐久性。
在鋼-混凝土連續組合梁橋負彎矩區混凝土翼板中引入預壓應力的施工步驟為1)架設橋墩和安裝鋼梁3。當結構跨度較大且條件許可時，在鋼梁下部需布置臨時支撐2。
2)澆注正彎矩區混凝土4，並在中間橋墩1上面鋼梁3面上預留一段負彎矩區5，同時對澆注的正彎矩區混凝土4進行振搗、養護。施工時有臨時支撐的，臨時支撐2暫不拆除。
3)待正彎矩區混凝土4達到設計強度後，在正彎矩區採用堆載或地錨加載方式布置預壓荷載，從而在負彎矩區混凝土翼板內引入預壓應力，有臨時支撐2的則拆除臨時支撐2。
4)澆注負彎矩區混凝土7並進行振搗、養護。對兩次澆注的混凝土結合部位需進行表面和清潔處理，以保證二者的緊密結合。
5)待負彎矩區混凝土7達到設計強度後，卸除預壓荷載6，並進行橋面鋪裝及附屬設施的施工。
本發明相對於現有技術具有以下優點同現有的連續組合梁橋負彎矩區混凝土板施工相比，本發明增加了預壓荷載的施工。相對於鋼絲束張拉的方法降低了錨固構造措施和預應力筋的成本；相對於調整支座相對標高的方法，支座安裝簡單，施工方便，減少了現場頂升操作的工序。本發明能夠有效地控制連續組合梁負彎矩區混凝土翼板的開裂，施工方法簡單、快速、實用，具有明顯的經濟技術效益。該方法也適用於建築結構領域內的連續組合梁。
圖1為連續組合梁橋澆注正彎矩區的第一期混凝土；圖2為正彎矩區布置預壓荷載並拆除臨時支撐；圖3為澆注中間墩支座負彎矩區的第二期混凝土；圖4為卸除預壓荷載並進行鋪裝及欄杆等附屬設施的施工。
具體實施例方式本發明提供一種鋼-混凝土連續組合梁負彎矩區抗裂的方法。所謂正彎矩區是在兩橋墩1之間橋梁在受壓時向下彎的中間部位；所謂負彎矩區是在中間橋墩1兩側，橋梁因正彎矩區受壓向下彎時，橋梁被橋墩1上頂而使兩側的鋼梁3向上彎，該部位稱為負彎矩區。在負彎矩區內橋墩1兩側的鋼梁3上的混凝土即為負彎矩區混凝土翼板。當負彎矩區混凝土翼板向上彎時該混凝土翼板容易開裂。克服開裂的方法是分兩步分別對鋼-混凝土連續組合梁的正彎矩區及負彎矩區進行混凝土澆注，同時在正彎矩區採用堆載或地錨加載方式布置預壓荷載，便在負彎矩區混凝土翼板內引入預壓應力，從而防止組合梁翼板混凝土開裂，提高結構耐久性。下面僅以三跨連續組合梁橋為例說明本發明在負彎矩區混凝土翼板中引入預壓應力的施工步驟1)架設橋墩1和安裝鋼梁3。當結構跨度較大且條件許可時，在鋼梁下部需布置臨時支撐2(如圖1所示)。鋼梁3可以是開口或閉口的箱形梁，或者是工字形鋼梁；製作方式可以是軋制鋼梁或焊接鋼梁。臨時支撐2的位置及數量根據設計要求確定，並應保證剛度及強度的要求。
2)綁紮鋼筋，澆注第一期正彎矩區混凝土4，並在中間橋墩1上面鋼梁3面上預留一段負彎矩區5，同時對澆注的正彎矩區混凝土4進行振搗、養護。施工時有臨時支撐的，臨時支撐2暫不拆除(如圖1所示)。
3)待正彎矩區混凝土4達到設計強度後，在正彎矩區採用堆載或地錨加載方式布設預壓荷載6。有臨時支撐2的則拆除臨時支撐2。預壓荷載的大小及範圍由計算確定(如圖2所示)，以控制在活載、第二期恆載及溫度、收縮等效應下連續組合梁橋負彎矩區混凝土翼板的拉應力為準。
4)澆注負彎矩區混凝土7並進行振搗、養護。對兩次澆注的混凝土結合部位需進行表面和清潔處理，以保證二者的緊密結合(如圖3所示)。
5)待負彎矩區混凝土7達到設計強度後，卸除預壓荷載6，並進行橋面鋪裝及附屬設施的施工(如圖4所示)。
權利要求
1.一種鋼—混凝土組合梁負彎矩區抗裂的方法，其特徵在於所述抗裂方法是分兩步分別對鋼—混凝土連續組合梁的正彎矩區及負彎矩區進行混凝土澆注，同時在正彎矩區採用堆載或地錨加載方式布置預壓荷載，以在負彎矩區混凝土翼板內引入預壓應力，從而防止組合梁翼板混凝土開裂，提高結構耐久性；在鋼—混凝土連續組合梁橋負彎矩區混凝土翼板中引入預壓應力的施工步驟為1)架設橋墩(1)和安裝鋼梁(3)，當結構跨度較大且條件許可時，在鋼梁下部需布置臨時支撐(2)；2)澆注正彎矩區混凝土(4)，並在中間橋墩(1)上面鋼梁(3)面上預留一段負彎矩區(5)，同時對澆注的正彎矩區混凝土(4)進行振搗、養護；施工時有臨時支撐的，臨時支撐(2)暫不拆除；3)待正彎矩區混凝土(4)達到設計強度後，在正彎矩區(4)採用堆載或地錨加載方式布置預壓荷載，從而在負彎矩區(5)的混凝土翼板內引入預壓應力；有臨時支撐(2)的則拆除臨時支撐(2)；4)澆注負彎矩區混凝土(7)並進行振搗、養護，對兩次澆注的混凝土結合部位需進行表面和清潔處理，以保證二者的緊密結合；5)待負彎矩區混凝土(7)達到設計強度後，卸除預壓荷載(6)，並進行橋面鋪裝及附屬設施的施工。
全文摘要
本發明公開了屬於路橋和建築中支撐梁結構領域的一種鋼－混凝土組合梁負彎矩區抗裂的方法。該抗裂方法是分兩步分別對鋼－混凝土連續組合梁的正彎矩區及負彎矩區進行混凝土澆注，同時在正彎矩區布置預壓荷載，以在負彎矩區混凝土翼板內引入預壓應力，從而防止組合梁翼板混凝土開裂，提高結構耐久性。同現有的連續組合梁橋負彎矩區混凝土板施工相比，本發明增加了預壓荷載的施工步驟。相對於鋼絲束張拉等方法降低了錨固構造措施和預應力筋的成本，支座安裝簡單，施工方便，減少了現場頂升操作的工序。本發明能夠有效地控制連續組合梁負彎矩區混凝土翼板的開裂，施工方法簡單、快速、實用，具有明顯的經濟技術效益。該方法也適用於建築結構領域內的連續組合梁。
文檔編號E04C3/293GK1587531SQ20041006221
公開日2005年3月2日 申請日期2004年6月30日 優先權日2004年6月30日
發明者聶建國, 樊健生 申請人:清華大學