专利名称：一种先简支后连续的体外预应力连续梁桥的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种梁桥施工工艺，特别是一种先简支后连续的体外预应力连 续梁桥。
背景技术：
随着我国高等级公路的快速发展，对连接高速公路的桥梁质量要求相应提升， 桥梁施工技术极为关键。目前的现状是对于小跨径的高等级公路桥梁多采用装配式钢 筋混凝土板梁的形式，中等跨径的桥梁则采用装配式预应力混凝土 T (箱)梁的形式，对 于大跨径预应力混凝土连续梁桥，目前的施工方法主要采用平衡悬臂浇筑法或拼装法。 但由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时，人们一直希望将简支梁的批量预制生产 和连续梁的优越性能结合起来，实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设 这是我们常说的“先简支后连续施工”方法。先简支后连续桥梁结构具有以下特点
(1)刚度大、变形小、伸缩缝少和行车舒适；(2)简支梁的预应力钢束在工厂进行张 拉，而负弯矩区的预应力钢束布置及张拉均在混凝土梁上进行，仅需吊装设备起吊混凝 土梁，减少了施工设备，又能避免张拉预应力钢束造成地面上的障碍；(3)预制梁能 采用标准构件，进行工厂化统一生产和管理，有利于技术操作，节省了施工时间，缩短 工期，提高经济效益。调查分析现有公路桥梁，存在两大方面的问题一方面，相当一部分桥梁服务 期限已有20年 30年，梁体已出现混凝土破损、剥落、钢筋锈蚀、裂缝等现象，桥梁承 载能力受到影响；另一方面，由于交通量增多，车辆载重加大，部分桥梁承载力明显不 足，急需进行加固，这已为世界所关注。随着60年代以来斜拉索的防护问题不断得以解 决和完善，也使与斜拉索属同一范畴的体外预应力的防腐问题得到了很好的解决；且由 于体内预应力结构在腹板内往往布置大量的钢筋，而且弯道也多，拥挤的弯道使灌浆质 量也无法保证，造成钢束的腐蚀，影响结构的耐久性，近20年来国际上的普遍看法已倾 向于体外预应力钢束较体内配束的结构耐久性更好。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种预应力束更换方便、摩 阻损失小，梁体起吊重量轻、易于装配化施工，桥面铺装层厚度薄的先简支后连续的体 外预应力连续梁桥。本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现一种先简支后连续的体外预应力连续梁桥，包括混凝土梁，所述混凝土梁采用 先简支后连续的体外预应力梁，所述混凝土梁的两侧对称安装有起承载作用的体外预应 力束。本实用新型中，所述混凝土梁包括翼板、腹板、马蹄和横隔板，所述翼板、腹 板和马蹄为一整体并且横截面为T形，所述混凝土梁上设置有多块所述横隔板，所述横隔板上设有体外预应力孔道，所述混凝土梁的两侧每跨跨间设置有多个跨间转向块，所 述混凝土梁的每跨中间墩顶位置设置有墩顶转向块，所述体外预应力束安装在横隔板的 体外预应力孔道、跨间转向块的转向装置和墩顶转向块的转向装置内，所述体外预应力 束的两端锚固在锚固块上。本实用新型中，所述跨间转向块对称设置在混凝土梁第二道内横隔板位置，使 所述体外预应力束从该位置向上弯起，所述墩顶转向块设置在混凝土梁梁端位置，使所 述体外预应力束从该位置向下弯起。本实用新型中，所述跨间转向块和墩顶转向块由标准横隔板加大、加厚截面尺 寸构成。本实用新型中，所述混凝土梁为T型截面梁。由于采用上述方案，体外预应力结构将预应力筋布置于梁的主体结构之外，通 过两端锚固块、跨间转向块、墩顶转向块与梁体相连，基本设计思想是，在施工阶段， 最低限度地利用体内预应力束实现整体结构在施工阶段的受力，再利用二期的体外预应 力束来承担二期恒载和使用荷载。由于采用上述方案，具有如下显著优点(1)体外预应力束布置在腹板外，便于维护及更换，同时减轻了梁体自重，增大 了桥梁的跨越能力，避免了波纹管较密、腹板不易振实的缺点，梁体自重减轻，便于运 输和安装。(2)体外预应力束采用通长布置，节省了墩顶位置负弯矩束和锚具，减薄了桥面 因锚固需要而设置的铺装层厚度。(3)体外预应力束通过跨间转向块和墩顶转向块改变方向，且只在跨间转向块、 墩顶转向块和锚固处与混凝土接触，从而预应力摩擦损失减小，提高预应力效益。
图1为本实用新型的混凝土 T梁架设及其体外预应力束、跨间转向块、墩顶转 向块、锚固块布置的结构示意图。图2为图IA处的放大图。图3为本实用新型混凝土 T梁结构示意图。图4为本实用新型体外预应力束的截面图。图5为本实用新型混凝土 T梁的截面图。附图1-5中1-—锚固块、2-—跨间转向块、3-—体外预应力束、4-—墩顶 转向块、5—减震器、6—转向装置、7—预埋管、8—锚具、9—环氧涂钢绞线、 10---预埋钢板、11---PE套管、12---油脂、13---体外预应力道孔、14—马蹄、 15-—翼板、16-—横隔板、17-—腹板。
具体实施方式
以下结合附图，来详细说明先简支后连续的体外预应力连续梁桥的具体实施方 式。如图1、2、3、4、5所示，一种先简支后连续的体外预应力连续梁桥，包括混凝土梁，所述混凝土梁采用先简支后连续的体外预应力梁，所述混凝土梁的两侧对称安 装有起承载作用的体外预应力束3。本实用新型中，所述混凝土梁包括翼板15、腹板17、马蹄14和横隔板16，所 述翼板15、腹板17和马蹄14为一整体并且横截面为T形，所沭腹板17卜.馄凝十设置有 多块所述横隔板16，所述横隔板16上设有体外预应力孔道13，所述混凝土梁每跨跨间的 腹板两侧设置有多个跨间转向块2，所述混凝土梁的每联中间墩顶位置设置有墩顶转向块 4，所述体外预应力束3安装在横隔板16的体外预应力孔道13、跨间转向块2的转向装置 6和墩顶转向块4的转向装置内，所述体外预应力束3的两端锚固在锚固块1上。本实用新型中，所述跨间转向块2对称设置在混凝土梁第二道内横隔板位置， 使所述体外预应力束3从该位置向上弯起，所述墩顶转向块4设置在混凝土梁梁端位置， 使所述体外预应力束从该位置向下弯起。本实用新型中，所述跨间转向块2和墩顶转向块4由标准横隔板加大、加厚截面 尺寸构成。本实用新型中，所述混凝土梁为T型截面梁。本实用新型中，所述体外预应力束3包括环氧喷涂钢绞线9、PE套管11、油脂 12，所述PE套管11套装在所述环氧喷涂钢绞线9外，所述PE套管11和所述环氧喷涂 钢绞线9之间填充有油脂12。本实用新型中，所述体外预应力束3上每隔8-lOm设置有减振装置5，所述减震 装置5通过预埋钢板10固定在混凝土梁上。本实用新型的施工方法浇注完混凝土 T梁后，待混凝土强度达到设计强度的 95%，张拉体内预应力束，体内预应力束采用低松弛预应力钢绞线；然后安装各桥墩永 久支座，逐孔架设混凝土 T梁，在混凝土 T梁每跨跨间设置跨间转向块2，在混凝土 T梁 每联中间墩顶位置设置墩顶转向块4，梁端设置湿接头60cm ；架设好混凝土 T梁后，体 外预应力束3穿过锚固块1的预埋管7、横隔板16的体外预应力道孔13、跨间转向块2 的转向装置6、墩顶转向块4再连接到另一跨混凝土 T梁，连续形成通长布置的体外预应 力束，体外预应力束3的两端通过锚具8固定在锚固块1上；浇注墩顶处梁端湿接头使得 混凝土 T梁在纵向形成结构连续，横向通过翼板及横隔板之间的现浇湿接缝在横向连成 整体，第一次张拉体外预应力束；桥面系施工后(桥面系施工包括浇筑防撞栏杆或安 装波型护栏，浇筑桥面水泥混凝土和浙青混凝土，安装排水设施等)，第二次张拉体外 预应力束。实施例如图1所示，为三跨混凝土T梁，采用先简支预制后结构连续的体外预 应力连续T梁桥，桥跨布置左幅为(40m+41m+35m)，右幅为(24m+41m+35m)的 梁桥，荷载等级为汽车一超20级，挂车一120，混凝土 T梁采用C50混凝土。如图5所 示，为保持与前后联梁高相协调，减少梁高类型，混凝土 T梁梁高采用2.3 m，混凝土 T 梁采用T形截面，所述混凝土 T梁包括翼板15、腹板17、马蹄14、横隔板16和布置在 腹板17之外的体外预应力束3、转向装置6及锚固体系，将体外预应力束3布置在腹板 17外，使跨中附近的梁肋宽度由原来的22cm减少为18cm，马蹄14的宽度由原来的54cm 减少为42 cm;采用体外预应力束3通长布置，节省墩顶位置负弯矩束和锚具，减薄桥面 因锚固需要而设置的铺装层厚度，桥面铺装层的厚度由15 cm减少为10 cm。全联在支点处和跨中分别设置横隔板，桥面横坡由混凝土T梁翼板顺坡预制、盖梁斜置等共同组合 形成。预应力体系该桥采用体内预应力和体外预应力混合配筋的方式。体内预应力束3采用公称直径夕15.24低松弛预应力钢绞线，其抗拉标准强度
Rl = IESOMPa,弹性模量乓=IJxIO5IA ,张拉控制应力 Oa = 0.75< = I395MPfl ,锚 具8采用HVM群锚体系。如图1、4所示，体外预应力束3采用公称直径一 15.24无粘结低松弛环氧喷涂 钢绞线9，其抗拉标准强度《 = 1860ΜΡα,弹性模量乓=IJxlO5Affi3。全桥采用2—
6 一 15.24体外预应力束3沿混凝土 T梁腹板17两侧通长布置。体外预应力束3外套装高
密度聚乙烯PE套管11，张拉体外预应力束3后在PE套管11内灌入油脂12，使用OVM 锚具8，沿PE套管11每隔8 IOm设置一道减振装置5，减震装置5通过预埋钢板10固 定在混凝土 T梁上。转向及锚固体系转向块是体外预应力束在跨径内保持设计的弯曲形状并且牢靠地传递索力的重 要部件。该联在每跨跨间、中间墩顶位置分别设置跨间转向块和墩顶转向块。根据体外 预应力束的弯曲半径、弯曲角度及张拉力的大小等，所述跨间转向块对称设置在混凝土T 梁第二道内横隔板位置，跨间转向块的厚度设为60 cm，墩顶转向块设置在混凝土 T梁梁 端位置，墩顶转向块的厚度为75 cm，构造布置见图1。采用ANSYS软件对跨间转向块 和墩顶转向块局部受力进行空间分析，得到体外预应力束转向时产生的拉应力和剪应力 分布，据此在跨间转向块和墩顶转向块内设置围住单根转向力筋的环筋和沿着跨间转向 块和墩顶转向块周边围住块内所有力筋的闭口箍筋，并将环筋和箍筋与梁内的纵向钢筋 相箍结。本实用新型并不局限于上述实施方式，通过上述实施方式可推广到多跨的先简 支后连续的体外预应力连续梁桥，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落 入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种先简支后连续的体外预应力连续梁桥，包括混凝土梁，其特征在于所述混 凝土梁采用先简支后连续的体外预应力梁，所述混凝土梁的两侧对称安装有起承载作用 的体外预应力束(3)。
2.根据权利要求1所述的先简支后连续的体外预应力连续梁桥，其特征在于所 述混凝土梁包括翼板(15)、腹板(17)、马蹄(14)和横隔板(16)，所述翼板(15)、腹板(17)和马蹄(14)为一整体并且横截面为T形，所述混凝土梁上设置有 多块所述横隔板(16)，所述横隔板(16)上设有体外预应力孔道(13)，所述混凝土 梁的两侧每跨跨间设置有多个跨间转向块(2)，所述混凝土梁的每跨中间墩顶位置设置 有墩顶转向块(4)，所述体外预应力束(3)安装在横隔板(16)的体外预应力孔道 (13)、跨间转向块(2)的转向装置(6)和墩顶转向块(4)的转向装置内，所述体 外预应力束(3)的两端锚固在锚固块(1)上。
3.根据权利要求2所述的先简支后连续的体外预应力连续梁桥，其特征在于所述 跨间转向块(2)对称设置在混凝土梁第二道内横隔板位置，使所述体外预应力束(3) 从该位置向上弯起，所述墩顶转向块(4)设置在混凝土梁梁端位置，使所述体外预应力 束从该位置向下弯起。
4.根据权利要求2或3所述的先简支后连续的体外预应力连续梁桥，其特征在于所 述跨间转向块(2)和墩顶转向块(4)由标准横隔板加大、加厚截面尺寸构成。
5.根据权利要求1或2所述的先简支后连续的体外预应力连续梁桥，其特征在于所 述混凝土梁为T型截面梁。
6.根据权利要求1或2所述的先简支后连续的体外预应力连续梁桥，其特征在于所 述体外预应力束(3)包括环氧喷涂钢绞线(9)、PE套管(11)、油脂(12)，所述 PE套管(11)套装在所述环氧喷涂钢绞线(9)外，所述PE套管(11)和所述环氧喷涂钢绞 线(9)之间填充有油脂(12)。
7.根据权利要求1或2所述的先简支后连续的体外预应力连续梁桥，其特征在于所 述体外预应力束(3)上每隔8-lOm设置有减振装置(5)，所述减震装置(5)通过预埋钢板 (10)固定在混凝土梁上。
专利摘要一种先简支后连续的体外预应力连续梁桥，包括混凝土梁，所述混凝土梁采用先简支后连续的体外预应力梁，所述混凝土梁的两侧对称安装有起承载作用的体外预应力束，所述混凝土梁包括翼板、腹板、马蹄和横隔板，所述翼板、腹板和马蹄为一整体并且横截面为T形，所述混凝土梁上设置有多块所述横隔板，所述横隔板上设有体外预应力孔道，所述混凝土梁的两侧每跨跨间设置有多个跨间转向块，本实用新型采用上述施工工艺具有预应力束更换方便、摩阻损失小，梁体起吊重量轻、易于装配化施工，桥面铺装层厚度薄的特点。
文档编号E01D101/28GK201801806SQ20102055099
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者夏桂云, 李传习, 杨美良, 董创文, 邓继华 申请人:长沙理工大学