一种预应力混凝土现浇箱梁结构及其施工方法与流程

本申请涉及桥梁箱梁施工的技术领域，尤其是涉及一种预应力混凝土现浇箱梁结构及其施工方法。

背景技术：

目前，国内在建的桥梁越来越多，箱梁是桥梁工程中的重要组成部分，城市桥梁箱梁施工要求也越来越高。相关技术中，现浇箱梁主要由底板、腹板和顶板组成，底板、腹板和顶板中会穿设预应力筋并张拉封锚，现浇箱梁施工多采用支架施工。在现浇箱梁结构的施工过程中，其施工质量的优劣不仅影响了整个桥梁的外观形象，而且很大程度上影响箱梁结构的使用寿命，已完工的箱梁外观及实体质量不理想。

因此，亟需一种预应力混凝土现浇梁结构及其施工方法以改善上述问题。

技术实现要素：

为了提高箱梁结构的整体质量，本申请提供一种预应力混凝土现浇箱梁结构。

第一方面，本申请提供的一种预应力混凝土现浇箱梁结构采用如下的技术方案：

一种预应力混凝土现浇箱梁结构，包括底板、设在底板上表面两侧的腹板、设在腹板上的顶板和设在顶板两侧的翼缘板；

所述底板、腹板和顶板围成一个箱型空腔；

所述底板的上表面上倾斜设有多根体外预应力束，所述底板上间隔设有多个供体外预应力束穿设锚固的隔板；

所述底板、腹板和顶板上均设有横向预应力钢筋和纵向预应力钢筋。

通过采用上述技术方案，底板、腹板、顶板和翼缘板组成箱梁主体结构，体外预应力束充分发挥了钢绞线和碳纤维板的高强度、高弹性模量的优势，对桥梁进行抗弯加固，提高了桥梁的强度、刚度和稳定性；同时减少箱梁结构的变形，减少裂缝的产生，进而提高箱梁结构的整体质量。在原有纵向预应力筋的基础上增加了横向预应力筋，使箱梁的横向抗拉性能更高，箱梁的整体结构强度得以提高。

可选的，所述底板的上表面上设有供体外预应力束改变张拉方向的转向块。

通过采用上述技术方案，转向块的设置使体外预应力束的张拉方向改变更方便，还能提高体外预应力束张拉时的稳定性。

可选的，所述腹板为波形板。

通过采用上述技术方案，波形的腹板的断面为凹凸波形结构，使腹板内的应力分布近似为均布图形，而非常规的三角形，使腹板的抗剪性能更好。

可选的，所述顶板的下表面为向上拱起的弧形面。

通过采用上述技术方案，当顶板受到向下的压力时，用于向上供起的弧形面的顶板能够将载荷向两侧分散，使箱梁的承重质量更好，不易使箱梁结构受压损坏。

第二方面，本申请还提供的一种预应力混凝土现浇箱梁的施工方法，用于制作上述预应力混凝土现浇箱梁结构，包括如下步骤：

前期准备及材料检验；

搭设支架并进行支架预压；

模板安装和钢筋绑扎，在支架上安装支座，再安装底模，然后进行测量放线，调整底模标高，钢筋加工、安装及预应力管道预埋，绑扎钢筋长度以实际施工放样为准，在绑扎好的钢筋上按照设计要求的数量分散绑扎混凝土垫块；

进行箱梁混凝土分层浇筑和振捣，先进行第一次浇筑并振捣，第一次浇筑完成后，保留第一次浇筑最顶端的模板，拆除其余模板，待第二次浇筑钢筋绑扎完毕后，在预留模板上方支设第二次浇筑模板，以此类推，直至浇筑完箱梁顶板；

箱梁混凝土养护及拆模；

预应力钢筋施工，在预应力管道中穿设预应力筋，然后进行预应力张拉，再进行压浆和封锚；

将支架拆卸。

通过采用上述技术方案，采用混凝土垫块取代原来的定位钢筋，以起到提高现浇箱梁保护层平均合格率的作用，使箱梁保护层的施工质量得到提高，箱梁结构主体浇筑时采用分层浇筑并振捣，利用第一次浇筑混凝土形成的梁支撑第二次浇筑混凝土的自重及施工载荷，增加支架的安全性，同时也减少了大量的模板支撑材料，提高施工效率并减少施工费用。

可选的，当预应力管道与钢筋有干扰时，调整钢筋间距但不截断钢筋，且绑扎钢筋时主筋采用直螺纹套筒连接。

通过采用上述技术方案，使浇筑过程中内应力使钢筋和预应力管道互不干扰，从而使预应力张拉的效果更好，进而提高施工质量。

可选的，进行钢筋绑扎时，应按照施工要求在桥台背墙后注意按有关图纸预埋土工网连接钢筋。

通过采用上述技术方案，提高桥台背墙与箱梁之间的结构强度，使箱梁的稳定性更好，箱梁整体质量也更高。

可选的，绑扎混凝土垫块的密度至少为每平米四个。

通过采用上述技术方案，在满足保护层厚度控制质量较高的情况下，尽可能少的绑扎混凝土垫块，减少用料的同时还能减轻箱梁自重，进而提高施工效率和箱梁的施工质量。

可选的，在箱梁雨水槽位置绑扎一排纵向的混凝土垫块。

通过采用上述技术方案，一排纵向的混凝土垫块能提高箱梁雨水槽位置的保护层的厚度均匀率，使箱梁雨水槽位置的浇筑质量更好。

可选的，箱梁混凝土分层浇筑和振捣时使用多台振捣棒同时振捣。

通过采用上述技术方案，多台振捣棒同时振捣，使箱梁混凝土浇筑过程中产生的气泡排出，使混凝土密实结合，克服了箱梁施工完毕的蜂窝、麻面、裂纹和色泽不一等问题，以提高其强度，保证箱梁结构的质量，多台振动棒同时振捣还能提高施工效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的施工方法中采用混凝土垫块取代原来的定位钢筋，以起到提高现浇箱梁保护层平均合格率的作用，使箱梁保护层的施工质量得到提高，箱梁结构主体浇筑时采用分层浇筑并振捣，利用第一次浇筑混凝土形成的梁支撑第二次浇筑混凝土的自重及施工载荷，增加支架的安全性，同时也减少了大量的模板支撑材料，提高施工效率并减少施工费用；

2.本申请中的多台振捣棒同时振捣，使箱梁混凝土浇筑过程中产生的气泡排出，使混凝土密实结合，克服了箱梁施工完毕的蜂窝、麻面、裂纹和色泽不一等问题，以提高其强度，保证箱梁结构的质量，多台振动棒同时振捣还能提高施工效率。

附图说明

图1是本申请实施例公开的一种预应力混凝土现浇箱梁结构的整体结构示意图。

图2是图1中a部分的局部放大图。

图3是本申请实施例公开的一种预应力混凝土现浇箱梁结构的施工方法的步骤流程框图。

附图标记说明：11、底板；111、体外预应力束；112、隔板；113、转向块；21、腹板；31、顶板；41、翼缘板。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例了一种预应力混凝土现浇箱梁结构。参照图1，该箱梁结构包括底板11、腹板21、顶板31和翼缘板41。其中，底板11与桥墩柱上的支座连接，两个腹板21设置在底板11上表面上的两侧，顶板31与腹板21的顶部固定连接，两个翼缘板41设置在顶板31两侧。底板11、腹板21和顶板31围成一个箱型空腔，组成箱梁的主体结构。

具体的，底板11通过螺栓连接的方式与桥墩上的支座连接，底板11作为箱梁结构的底部支撑结构，起到了连接和支撑的作用。另外，底板11的上表面上倾斜设置有多根体外预应力束111，体外预应力束111可采用地脚螺栓和环形压条为安装在底板11的上表面上，为完成体外预应力束111的张拉，在底板11的上表面上还间隔设有多个供体外预应力束111穿设锚固的隔板112，隔板112与底板11一体浇筑成型。且底板11内还沿箱梁长度方向设置有纵向预应力钢筋，相应的，底板11内还同样埋设有横向张拉钢筋，以提高底板11的结构强度和抗拉性能，进而提高箱梁的施工质量。

进一步的，参照图1和图2，为使体外预应力束111靠近两端的位置的张拉方向不易产生突变，在底板11的上表面上沿箱梁的长度方向间隔设置有多个转向块113，转向块113可以是与底板11一体成型的混凝土块，转向块113也可以是与底板11螺栓连接的金属块。

参照图1，腹板21对称设置在底板11上表面的两侧，腹板21与底板11均为混凝土浇筑成型且固定连接，在腹板21上沿箱梁的长度方向穿设有纵向预应力钢筋和与纵向预应力钢筋垂直的横向预应力钢筋。在本申请可能的实施方式中，腹板21为波形板，即腹板21的内侧面和外侧面上均间隔分布有凹槽和凸起，使腹板21的横截面形状为波形。

参照图,1，顶板31与腹板21为混凝土一体浇筑成型，顶板31作为桥梁桥面的基础，一般会在顶板31的上表面上铺设沥青防护层，当然，在顶板31内沿箱梁长度方向还穿设有纵向预应力钢筋，在顶板31内沿箱梁宽度方向穿设有横向预应力钢筋。另外，顶板31的下表面为向上拱起的弧形面，使顶板31受力更分散，使顶板31的抗压性能更好。

参照图1，翼缘板41与顶板31采用混凝土一体浇筑成型，翼缘板41的上表面与顶板31的上表面齐平，翼缘板41能用于设置桥梁护栏或防护墙。

本申请实施例还公开了一种预应力混凝土现浇箱梁的施工方法，用于制作上述实施例中公开的一种预应力混凝土现浇箱梁，参照图3，该施工方法包括如下步骤：

s101，前期准备及材料检验。

先进行场地整平，并对支架钢管、钢筋和模板等原材料进行检验，将合格的材料运输至施工场地。

s102，搭设支架并进行支架预压。

支架可采碗扣式脚手架，支架搭设前，需根据支架承重载荷计算所必需的强度、刚度、稳定性和变形情况来确定支架的密度和用量。施工时支架底部铺设一层枕木，支架顶铺设槽钢和钢板形成底模，最后在支架周围加防护网和安全网。

支架搭设完成后，使用装袋沙包，按计算的梁体载荷及施工附加载荷吊装足够的袋装沙包压在支架顶部，预压前和预压后每日测同一点下沉量并进行记录，同时检查支架整体有无横向偏移，支架的杆件有无压弯及变形，分析测量所得数据，确定可恢复弹性下沉量及不可恢复下沉量，并以所得数据为依据，调整顶托及木楔，使支架在混凝土浇筑施工后保持其设计位置不变。

s103，模板安装和钢筋绑扎。

在支架上安装支座，再安装底模，然后进行测量放线，调整底模标高，在安装底模时，模板应确保平整，避免模板拼缝及发生错台现象。然后进行钢筋加工、安装及预应力管道预埋等操作，绑扎钢筋长度以实际施工放样为准，在绑扎好的钢筋上按照设计要求的数量分散绑扎混凝土垫块。绑扎钢筋时，严格按照设计要求控制各阶段，并测量放样及时校核，确保箱梁主筋根数及间距在规范的要求范围内，以提高施工质量。

s104，进行箱梁混凝土分层浇筑和振捣。

首先，在底模上表面上两侧安装侧模板，然后进行第一次浇筑并振捣，第一次浇筑完成后，浇筑时，采用插入式振动棒振捣密实，待第一次浇筑的混凝土凝固并施工设计的强度后，保留第一次浇筑最顶端的侧模板，拆除其余模板，待第二次浇筑钢筋绑扎完毕后，在预留模板上方支设第二次浇筑模板，以此类推，直至浇筑完箱梁顶板。

s105，箱梁混凝土养护及拆模。

采用湿润法对箱梁混凝土进行养护，在寒冷的低温环境下，需要用蒸汽养护，待混凝土强度达到要求后，拆除模板。

s106，预应力钢筋施工。

待箱梁混凝土强度达到规定强度时，进行预应力张力，在预应力管道中穿设预应力筋，然后进行预应力张拉，预应力张拉采用整束张拉的方法，张拉时，可采用应力、延伸量双控制，一般荷载为5分钟，同样的方法将体外预应力束111进行预应力张拉的操作。

再进行压浆和封锚，压浆可采用真空压浆法，管道压浆应在预应力钢绞线张拉完成后立即进行，一般不超过14天，压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应由最低点的压浆孔压入，并且使水泥浆由最高点的排气孔流出，直到流出的稠度达到注入的稠度，管道应充满水泥浆，压浆后两天需要进行。压浆完成后，用梁端水泥浆冲洗干净，同时清除锚垫板、锚具及端面混凝土的污垢，并将端面混凝土凿毛，绑扎端部钢筋网，拼装端模、立模后校核箱梁的全长，固定模板，浇筑封端混凝土。

s107,将支架拆卸。

安装从上到下的顺序，将支架进行拆除，拆除过程中注意支架的倾斜或钢管跌落，确保施工安全。

为使预应力管道与钢筋之间的干扰减小，避免因混凝土内应力作用而使预应力管道与钢筋之间产生作用力，从而影响后续的预应力张力和箱梁的施工质量。在步骤s103和步骤s104的施工过程中，当预应力管道与钢筋有干扰时，应及时调整钢筋间距但不截断钢筋，且绑扎钢筋时主筋采用直螺纹套筒连接。

进一步的，在步骤s103和步骤s104中，进行钢筋绑扎时，应按照施工要求在桥台背墙后注意按有关图纸预埋土工网连接钢筋。这样能使箱梁与桥台之间的连接强度更高，从而使箱梁的稳定性和强度更高，进而提高箱梁的施工质量。

在步骤s103和步骤s104中，绑扎钢筋混凝土垫块的密度应大于或等于每平方米四个，这样在确保箱梁保护层的厚度质量的同时，既能提高施工效率还能减少箱梁的重量。

为提高箱梁雨水槽位置的保护层的厚度均匀率，使箱梁雨水槽位置的浇筑质量更好，在步骤103和步骤104中，绑扎混凝土垫块时，需要在箱梁雨水槽的位置绑扎一排纵向的混凝土垫块。

另外，为提高混凝土的密实度，减少浇筑完成后的箱梁表面存在蜂窝、麻面、裂纹和色泽不一等问题，在步骤s104中，进行箱梁混凝土分层浇筑和振捣时需要使用多台振捣棒同时振捣。一般情况下，振捣棒的数量为6个。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。