一种组合箱梁及其施工方法与流程

本发明涉及一种桥梁及其施工方法，特别涉及一种组合箱梁及其施工方法。

背景技术：

组合箱梁桥由于其抗弯和抗扭刚度大，结构稳定，得到了广泛的应用。但是组合箱梁桥存在以下问题：混凝土浇筑困难且混凝土抗拉强度不足，容易出现裂缝，严重影响了桥梁的承载性能及使用寿命,且组合箱梁在应用过程中存在容易开裂的问题。另外，随着现代交通基础设施的发展，在密集人口区域城市桥梁施工或高速公路跨线施工时，面临着桥梁的快速施工问题，具有装配化率高、对施工安全性要求高、施工周期要求短，环境污染小等要求。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供一种能够快速组装施工、且结构牢固、使用寿面长的组合箱梁。本发明的另一发明目的是提供该组合箱梁的施工方法。

技术方案：本发明所述的组合箱梁，包括顶板、左右腹板和u型钢构件；u型钢构件的两侧为闭合腔体，左右腹板分别安装固定在闭合腔体的顶面，顶板安装固定在左右腹板上，u型钢构件的凹槽内填充混凝土。

其中，顶板可采用预制混凝土面板，混凝土面板铺装性能优良，预应力全部设置在混凝土构件内，自重轻，耐久性高。u型钢构件解决了混凝土不抗拉且填充困难的问题。

上述组合箱梁在顶板和左右腹板间固定有支撑顶板的钢管，两条钢管之间安装有横梁。上述钢管可以为方钢管，当组合箱梁上翼缘采用方钢管，因方钢管为闭合形状，故其板件稳定性较普通一字型钢翼缘板高，可保证在吊装施工过程中上翼缘板的稳定性。为了增加方钢管与顶板的连接力度在方钢管上表面布置集束式剪力钉。方钢管的宽度可为16-30cm，该尺寸可以保证在预制时工人的作业空间。

所述左右腹板之间垂直设置有横隔板，其中位于箱梁端部的横隔板厚度大于中部横隔板。横隔板可为混凝土横隔板，采用高强混凝土材料制作，与左右腹板之间通过现浇方法连接，可进一步的降低现场的浇筑混凝土作业量。

左右腹板与相邻部件之间、u型钢构件与混凝土之间设置用于加强连接强度的剪力钉。本发明中，为了加固相邻部件之间的连接，在左右腹板与横隔板连接位置、靠近支座附近均设置剪力钉。

上述左右腹板波纹形。波纹型的腹板方便运输和安装，左右腹板具体可采用波形钢腹板，波纹钢腹板可很好地达到桥梁腹板所需强度。在实际应用中，左右腹板间距可为70-100cm。

所述混凝土内埋设有波纹管和预应力筋，埋设波纹管以预留预应力张拉孔。

本发明所述的混凝土从组合箱梁中段到箱梁的两端逐渐增加厚度，呈倾斜状。位于箱梁端部部分混凝土高度超过u型钢构件，用以适应简支梁支座段体内预应力的布置形状。

由上述组合箱梁组成的复合箱梁，由两个以上组合箱梁平行排列组成，其中顶板为一整体，在相邻组合箱梁之间设有连接左右箱梁并支撑顶板的支撑机构。该支撑机构包括上弦杆，下弦杆以及若干斜杆，上弦杆安装固定在相邻箱梁的顶端，下弦杆安装固定在相邻箱梁的底端，若干个斜杆斜撑在上弦杆和下弦杆之间，相邻斜杆成三角形状。相邻两个组合箱梁的梁中心间距取可为4m-6m，以上距离是相邻组合箱梁较合理的横向间距距离。

上述组合箱梁的施工方法，包括以下步骤：(a)预制顶板，在顶板上留有槽型孔；(b)制作左右腹板和u型钢构件；(c)在u型钢构件的凹槽底部和两侧面设置向中间延伸的剪力钉；(d)将左右腹板固定在u型钢构件两边闭合腔体的顶面；(e)在u型钢构件凹槽内放置波纹管并浇筑混凝土，混凝土养护到设计强度后，在混凝土内张拉预应力；(f)将顶板安装在左右腹板上并通过槽型孔浇筑，使其与左右腹板顶端固定。

有益效果：本发明的组合箱梁结构合理且稳定；在混凝土内预埋预应力筋，避免了预应力筋的空气暴露；预制化程度高，可快速施工；本发明的组合箱梁刚度大，耐火性能好，高跨比小。本发明组合箱梁的施工方法施工安全、优质、方便、快捷。本发明所述的组合箱梁可满足城市立体交通、高速公路跨线施工的快速、安全、环保施工要求，适用于交通拥堵的市政桥梁、大跨径高速公路跨线桥等工程实践。

附图说明

图1是组合箱梁跨中段横断面图；

图2是组合箱梁跨中段部分的三维示意图；

图3是组合箱梁靠近支座梁段的横断面图；

图4是横隔板及其与左右腹板连接示意图；

图5是横隔板示意图；

图6是组合箱梁立面布置图c-c；

图7是组合箱梁纵向剖面布置图d-d；

图8是顶板示意图；

图9是顶板示意图；

图10是复合箱梁的两箱布置形式的横断面图。

具体实施方式

由图1所示，组合箱梁包括了混凝土顶板1、左右腹板2和u型钢构件3。顶板1为预制混凝土桥面板，左右腹板2为波形钢腹板，u型钢构件3的两侧为内板3a、上板3b、底板3c、斜板3d和外板3e构成的闭合腔体，内板3a与u型钢构件的底板3c垂直，上板3b与底板3c平行，左右腹板2分别安装固定在闭合腔体上板3b上表面，顶板1安装固定在左右腹板2上。顶板1和左右腹板2间固定有方钢管5；两条方钢管5之间安装横梁6。u型钢构件3的凹槽内填充混凝土4，u型钢构件3与混凝土4之间设置有剪力钉8，混凝土4内埋设有波纹管和预应力筋9。

由图2所示，方钢管5表面布置集束式剪力钉13与顶板1连接。

由图3-5所示，左右腹板2之间垂直设置有横隔板7，左右腹板与横隔板之间设置有剪力钉8，横隔板周边设置剪力钉14，横隔板7通过混凝土16与左右腹板2连接，预应力锚块15用于加固横隔板7与组合箱梁连接。

由图6-7所示，从组合箱梁中段到箱梁的两端混凝土4厚度逐渐增加，混凝土内预埋预应力筋9。

由图8-9所示，混凝土顶板1上设有槽型孔16，内部埋设有板间钢筋17。

由图10所示，复合箱梁由两个组合箱梁平行排列组成，顶板为一整体，在相邻组合箱梁之间设有连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通过上翼缘节点板18安装固定在相邻箱梁的顶端，下弦杆11通过下翼缘节点板19安装固定在相邻箱梁的底端，若干个斜杆12斜撑在上弦杆10和下弦杆11之间，相邻斜杆12成三角形状。上翼缘节点板18与下翼缘节点板19采用高强螺栓连接。

上述组合箱梁的施工方法，包括以下步骤：(a)预制顶板，在顶板上留有槽型孔；(b)制作左右腹板和u型钢构件；(c)在u型钢构件的凹槽底部和两侧面设置向中间延伸的剪力钉；(d)将左右腹板固定在u型钢构件两边闭合腔体的顶面；(e)在u型钢构件凹槽内放置波纹管并浇筑混凝土，混凝土养护到设计强度后，在混凝土内张拉预应力；(f)将顶板安装在左右腹板上并通过槽型孔浇筑，使其与左右腹板顶端固定。

上述组合箱梁在匝道桥梁中的具体实践中的应用如下：

某匝道桥设计跨径40m，桥面宽度为8m，设计了两个组合箱梁箱室中心线间距为5.2m，组合箱梁的主梁高度设计为2.2m，钢主梁高度为2.0m，顶板翼缘外伸长度为0.9m，通过以下方法完成了施工：预制混凝土顶板厚度为0.20m，混凝土顶板留有槽型孔；制备波形钢腹板；制作u型钢构件，在u型钢构件的凹槽底部和两侧面设置向中间延伸的剪力钉；方钢管采用20cm*20cm宽度*高度；预制混凝土横隔板，混凝土横隔板表面布置两排剪力钉；预制支撑机构。

将波形钢腹板、u型钢构件、方钢管和横梁焊接组装，组合箱梁箱室的左右波形钢腹板间距为80cm，并在方钢管上、波形钢腹板支座附近和波形钢腹板与混凝土横隔板连接部位分别焊接剪力钉。

在u型钢构件凹槽内安装波纹管，将混凝土横隔板放置在设计位置，与波形钢腹板现浇混凝土连接，浇筑u型钢构件凹槽内混凝土并养护，在混凝土养护达到设计强度后，在波形钢腹板中张拉体内预应力。

将上述预制的组合箱梁结构运输到施工现场并定位吊装，将预制混凝土顶板通过槽型孔、板间钢筋与方钢管连接；顶板之间采用板间钢筋现浇连接，吊装两个组合箱梁，采用由上弦杆、下弦杆和斜杆组成的支撑机构连接，组合箱梁下翼缘设置十字交叉斜撑。

通过以上方法，完成了复合箱梁的安装，该复合箱梁的组成的桥梁上部结构安装迅速，缩短施工时间，减小施工风险，减小了对市政桥梁施工过程中对交通的影响，并保证了桥梁具有良好的耐久性及出色的桥面铺装性能。

上述组合箱梁在高速公路桥的具体实践中的应用如下：

某高速公路桥设计跨径50m，桥面宽度为13m，设计了主梁高度设计为2.5m，顶板厚度为0.2m，组合箱梁的主梁高度为2.3m，组合箱梁箱室的波形钢腹板间距为100cm，方钢管采用25cm*25cm宽度*高度，采用三个组合箱梁形式，相邻组合箱梁箱室中心线间距为5.0m，桥面板翼缘外伸长度为1.5m，通过上述施工方法完成施工，减少了桥梁上部结构的施工时间，缩短了工期，降低梁高并减轻了结构自重，减小了施工风险，并保证桥梁具有良好的耐久性及出色的桥面铺装性能。