专利名称：一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁用叠合梁结构，特别是一种通过钢梁上的抗剪器与混凝土桥面板结合共同受力的合成式钢—混凝土叠合梁结构，尤其是涉及一种带悬臂的预制桥面板与钢梁紧密结构的叠合梁结构。
背景技术：
在合成式钢—混凝土叠合梁中，因为纯现场浇筑式混凝土桥面板收缩徐变造成的附加内力较大，并需要大量模板，所以预制混凝土桥面板技术应用日广。预制混凝土桥面板技术是将预制混凝土桥面板架设到钢梁上后，现场浇筑少量混凝土使钢梁上的抗剪器、预制混凝土桥面板上的抗剪槽、锚固和联结钢筋凝结成一体共同受力。此项技术能明显降低混凝土收缩徐变附加内力和模板用量。但是目前它在国内外应用中还存在以下一些缺陷和局限性1)我国仅有简支式预制混凝土桥面板的建设经验，还未开发带有悬臂的预制混凝土桥面板技术。如图1所示，当需要制造悬臂式桥面板时，国内目前的施工方法是先进行简支式预制混凝土桥面的施工，然后再搭建一临时支架16，在该支架16上架设有支垫15，其上放置悬臂板11，在钢梁17上设有弹性密封带14和销钉式抗剪器13，简支式预制混凝土桥面板10和悬臂板11的端面设有环向连接钢筋12，简支式预制混凝土桥面板10与在临时支架16上放置的悬臂板11之间浇筑混凝土后，两者相连形成悬臂式桥面板，工程完成之后再将临时支架16拆除。但此种技术的缺点是桥面板和悬臂板的连接依靠后浇筑的一小段混凝土连接，连接强度差；当需要在桥面板和悬臂板上加预应力钢筋时，施工会影响钢梁使之变形；施工时需搭临时支架，增加施工成本。
2)国外现已开发了两种带有悬臂的预制桥面板技术，但也都存在一定的缺陷和局限性。其中，第一种现有技术的要点是在钢梁上分段布置抗剪器，并将带有悬臂的预制混凝土桥面板沿面板纵向(桥长方向)分为对应于钢梁上抗剪器部分的合成区与对应于钢梁上未设抗剪器部分的非合成区两个区域；非合成区即预制的带有悬臂的整块桥面板，合成区即非合成区之间的、需要部分现场混凝土浇筑完成的预制桥面板部分，该需现场混凝土浇筑完成的预制桥面板上开设有现场混凝土浇筑/抗剪槽。如图2A和图2B所示，在合成区部分，在钢梁27上设置弹性密封带24、抗剪器23，在与其对应的位置上，预制混凝土桥面板20上开有现场混凝土浇筑/抗剪槽孔21、并布有锚固和联结钢筋(图中未示)而形成合成区，对合成区的浇筑、抗剪槽孔21中浇筑少量现场混凝土后形成钢—混凝土的结合。而除此合成区之外的钢梁上不设置抗剪器，对应的直接架设的预制的带有悬臂的整块桥面板上也没有与钢梁的连接部分而形成非合成区，在此部分预制混凝土桥面板仅直接搁在钢梁上，桥面板与钢梁之间无任何联结。这种现有技术存在两个明显的缺陷a)混凝土桥面板与钢梁间的剪力传递是间断不连续的；b)在非合成区，混凝土桥面板20与钢梁27间有一条薄弱的空隙带22，该处易发生钢梁腐蚀而又难以检修和养护。
第二种现有技术的要点是如图3、图4所示，在钢梁37上连续布置抗剪器33。带有悬臂的预制混凝土桥面板31在与钢梁腹板相对应的下部设置宽度略小于钢梁上翼缘板宽度、深度略大于抗剪器33高度的连续的抗剪槽29。沿着抗剪槽29的两侧在预制混凝土桥面板31与钢梁翼缘板之间布置弹性密封条34，在预制混凝土桥面板块之间涂环氧树脂35连接和密封。当预制混凝土桥面板31架设到钢梁37上后，向钢梁上翼缘板、预制混凝土桥面板抗剪槽29、弹性密封条34间这个密封空间内压注水泥沙浆30，并由排气孔32排气，形成钢—混凝土的结合。虽然此技术可克服前述现有技术的两个缺陷，但是又产生了另外的缺陷，如a)压注水泥沙浆的施工和质量控制只能在不可视的条件下进行；b)在预制混凝土桥面板安装中，抗剪槽处的板断面比较薄弱而且有应力集中；c)密封要求非常高；d)预制混凝土桥面板块之间无钢筋连接。
此外，国内外都尚未开发可在预制场对大跨度混凝土桥面板进行预应力钢索张拉的技术，以避免现场预应力钢索张拉造成的钢组件附加内力。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能在可视条件下可靠施工、联结处不易受腐蚀、受力合理、桥面大跨越能力、施工操作简单的预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构本发明的进一步目的在于提供一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合染结构，特别适用于带悬臂的预制混凝土桥面板与钢梁紧密结合。
本发明的再一个目的在于提供一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其中可设置可在预制厂张拉的桥面预应力钢索，避免或减小与钢梁联结后施加横向预应力对钢梁腹板造成的附加弯矩。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，包括预制混凝土桥面板组件，具有预制混凝土桥面板，设置在所述混凝土桥面垂直于桥体走向的端面上的端面环型钢筋；钢梁组件，具有直立钢梁，垂直于所述直立钢梁的钢梁上翼缘板；其特征在于，所述预制混凝土桥面板组件还具有设置在所述混凝土桥面板底面支撑于钢梁上的支撑部位并垂直于桥体走向的底面抗剪槽，垂直浇筑在所述混凝土桥面板底面的抗剪槽中并垂直于桥体走向布置的底面抗剪器；所述钢梁组件还具有设置在所述钢梁上翼缘板二翼并与其垂直的一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模，设置在所述钢梁上翼缘板上的位于所述一期或二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模之间的抗剪器，设置在所述一期与二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模之间并垂直于桥体走向的连身端模；其中，所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模对应于预制混凝土桥面板底面支撑部位的抗剪槽、底面销钉式抗剪器，所述二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模对应于将叠放于钢梁上的相邻两块预制混凝土桥面板组件端面之间的空间；所述钢梁上翼缘板上的抗剪器与所述混凝土桥面板底面的抗剪器当叠合在一起时其相交错。
较佳地，所述混凝土桥面板组件的桥面板具有两悬臂翼，并且所述悬臂翼设置悬臂翼缘梁。
较佳地，所述连身端模为钢丝网端模。
较佳地，所述预制混凝土桥面板组件还包括多个垂直贯穿所述混凝土桥面板支撑部位的透气补浇筑孔。
较佳地，所述预制混凝土桥面板组件还包括多个横向贯穿于包括所述两翼悬臂在内的所述混凝土桥面板内的横向预应力钢索孔。
较佳地，所述钢梁组件还包括设置在所述一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的内侧并连接所述钢梁上翼缘板的三角加劲板。
较佳地，所述钢梁组件还包括在所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的上翼设置托槽，在所述托槽内设置弹性密封带。
较佳地，所述预制混凝土桥面板底面抗剪槽的长度小于两条所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模上的弹性密封带之间的净距。
较佳地，所述抗剪器为销钉式抗剪器。
较佳地，所述抗剪器为眼板式抗剪器。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下1)由于在一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模内都设置抗剪器，使抗剪器可在钢梁上翼缘板的全长上不间断的连续均匀布置；2)预制混凝土悬臂板与钢梁翼板之间没有易受腐蚀缝隙；3)由于在预制混凝土桥面板设置透气补浇筑孔，使现场联结混凝土能在可视的条件下浇筑，保证了施工的质量；4)抗剪槽不会明显削弱预制板的断面，不会造成明显的应力集中；5)由于在预制混凝土桥面板端面上设置了端面抗剪槽和端面环型钢筋，使预制混凝土桥面板块之间以及各段现浇联结混凝土之间能有高质量、有钢筋通过和操作简便的连接施工缝；6)抗剪器既适用于目前广泛采用的抗剪销钉式的抗剪器，又适于用性能比抗剪销钉更好的抗剪眼板式的抗剪器；7)由于在预制混凝土桥面板预留了横向钢索孔，能设置桥面横向预应力钢索，加大预制混凝土板的跨越能力；
8)横向预应力钢索可在预制场完成最终或部分值的张拉，避免或减小与钢梁联结后施加横向预应力对钢梁腹板造成的附加弯矩；9)在悬臂翼布置尺寸足够的缘梁；一方面改善横向预应力索锚具下的应力状态，另一方面改善悬臂板的荷载纵向分布长度。
图1是现有技术中的简支式预制混凝土桥面板在临时支架上形成悬臂板的示意图；图2A是现有技术中的带有悬臂的预制混凝土桥面板与钢梁合成区的剖面示意图；图2B是现有技术中的带有悬臂的预制混凝土桥面板与钢梁非合成区的剖面示意图；图3是现有技术中的带有悬臂的预制混凝土桥面板与有连续布置抗剪槽的钢梁合成的剖面示意图；图4是现有技术中的图3中沿A-A向的剖面图；图5是本发明第一种实施例，即采用销钉式抗剪器时自上往下看的总体布置的立体分解图；图6是图5所示实施例自下往上看的总体布置的立体图；图7是图5所示实施例中钢梁组件的立体图；图8是图5所示实施例沿桥长方向分解局部剖示图；图9是沿图8中B-B向剖示图；图10是本发明第二种实施例，即采用眼板式抗剪器时自上往下看的总体布置的立体分解图；图11是图10所示实施例自下往上看的总体布置的立体图；图12是图10所示实施例中钢梁组件的立体图；
图13是图10所示实施例沿桥长方向分解局部剖示图；以及图14是沿图13中C-C向剖示图。
具体实施例方式
以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
在本说明书中，设垂直于桥体走向的板材的边为端，设平行于桥体走向的板材的边为翼，设将一块预制混凝土桥面板浇筑于钢梁上为一期现场浇筑，将已浇筑在钢梁上的相邻桥面板浇筑连接在一起为二期现场浇筑。参见图5，6所示，本发明的预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构包括预制混凝土桥面板组件2具体请参见图8，9所示，具有带有悬臂201的预制混凝土桥面板203，设置在所述混凝土桥面板底面支撑于钢梁上的支撑部位并垂直于桥体走向的底面抗剪槽204，垂直浇筑在所述混凝土桥面板底面的抗剪槽中并垂直于桥体走向布置的销钉式底面抗剪器202，多个垂直贯穿所述混凝土桥面板支撑部位的透气补浇筑孔205，设置在所述混凝土桥面板垂直于桥体走向的端面上的端面抗剪槽206和端面环型钢筋207，多个横向贯穿于包括两翼悬臂在内的所述混凝土桥面板内的横向预应力钢索孔208，其中穿设横向预应力钢索210(图中仅示出了一根)，需要时钢索可在预制厂张拉，以及设置在所述混凝土桥面板两悬臂翼的悬臂翼缘梁209；钢梁组件1，具体请见图7所示，具有直立钢梁101，垂直于所述直立钢梁101的钢梁上翼缘板103，设置在所述钢梁上翼缘板103二翼并垂直于所述钢梁上翼缘板103的一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104、107，设置在所述钢梁上翼缘板103上的位于两块所述一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模之间的销钉式抗剪器102，设置在所述一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模之间并垂直于桥体走向的连身钢丝网端模106，设置在所述一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的内侧并连接所述钢梁上翼缘板的三角加劲板109；在所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的上翼设置托槽108，在所述托槽108内设置弹性密封带105；所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104对应于预制混凝土桥面板2底面支撑部位的抗剪槽204、底面销钉式抗剪器202和透气补浇筑孔205，所述二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模107对应于将叠放于钢梁上的相邻两块预制混凝土桥面板组件2端面之间的空间，即大致与桥面板上的端面环型钢筋207长度相等；所述钢梁上翼缘板103上的销钉式抗剪器102与所述混凝土桥面板底面的销钉式抗剪器202相互匹配，即当叠置在一起时其相交错。
连身钢丝网端模106的网孔小于混凝土石料直径，可以保持一期现场浇筑混凝土3位置准确，并且还可以在一期现场浇筑混凝土3的端面上自动形成一个表面毛糙的工作缝，以与二期现场浇筑混凝土4实现牢固的结合。当然，上述连身端模106也可以使用普通木板，但在一期现场浇筑完成后，需拆去木板端模，然后将混凝土端面凿毛，以进行二期现场浇筑。
所述预制混凝土桥面板底面抗剪槽204的长度小于两条所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104上的弹性密封带105之间的净距。弹性密封带105用于在被安装的预制混凝土桥面板2自重压紧到一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104的托槽108上后在侧模104、上翼缘板103以及桥面板底面抗剪槽204之间形成防止侧面漏浆的密封。
在规定数量的一期现场混凝土3浇筑入钢梁上翼缘板103上的一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104和连身钢丝网端模106围成的空间后，在安装的预制混凝土桥面板2的过程中，一期现场混凝土3和预制混凝土桥面板2间的空气可由透气补浇筑孔205排出。安装完成后向透气补浇筑孔205内补浇满混凝土。
再参见图10至图14所示，图中示出了本发明的另一种实施例，与第一种实施例不同之处仅在于采用了眼板式抗剪器102，所述预制混凝土桥面板上的底面抗剪器也为底面眼板式抗剪器202。
以下，描述本发明预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁施工方法，其包括如下步骤一)分别制造钢梁组件和预制混凝土桥面板组件制造钢梁组件1，在钢梁上翼缘板101上依次按设计要求焊接销钉式/眼板式抗剪器102、已焊有托槽108的一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104、二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模107、一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的三角加劲板109、连身钢丝网端模106。然后完成工厂油漆；二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模107上应根据二期现场浇筑的现场安装和紧密连接常规吊模的需要，为加设紧固件作必要的处理；在钢梁组件出厂前，将弹性密封带105可靠地黏结到托槽108上，并用塑料薄膜和夹具加以保护；预制混凝土桥面板组件2，预制带有悬臂201、透气补浇筑孔205、悬臂翼缘梁209的预制混凝土桥面板，混凝土桥面板的底面埋设销钉式/眼板式抗剪器202，混凝土桥面板的底面设置底面抗剪槽204，混凝土桥面板2的端面设置端面抗剪槽206，混凝土桥面板的端面埋设端面环型钢筋207，在需要时，还可在横向预应力钢索孔208中设置在预制厂张拉的横向预应力钢索210。
本发明的桥面板组件预制工艺与国内外现有的预制混凝土桥面板的制作工艺大体相同，但以下三个特点是现有工艺没有的a)有底面抗剪槽204；b)有锚接于预制混凝土桥面板上的销钉式/眼板式抗剪器202；c)具有横向预应力钢索孔208，其中穿设预应力钢索210，如果需要的话，此预应力钢索可在预制厂张拉。
二)一期现场浇筑混凝土1)保护黏结在托槽108上的弹性密封带105的塑料薄膜和夹具应在临近安装预制混凝土桥面板时方拆卸下来。如果弹性密封带105与托槽108的黏结有局部脱离，应补黏结；2)在预制混凝土桥面板组件的安装已确实无误地准备好时才可以向钢梁上翼缘板103上一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104和连身钢丝网端模106围成的空间内浇筑入规定数量的一期现场混凝土3，并使一期现场混凝土3的表面略低于弹性密封带105的顶面；3)在安装的预制混凝土桥面板组件前，需在预制混凝土桥面板上和/或钢梁上翼缘板103下安装附着式震捣器；4)在安装预制混凝土桥面板组件2时，首先要校准水平位置，然后逐渐放下预制混凝土桥面板组件并开动附着式震捣器，让销钉式/眼板式抗剪器202逐渐插入一期现场混凝土3，与此同时预制混凝土桥面板2逐渐压紧弹性密封带105，一期现场混凝土3和预制混凝土桥面板2之间的空气由透气补浇筑孔205排出直至预制混凝土桥面板2下沉到设计标高；预制混凝土桥面板2就位后向透气补浇筑孔205内补浇满混凝土3，再关闭附着式震捣器。一期现场混凝土3终凝后，通过一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模104及其所围空间内的钢梁上翼缘板103上的销钉式/眼板式抗剪器102、预制混凝土桥面板组件的销钉式/眼板式抗剪器202、底面抗剪槽204、透气补浇筑孔205使预制混凝土桥面板组件与钢梁组件1凝结成一体。
三)二期现场浇筑混凝土在完成一期现场混凝土3浇筑的两个安装好的相邻预制混凝土桥面板组件的相邻端面之间出现一条它们的端面环型钢筋207相间排列的几十厘米宽的空缝。此空缝与缘梁209侧面采用常规现场吊模封闭。常规吊模安装以及在端面环型钢筋207内外的常规插筋、箍筋绑扎完成后，浇筑二期现场混凝土4。二期现场混凝土4终凝后，两个相邻预制混凝土桥面板块2的相邻端面之间通过上述三类钢筋和端面抗剪槽206而凝结成一体；此外，还通过二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模107及其所围空间内的销钉式/眼板式抗剪器102使两个相邻预制混凝土桥面板块组件2之间的二期现场混凝土4与钢梁组件1凝结成一体。
以上结合本发明的较佳实施例对本发明作了详细描述，但是本领域技术人员可以理解，尽管在本说明书中以带有悬臂的桥面板为例说明本发明结构特点和效果，本发明也可应用于其它类型的预制混凝土桥面板与钢梁的连接。
权利要求
1.一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，包括预制混凝土桥面板组件(2)，具有预制混凝土桥面板(203)，设置在所述混凝土桥面垂直于桥体走向的端面上的端面环型钢筋(207)；钢梁组件(1)，具有直立钢梁(101)，垂直于所述直立钢梁的钢梁上翼缘板(103)；其特征在于，所述预制混凝土桥面板组件(2)还具有设置在所述混凝土桥面板底面支撑于钢梁上的支撑部位并垂直于桥体走向的底面抗剪槽(204)，垂直浇筑在所述混凝土桥面板底面的抗剪槽中并垂直于桥体走向布置的底面抗剪器(202)；所述钢梁组件(1)还具有设置在所述钢梁上翼缘板(103)二翼并与其垂直的一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模(104、107)，设置在所述钢梁上翼缘板(103)上的位于所述一期或二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模之间的抗剪器(102)，设置在所述一期与二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模之间并垂直于桥体走向的连身端模(106)；其中，所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模(104)对应于预制混凝土桥面板底面支撑部位的抗剪槽(204)、底面抗剪器(202)，所述二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模(107)对应于将叠放于钢梁上的相邻两块预制混凝土桥面板组件(2)端面之间的空间；所述钢梁上翼缘板(103)上的抗剪器(102)与所述混凝土桥面板底面的抗剪器(202)当叠合在一起时其相交错。
2.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述混凝土桥面板组件的桥面板具有两悬臂翼，并且所述悬臂翼设置悬臂翼缘梁(209)。
3.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述连身端模为钢丝网端模(106)。
4.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述预制混凝土桥面板组件还包括多个垂直贯穿所述混凝土桥面板支撑部位的透气补浇筑孔(205)。
5.根据权利要求2所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述预制混凝土桥面板组件还包括多个横向贯穿于包括所述两翼悬臂在内的所述混凝土桥面板内的横向预应力钢索孔(208)。
6.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述钢梁组件(1)还包括设置在所述一期和二期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的内侧并连接所述钢梁上翼缘板的三角加劲板(109)。
7.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述钢梁组件(1)还包括在所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模的上翼设置托槽(108)，在所述托槽(108)内设置弹性密封带(105)。
8.根据权利要求7所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述预制混凝土桥面板底面抗剪槽(204)的长度小于两条所述一期现场浇筑混凝土连身钢板侧模(104)上的弹性密封带(105)之间的净距。
9.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述抗剪器为销钉式抗剪器。
10.根据权利要求1所述的一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，其特征在于，所述抗剪器为眼板式抗剪器。
全文摘要
一种预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构，包括预制混凝土桥面板组件和钢梁组件；所述预制混凝土桥面板组件具有预制混凝土桥面板、端面环型钢筋、底面抗剪槽、底面抗剪器；所述钢梁组件具有直立钢梁、钢梁上翼缘板、连身钢板侧模、抗剪器、连身钢丝网端模；所述钢梁上翼缘板上的抗剪器与所述混凝土桥面板底面的抗剪器当叠合在一起时其相交错。本发明尤其适用于带悬臂的预制桥面板与钢梁的紧密结合，并且，还可具有钢索孔，其中可设置在预制厂张拉的桥面预应力钢索。该结构能在可视条件下可靠施工、联结处不易受腐蚀、受力合理，是一种具有桥面大跨越能力、施工操作简单的预制桥面板与钢梁紧密结合的叠合梁结构。
文档编号E04B1/38GK1900422SQ20051002787
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者候引程 申请人:上海市城市建设设计研究院