一種組合箱梁及其施工方法與流程
2023-05-01 01:40:11
本發明涉及一種橋梁及其施工方法，特別涉及一種組合箱梁及其施工方法。
背景技術：
組合箱梁橋由於其抗彎和抗扭剛度大，結構穩定，得到了廣泛的應用。但是組合箱梁橋存在以下問題：混凝土澆築困難且混凝土抗拉強度不足，容易出現裂縫，嚴重影響了橋梁的承載性能及使用壽命,且組合箱梁在應用過程中存在容易開裂的問題。另外，隨著現代交通基礎設施的發展，在密集人口區域城市橋梁施工或高速公路跨線施工時，面臨著橋梁的快速施工問題，具有裝配化率高、對施工安全性要求高、施工周期要求短，環境汙染小等要求。
技術實現要素：
發明目的：本發明提供一種能夠快速組裝施工、且結構牢固、使用壽麵長的組合箱梁。本發明的另一發明目的是提供該組合箱梁的施工方法。
技術方案：本發明所述的組合箱梁，包括頂板、左右腹板和u型鋼構件；u型鋼構件的兩側為閉合腔體，左右腹板分別安裝固定在閉合腔體的頂面，頂板安裝固定在左右腹板上，u型鋼構件的凹槽內填充混凝土。
其中，頂板可採用預製混凝土面板，混凝土面板鋪裝性能優良，預應力全部設置在混凝土構件內，自重輕，耐久性高。u型鋼構件解決了混凝土不抗拉且填充困難的問題。
上述組合箱梁在頂板和左右腹板間固定有支撐頂板的鋼管，兩條鋼管之間安裝有橫梁。上述鋼管可以為方鋼管，當組合箱梁上翼緣採用方鋼管，因方鋼管為閉合形狀，故其板件穩定性較普通一字型鋼翼緣板高，可保證在吊裝施工過程中上翼緣板的穩定性。為了增加方鋼管與頂板的連接力度在方鋼管上表面布置集束式剪力釘。方鋼管的寬度可為16-30cm，該尺寸可以保證在預製時工人的作業空間。
所述左右腹板之間垂直設置有橫隔板，其中位於箱梁端部的橫隔板厚度大於中部橫隔板。橫隔板可為混凝土橫隔板，採用高強混凝土材料製作，與左右腹板之間通過現澆方法連接，可進一步的降低現場的澆築混凝土作業量。
左右腹板與相鄰部件之間、u型鋼構件與混凝土之間設置用於加強連接強度的剪力釘。本發明中，為了加固相鄰部件之間的連接，在左右腹板與橫隔板連接位置、靠近支座附近均設置剪力釘。
上述左右腹板波紋形。波紋型的腹板方便運輸和安裝，左右腹板具體可採用波形鋼腹板，波紋鋼腹板可很好地達到橋梁腹板所需強度。在實際應用中，左右腹板間距可為70-100cm。
所述混凝土內埋設有波紋管和預應力筋，埋設波紋管以預留預應力張拉孔。
本發明所述的混凝土從組合箱梁中段到箱梁的兩端逐漸增加厚度，呈傾斜狀。位於箱梁端部部分混凝土高度超過u型鋼構件，用以適應簡支梁支座段體內預應力的布置形狀。
由上述組合箱梁組成的複合箱梁，由兩個以上組合箱梁平行排列組成，其中頂板為一整體，在相鄰組合箱梁之間設有連接左右箱梁並支撐頂板的支撐機構。該支撐機構包括上弦杆，下弦杆以及若干斜杆，上弦杆安裝固定在相鄰箱梁的頂端，下弦杆安裝固定在相鄰箱梁的底端，若干個斜杆斜撐在上弦杆和下弦杆之間，相鄰斜杆成三角形狀。相鄰兩個組合箱梁的梁中心間距取可為4m-6m，以上距離是相鄰組合箱梁較合理的橫向間距距離。
上述組合箱梁的施工方法，包括以下步驟：(a)預製頂板，在頂板上留有槽型孔；(b)製作左右腹板和u型鋼構件；(c)在u型鋼構件的凹槽底部和兩側面設置向中間延伸的剪力釘；(d)將左右腹板固定在u型鋼構件兩邊閉合腔體的頂面；(e)在u型鋼構件凹槽內放置波紋管並澆築混凝土，混凝土養護到設計強度後，在混凝土內張拉預應力；(f)將頂板安裝在左右腹板上並通過槽型孔澆築，使其與左右腹板頂端固定。
有益效果：本發明的組合箱梁結構合理且穩定；在混凝土內預埋預應力筋，避免了預應力筋的空氣暴露；預製化程度高，可快速施工；本發明的組合箱梁剛度大，耐火性能好，高跨比小。本發明組合箱梁的施工方法施工安全、優質、方便、快捷。本發明所述的組合箱梁可滿足城市立體交通、高速公路跨線施工的快速、安全、環保施工要求，適用於交通擁堵的市政橋梁、大跨徑高速公路跨線橋等工程實踐。
附圖說明
圖1是組合箱梁跨中段橫斷面圖；
圖2是組合箱梁跨中段部分的三維示意圖；
圖3是組合箱梁靠近支座梁段的橫斷面圖；
圖4是橫隔板及其與左右腹板連接示意圖；
圖5是橫隔板示意圖；
圖6是組合箱梁立面布置圖c-c；
圖7是組合箱梁縱向剖面布置圖d-d；
圖8是頂板示意圖；
圖9是頂板示意圖；
圖10是複合箱梁的兩箱布置形式的橫斷面圖。
具體實施方式
由圖1所示，組合箱梁包括了混凝土頂板1、左右腹板2和u型鋼構件3。頂板1為預製混凝土橋面板，左右腹板2為波形鋼腹板，u型鋼構件3的兩側為內板3a、上板3b、底板3c、斜板3d和外板3e構成的閉合腔體，內板3a與u型鋼構件的底板3c垂直，上板3b與底板3c平行，左右腹板2分別安裝固定在閉合腔體上板3b上表面，頂板1安裝固定在左右腹板2上。頂板1和左右腹板2間固定有方鋼管5；兩條方鋼管5之間安裝橫梁6。u型鋼構件3的凹槽內填充混凝土4，u型鋼構件3與混凝土4之間設置有剪力釘8，混凝土4內埋設有波紋管和預應力筋9。
由圖2所示，方鋼管5表面布置集束式剪力釘13與頂板1連接。
由圖3-5所示，左右腹板2之間垂直設置有橫隔板7，左右腹板與橫隔板之間設置有剪力釘8，橫隔板周邊設置剪力釘14，橫隔板7通過混凝土16與左右腹板2連接，預應力錨塊15用於加固橫隔板7與組合箱梁連接。
由圖6-7所示，從組合箱梁中段到箱梁的兩端混凝土4厚度逐漸增加，混凝土內預埋預應力筋9。
由圖8-9所示，混凝土頂板1上設有槽型孔16，內部埋設有板間鋼筋17。
由圖10所示，複合箱梁由兩個組合箱梁平行排列組成，頂板為一整體，在相鄰組合箱梁之間設有連接左右箱梁的上弦杆10、下弦杆11以及若干斜杆12，上弦杆10通過上翼緣節點板18安裝固定在相鄰箱梁的頂端，下弦杆11通過下翼緣節點板19安裝固定在相鄰箱梁的底端，若干個斜杆12斜撐在上弦杆10和下弦杆11之間，相鄰斜杆12成三角形狀。上翼緣節點板18與下翼緣節點板19採用高強螺栓連接。
上述組合箱梁的施工方法，包括以下步驟：(a)預製頂板，在頂板上留有槽型孔；(b)製作左右腹板和u型鋼構件；(c)在u型鋼構件的凹槽底部和兩側面設置向中間延伸的剪力釘；(d)將左右腹板固定在u型鋼構件兩邊閉合腔體的頂面；(e)在u型鋼構件凹槽內放置波紋管並澆築混凝土，混凝土養護到設計強度後，在混凝土內張拉預應力；(f)將頂板安裝在左右腹板上並通過槽型孔澆築，使其與左右腹板頂端固定。
上述組合箱梁在匝道橋梁中的具體實踐中的應用如下：
某匝道橋設計跨徑40m，橋面寬度為8m，設計了兩個組合箱梁箱室中心線間距為5.2m，組合箱梁的主梁高度設計為2.2m，鋼主梁高度為2.0m，頂板翼緣外伸長度為0.9m，通過以下方法完成了施工：預製混凝土頂板厚度為0.20m，混凝土頂板留有槽型孔；製備波形鋼腹板；製作u型鋼構件，在u型鋼構件的凹槽底部和兩側面設置向中間延伸的剪力釘；方鋼管採用20cm*20cm寬度*高度；預製混凝土橫隔板，混凝土橫隔板表面布置兩排剪力釘；預製支撐機構。
將波形鋼腹板、u型鋼構件、方鋼管和橫梁焊接組裝，組合箱梁箱室的左右波形鋼腹板間距為80cm，並在方鋼管上、波形鋼腹板支座附近和波形鋼腹板與混凝土橫隔板連接部位分別焊接剪力釘。
在u型鋼構件凹槽內安裝波紋管，將混凝土橫隔板放置在設計位置，與波形鋼腹板現澆混凝土連接，澆築u型鋼構件凹槽內混凝土並養護，在混凝土養護達到設計強度後，在波形鋼腹板中張拉體內預應力。
將上述預製的組合箱梁結構運輸到施工現場並定位吊裝，將預製混凝土頂板通過槽型孔、板間鋼筋與方鋼管連接；頂板之間採用板間鋼筋現澆連接，吊裝兩個組合箱梁，採用由上弦杆、下弦杆和斜杆組成的支撐機構連接，組合箱梁下翼緣設置十字交叉斜撐。
通過以上方法，完成了複合箱梁的安裝，該複合箱梁的組成的橋梁上部結構安裝迅速，縮短施工時間，減小施工風險，減小了對市政橋梁施工過程中對交通的影響，並保證了橋梁具有良好的耐久性及出色的橋面鋪裝性能。
上述組合箱梁在高速公路橋的具體實踐中的應用如下：
某高速公路橋設計跨徑50m，橋面寬度為13m，設計了主梁高度設計為2.5m，頂板厚度為0.2m，組合箱梁的主梁高度為2.3m，組合箱梁箱室的波形鋼腹板間距為100cm，方鋼管採用25cm*25cm寬度*高度，採用三個組合箱梁形式，相鄰組合箱梁箱室中心線間距為5.0m，橋面板翼緣外伸長度為1.5m，通過上述施工方法完成施工，減少了橋梁上部結構的施工時間，縮短了工期，降低梁高並減輕了結構自重，減小了施工風險，並保證橋梁具有良好的耐久性及出色的橋面鋪裝性能。