专利名称：斜腿连续刚构桥梁的结构与悬臂浇注施工的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于土木工程桥梁技术领域，更具体涉及一种斜腿(空腹式) 连续刚构桥梁的结构与悬臂浇注施工的方法，在保持与一般连续刚构桥梁的施工要 求、耐久性特征基本相同的前提下，实现了一种具备更大的跨越能力和更佳经济性 的新的桥梁型式。
背景技术：
桥梁是公路、铁路、城市道路和农村道路及水利建设中，为了跨越各种障碍(如 河流、或其它结构)的结构物。按结构受力特点划分，桥梁可分为梁、拱、刚架、 吊与组合体系。混凝土结构主要采用梁、拱、刚架体系。预应力混凝土连续刚构桥 是大跨度桥梁的一种基本桥型，它具备以下三个特点(l)主墩采用墩梁固结，主 墩具备一定柔度从而形成摆动支撑体系；(2)上部结构仍然具有连续梁的受力特点， 结构断面一般为箱梁，箱梁高度与跨径比值,根部为l/16 l/18，跨中为l/30 l/60;
(3)上部结构采用悬臂法施工，墩梁固结省掉大型支座。
传统的预应力混凝土连续刚构桥的技术经济适用跨径约在60 200m，在跨径超 过200m时，易出现跨中下挠、梁体变形、开裂等缺陷，严重影响了桥梁的使用寿命 和耐久性，限制了这种桥型的跨越能力。目前，国内外的研究者为了提高连续刚构 桥的跨越能力多从材料方面入手世界跨径最大的挪威stolma大桥，主跨径301m， 跨中184ra箱梁采用LC60轻质混凝土；中国重庆石板坡大桥，主跨径330ra，跨中103m 区段采用钢箱梁。由于我国材料、施工、管理技术存在差距，采用钢梁又受制于运 输条件，连续刚构桥的技术进步停滞不前。
总体上看，传统的预应力混凝土连续刚构桥的主要不足是(1)跨越能力小，
材料利用率较低，在跨径大于200m时，工程经济性急剧恶化；(2)结构承载效率低， 应用于跨径大于200m桥梁时，易出现开裂、下挠问题，技术风险增大，结构的安全 性和耐久性劣化；(3)上部结构重量大，导致桥墩、基础受力大，抵抗地震的能力差。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的结构与悬臂浇 注施工的方法，方法简单，操作方便，与传统的施工方法衔接良好，便于质量控制。 为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的结构形式包括根部腹板挖空，构成斜腿-空腹式桥梁体系和受力特征。
1、 斜腿-空腹式桥梁体系
设桥梁的跨径(两相临桥墩之间的距离)为Z，则空腹部分的长度(斜腿水平 长度)可取
(1/6 1/5)丄
其中，跨径L一般为100 350m。
对于一个典型的三跨斜腿(空腹式)连续刚构桥梁，其结构基本体系如图l。同 传统的连续刚构类似，可以有多个相等或不等的主跨。 斜腿根部至梁顶总高度可取
(1/10 1/8)丄
其中，跨径L一般为100 350m。
为了方便悬臂施工，斜腿与水平面的夹角控制在不大于25 30度。
2、 受力特征
斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的受力特征是 '
1) 通过腹板挖空，加大根部总高度，提高根部区段的结构刚度；
2) 形成根部三角桁架区域，上弦为拉弯受力，下弦斜腿为压弯受力，提高了结 构承载效率；
3) 通过合理确定三角桁架区的上、下弦截面和桁架高度，使跨中实腹式区段与 扣掉桁架区长度的相当跨径的传统悬臂施工连续刚构桥的受力相当；
4)在施工合龙段之前，上、下弦桁架、实腹式区段与墩柱一起，构成一个在自 重作用下平衡的T形体系。
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的结构形式的实施包括
1、 合理确定下弦(斜腿)的长度
下弦(斜腿)长度要根据下弦悬臂施工时的受力要求、成桥后下弦压应力、跨 中实腹式区段的受力要求综合考虑，根据力学计算进行优化， 一般取跨径L(两相临 桥墩之间的距离)的1/6 1/5。
2、 合理确定根部桁高和各区段梁高
下弦(斜腿)根部至梁顶的高度——即根部桁高， 一般取跨径L (两相临桥墩之 间的距离)的1/10 1/8，为了方便下弦悬臂施工，下弦的倾角不大于25 30度。
实腹式区段的最大梁高可取实腹式区段长度的1/15 1/17，跨中梁高取跨径L (两相临桥墩之间的距离)的1/50 1/70。
3、 节段划分
根据悬臂浇注挂篮、模板的能力，划分节段。节段要均衡、悬臂左右两侧的节 段重量应相等、平衡。
4、 按节段悬臂施工的程序进行验算
按照设计的施工程序，逐节段进行验算，直至成桥后的各载荷作用工况的验算， 力学计算与验算可采用有限元理论及软件(如Midas、 TDV、 Ansys、桥梁博士、 GQJS 等)进行，并配置相应的预应力钢束(筋)。所有的设计与验算均应满足相应的桥 梁设计、施工规范。
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的结构形式包括基础、承台、墩柱、墩间 系梁、下弦(斜腿)、上弦、实腹式梁段、跨中合龙段、'边跨合龙段、边墩梁段、 墩顶梁段。
其连接关系是基础设置于地表以下工程地质合适的地基层中，承台位于基础 之上将基础顶部连接成整体，墩柱设置在承台之上，在墩柱顶部设墩顶梁段，在墩 柱与下弦相交位置设置墩间系梁，下弦、上弦与墩柱构成三角形桁架，下弦、上弦 汇合处与实腹式梁段相接，通过跨中合龙段连接相临墩悬臂施工的实腹式梁段，通
过边跨合龙段连接悬臂施工的实腹式梁段与边墩梁段。
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁结构的悬臂施工的方法包括平衡划分节段、 逐节段悬臂浇注施工法、张拉下弦临时扣索。
1、 平衡划分节段
将上弦、下弦桁架、实腹式区段按相对于墩柱对称的原则，划分成可以分段浇 注的节段，节段重量按挂篮、模板能力进行划分。
2、 逐节段悬臂浇注施工法
从墩柱根部开始，同时施工左右两端节段的上、下弦节段，通过节段本身自重 平衡或施加附加平衡重，使得结构保持平衡，直至上、下弦合并形成三角形桁架； 浇注实腹式节段直至整个T形体系完成，最后施工相临T形体系之间的跨中合龙段和 边跨合龙段，从而完成整个梁体的施工。
在上、下弦三角桁架体系形成前，下弦往往无法承受自身重量，可以通过张拉 临时扣索改善下弦在施工过程中的受力。
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的悬臂浇注施工方法包括挂篮、上弦模板、 下弦模板、前吊杆、后吊杆、上弦节段、下弦节段、临时扣索。
其连接关系是挂篮锚固悬挂在已施工的前段梁段(上弦和实腹式梁)上并可
逐段推进，上弦模板通过前吊杆悬挂在挂篮前横梁上、通过后吊杆锚于已施工梁段， 下弦模板通过前吊杆悬挂在挂篮前横梁上、通过后吊杆锚于已施工下弦梁段，在上 弦模板上浇注上弦节段混凝土，在下弦模板上浇注下弦节段混凝土，临时扣索连接 下弦与墩柱顶部。
本发明具有以下优点和效果1)在保持传统的材料(C50 C60混凝土)'、传统 的施工工艺(悬臂浇注施工工艺)的前提下，提高连续刚构桥梁跨越能力40 60%， 使悬臂浇注施工连续刚构桥的技术、经济适用跨径达到300 350m; 2)提高结构承 载效率，在跨径200 300m范围内，相对传统实腹式结构，具有更好的工程经济性。
图l为一种斜腿连续刚构桥梁的结构示意图2为图1配合示意图，示出上弦和下弦(斜腿)的断面示意图； 图3为一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的平衡悬臂施工节段划分示意图； 图4为图3配合示意图5为一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的平衡悬臂浇注施工示意图； 图6为图5配合示意其中1-地表，2A、 2B-基础，3A、 3B-承台，4A、 4B-墩柱，5A、 5B-墩间 系梁，6A1、 6A2、 6B1、 6B2-下弦(斜腿)，7A1、 7A2、 7B1、 7B2-上弦，8A1、 8A2、 8B1、 8B2-实腹式梁段，9-跨中合龙段，IOA、 10B-边跨合龙段，IIA、 11B-边墩 梁段，12A1、 12A2、 12B1、 12B2-实腹式梁节段，13A1、 13A2、 13B1、 13B2-下弦 节段，固、14A2、 14B1、 14B2-上弦节段，15-挂篮，16-上弦或实腹式梁节段模 板，17-下弦模板，18-前吊杆，19-后吊杆，20A、 20B-墩顶梁段，21-临时扣索。
具体实施例方式
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的结构形式的实施包括
5、 合理确定下弦(斜腿)6A1、 6A2、 6B1、 6B2的长度
下弦(斜腿)6A1、 6A2、 6B1、 6B2长度要根据下弦悬臂施工时的受力要求、成 桥后下弦压应力、跨中实腹式区段的受力要求综合考虑，根据力学计算进行优化， 一般取跨径L (两相临桥墩之间的距离)的1/6 1/5。
6、 合理确定根部桁高和各区段梁高
下弦(斜腿)6A1、 6A2、 6B1、 6B2根部至梁顶的高度——根部桁高， 一般取跨 径L (两相临桥墩之间的距离)的1/10 1/8，为了使得下弦6A1、 6A2、 6B1、 6B2方 便悬臂施工，下弦6A1、 6A2、 6B1、 6B2的倾角不大于25 30度。
实腹式梁段8A1、 8A2、 8B1、 8B2的最大梁高可取实腹式区段长度的1/15 1/17, 跨中梁高取跨径L (两相临桥墩之间的距离)的1/50 1/70。
7、 节段划分
根据悬臂浇注挂篮、模板的能力，划分节段。节段要均衡、悬臂左右两侧的节
段重量应相等、平衡。
8、按节段悬臂施工的程序进行验算
按照设计的施工程序，逐节段进行验算，直至成桥后的各载荷作用工况的验算， 力学计算与验算可采用有限元理论及商品化软件(如Midas、 TDV、 Ansys、桥梁博士、
GQJS等)进行，并配置相应的预应力钢束(筋)。所有的设计与验算均应满足相应
的桥梁设计、施工规范。
一种斜腿(空腹式)连续刚构桥梁的悬臂浇注施工方法的实施包括-
A. 施工基础(2A、 2B)、承台(3A、 3B)、墩柱(4A、 4B);
B. 搭设墩顶支架，浇注墩间系梁(5A、 5B)和墩顶梁段(20A、 20B);
C. 各墩悬臂T的施工
a) 每墩安装一对挂篮(15);
b) 安装下弦模板(17)，浇注下弦节段(13A1、 13A2)混凝土；
c) 待下弦节段(13A1、 13A2)混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达到80% 100%，张拉预应力钢束；
d) 安装上弦模板(16)，浇注上弦节段(14A1、 14A2)混凝土；
e) 待上弦节段(14A1、 14A2)混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达到80% 100%，张拉预应力钢束；
f) 左右两端挂篮(15)前移至己完成的梁端；
g) 重复b) f)，直至完成上、下弦悬臂部分浇注施工，根据下弦受力需要， 张拉临时扣索(21);
h) 拆除下弦模板(17);
i) 左右两端挂篮前移至已完成的梁端；
j)安装上弦模板(16)，浇注合龙段实腹式梁节段(12A1、 12A2)的第 一段；
k)待合龙段混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达到80% 100%，张拉预应 力钢束，拆除临时扣索(21)，从而完成三角桁架部分的悬臂浇注施工； 1)左右两端挂篮前移至已完成的梁端；m)安装上弦模板(16)，浇注实腹式梁节段(12A1、 12A2)混凝土；
n)待实腹式梁节段(12A1、 12A2)混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达
至[|80% 100%，张拉预应力钢束； o)重复l) n)，完成实腹式梁节段(12A1、 12A2)悬臂施工，完成悬臂T
的施工；
D. 安装边墩梁段浇注支架，浇注边墩梁段(IIA、 11B);
E. 安装边跨合龙段吊架或支架，浇注边跨合龙段(IOA、 10B)，张拉边跨合 龙预应力钢束；
F. 安装跨中合龙段吊架，浇注跨中合龙段(9)，张拉跨中合龙预应力钢束；
G. 完成桥面系、其它部分施工，完成桥梁施工。
权利要求
1、一种斜腿连续刚构桥梁的结构与悬臂浇注施工的方法，它包括下列步骤A.确定下弦或斜腿的长度下弦或斜腿长度根据下弦悬臂施工时的受力、成桥后下弦压应力、跨中实腹式区段的受力要求综合考虑，根据力学计算进行，取跨径L两相临桥墩之间的距离的1/6～1/5；B.确定根部桁高和各区段梁高下弦或斜腿根部至梁顶的高度，即根部桁高，取跨径L两相临桥墩之间的距离的1/10～1/8，为了使得下弦方便悬臂浇注施工，下弦的倾角不大于25～30度；实腹式区段的梁高取实腹式区段长度的1/15～1/17，跨中梁高取跨径L两相临桥墩之间的距离的1/50～1/70；C.节段划分根据悬臂浇注挂篮、模板的能力，划分节段。节段要均衡、悬臂左右两侧的节段重量应相等、平衡；D.按节段悬臂施工的程序进行验算按照设计的施工程序，逐节段进行验算，直至成桥后的各载荷作用工况的验算，力学计算与验算采用有限元理论及软件进行，并配置相应的预应力钢束，所有的设计与验算均应满足相应的桥梁设计、施工规范。
2、 根据权利要求l所述的一种斜腿连续刚构桥梁的结构，它包括地表(1)、 基础(2A、 2B)、承台(3A、 3B)、墩柱(4A、 4B)、墩间系梁(5A、 5B)、下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)、上弦(7A1、 7A2、 7B1、 7B2)、实腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)、跨中合龙段(9)、边跨合龙段(IOA、 10B)、边墩梁段(IIA、 11B)、 墩顶梁段(20)，其特征在于基础(2A、 2B)设置于地表以下工程地质的地基层 中，承台(3A、 3B)位于基础(2A、 2B)之上将基础(2A、 2B)顶部连接成整体， 墩柱(4A、 4B)设置在承台(3A、 3B)之上，在墩柱(4A、 4B)顶部设墩顶梁段(20)， 在墩柱(4A、 4B)与下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)相交位置设置墩间系梁(5A、 5B)'， 下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)、上弦(7A1、 7A2、 7B1、 7B2)与墩柱(4A、 4B)构 成三角形桁架，下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)、上弦(7A1、 7A2、 7B1、 7B2)汇合 处与实腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)相接，通过跨中合龙段(9)连接相临墩悬 臂施工的实腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)，通过边跨合龙段(IOA、 10B)连接 悬臂施工的实腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)与边墩梁段(IIA、 11B)，下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)倾角小于25 30度。
3、一种实现权利要求1所述的斜腿连续刚构桥梁的结构与悬臂浇注施工的方法， 它包括下列步骤A. 施工基础(2A、 2B)、承台(3A、 3B)、墩柱(4A、 4B);B. 搭设墩顶支架，浇注墩间系梁(5A、 5B)和墩顶梁段(20A、 20B);C. 各墩悬臂T的施工a) 每墩安装一对挂篮(15);b) 安装下弦模板(17)，浇注下弦节段(13A1、 13A2)混凝土；c) 待下弦节段(13A1、 13A2)混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达到80% 100%,张拉预应力钢束；d) 安装上弦模板(16)，浇注上弦节段(14A1、 14A2)混凝土；e) 待上弦节段(14A1、 14A2)混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达到80% 100%，张拉预应力钢束；f) 左右两端挂篮(15)前移至已完成的梁端；g) 重复b) f),直至完成上、下弦悬臂部分浇注施工，根据下弦受力需要， 张拉临时扣索(21);h) 拆除下弦模板(17);i) 左右两端挂篮前移至已完成的梁端；j)安装上弦模板(16)，浇注合龙段实腹式梁节段(12A1、 12A2)的第 一段；k)待合龙段混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达到80% 100%，张拉预应 力钢束，拆除临时扣索(21)，从而完成三角桁架部分的悬臂浇注施工； 1)左右两端挂篮前移至已完成的梁端； m)安装上弦模板(16)，浇注实腹式梁节段(12A1、 12A2)混凝土；n)待实腹式梁节段(12A1、 12A2)混凝土达到7天龄期，或混凝土标号达至1」80% 100%，张拉预应力钢束； o)重复l) n)，完成实腹式梁节段(12A1、 12A2)悬臂施工，'完成悬臂T的施工；D. 安装边墩梁段浇注支架，浇注边墩梁段(IIA、 11B);E. 安装边跨合龙段吊架或支架，浇注边跨合龙段(IOA、 10B)，张拉边跨合 龙预应力钢束；F. 安装跨中合龙段吊架，浇注跨中合龙段(9)，张拉跨中合龙预应力钢束；G. 完成桥面系、其它部分施工，完成桥梁施工。
全文摘要
本发明公开了一种斜腿连续刚构桥梁的结构与悬臂浇注施工的方法，其步骤，一是设置下弦(斜腿)；二是选取适当的根部桁高，取主跨径的1/8～1/10；三是选取适当的实腹式梁段的高度，端部高度取实腹式梁段长度的1/15～1/17、跨中高度取主跨径长度的1/50～1/70；四是悬臂浇注施工上、下弦节段，直至形成稳固的三角桁架；五是悬臂浇注施工实腹式梁段各节段，并合龙，完成全桥施工。悬臂浇注施工装置包括挂篮、上弦模板、下弦模板、前吊杆、后吊杆。本发明方法简便，实施方便、安全，结构简单，稳定可靠，提高了大桥的跨越能力和工程经济性。
文档编号E01D21/00GK101353882SQ200810048378
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者坤 付, 彤 向, 昕 宗, 彭元诚, 陈志刚, 福 黄 申请人:中交第二公路勘察设计研究院有限公司