预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交通运输桥涵工程领域，尤其涉及一种预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥及施工方法。
【背景技术】
[0002]随着立体交通基础设施的发展，在密集人口区域城市桥梁施工、高速公路跨线或跨海大桥施工时，面临着桥梁的快速施工问题，对施工安全性要求高、施工周期要求短，并需要改善钢混组合梁连续梁桥负弯矩区处于混凝土桥面板受拉、钢梁受压的不利状态，以大幅提升连续梁桥混凝土桥面板及钢主梁的耐久性。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提出一种跨越能力大、可快速预制拼装、避免负弯矩区桥面板开裂、避免钢混组合梁体外预应力索应用的预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥，采用预制鱼腹工字型梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹工字型梁在负弯矩区下翼缘采用钢箱-混凝土组合结构，在正弯矩区下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘的钢包混凝土构件的混凝土中张拉预应力。
[0005]该钢混组合连续梁桥的跨中最大梁高与跨径之比控制在1/15-1/20之间，下翼缘鱼腹线型为悬链线或抛物线；该钢混组合连续梁桥的边支座截面高度与跨中最大高度之比控制在1/2-2/3之间，中支座截面高度与跨中截面最大高度之比控制在1.0-1.2之间。
[0006]上述预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥的施工方法，包括以下步骤:
[0007]<1>提前预制混凝土桥面板和预制鱼腹工字型板梁
[0008]焊接加工预制单元的跨中下翼缘钢包混凝土构件的外包钢管板件，采用钢梁制梁台架预制边跨梁预制单元，将跨中下翼缘钢包混凝土构件、腹板、上翼缘板、横向加劲肋、纵向加劲肋、中支座竖向加劲肋、中支座下翼缘钢箱、靠近中支座下翼缘钢管、中支座上翼缘钢包混凝土箱体、边支座构件焊接成单个边跨工字型预制单元，每个预制单元包含两片工字边跨钢梁，工字梁之间采用空腹式横隔板相互连接；
[0009]采用钢梁制梁台架预制中跨梁预制单元，将跨中下翼缘钢包混凝土构件、腹板、上翼缘板、横向加劲肋、中支座竖向加劲肋、中支座下翼缘钢管、支座上翼缘预应力箱体焊接成单个中跨工字型预制单元，每个预制单元包含两片工字中跨钢梁，工字梁之间采用空腹式横隔板相互连接；之后在下翼缘钢包混凝土构件内绑扎钢筋笼，在跨中下翼缘钢包混凝土构件内通长设置波纹管，波纹管穿过所有带孔横隔板，并分别固定于支座端的桥面板锚固区和跨中下翼缘钢包混凝土构件靠近支座的下表面锚固区处；之后焊接包板，安装混凝土斜模板，浇筑下翼缘内混凝土 ；中支座附近的下翼缘设置中支座下翼缘钢管构件，中支座靠近上翼缘设置钢包混凝土构件箱体，钢包混凝土构件箱体的钢包板内设置波纹管用以张拉负弯矩预应力筋；
[0010]〈2>现场吊装
[0011]在混凝土养护后，将鱼腹工字型梁预制单元运输到施工现场并定位吊装；两个边跨预制单元之间，采用空腹式横隔板横向连接，单片工字中跨钢梁之间的上、下翼缘设置十字交叉斜撑；相邻跨吊装完成后，焊接相邻跨支座焊缝，再灌注负弯矩区下翼缘钢管、钢箱内混凝土，形成支座钢管混凝土、钢箱混凝土组合构件，浇筑支座区预应力锚固混凝土与负弯矩区上翼缘钢包板内混凝土，混凝土养护完成后，吊装跨中预制混凝土桥面板，浇筑桥面板湿接缝混凝土；
[0012]〈3>张拉预应力
[0013]混凝土养护后，张拉跨中下翼缘钢包混凝土构件内预应力束，之后张拉负弯矩区上翼缘预应力束，最后现浇负弯矩区混凝土桥面板，形成预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥。
[0014]预制混凝土桥面板的吊装龄期在180天以上，混凝土桥面板采用预留现浇孔并在现浇孔内预留钢筋，吊装时通过现浇连接上翼缘集束式剪力钉与孔内预留钢筋连接；桥面板的横向湿接缝采用速凝微膨胀混凝土，纵向湿接缝采用速凝混凝土。
[0015]下翼缘钢包混凝土构件与腹板焊接在一起，在腹板的各横向加劲肋位置下部的下翼缘钢包混凝土构件内焊接开洞横隔板，在下翼缘钢包混凝土构件的腹板、底板和包板上布置剪力钉，下翼缘钢包混凝土构件内的混凝土在整个预制单元拼接完成后再进行现浇；下翼缘钢包混凝土构件内的混凝土采用细粒连续级配抗裂混凝土 ；跨中下翼缘钢包混凝土构件内的预应力筋部分锚固在桥面板锚固区处，部分锚固在跨中下翼缘钢包混凝土构件靠近支座的下表面锚固区处。
[0016]负弯矩区支座部位的钢板箱体由下翼缘钢箱外侧板、隔板、支座下翼缘板及腹板构成无顶板的开放式箱体，箱体内表面均匀布置剪力钉；在钢梁吊装、相邻梁段焊接后，在开放箱体内浇筑混凝土 ；靠近支座部位的倾斜钢板箱体由外侧板、顶板、靠近支座下翼缘板、腹板构成封闭箱体，箱体的上部预留浇筑孔，封闭箱体内均匀布置剪力钉；在钢梁吊装、相邻梁段焊接后，在封闭箱体内灌注混凝土。
[0017]负弯矩上翼缘钢包混凝土构件由负弯矩区上翼缘钢包板、负弯矩区上翼缘钢包板内混凝土组成，内预留波纹管。
[0018]上翼缘上表面采用长、短两种剪力钉布置方式，短剪力钉为均布式，短剪力钉的长度为5-lOcm ;长剪力钉为集束式，长度为20-25cm ;负弯矩区域上翼缘表面沿纵向每单位长度剪力钉布置剪切刚度为跨中的1/2-1/4，负弯矩区域范围取为中支点向左右各1/8的跨径长度。
[0019]空腹式横隔板由横向上弦杆、横隔下弦杆、横隔斜杆组成，各杆件之间采用节点板连接。
[0020]边支座、中支座横隔板采用空腹式横隔板，其杆件截面面积为跨中空腹式横隔板相应杆件面积的5倍以上；相邻两片工字边跨梁的边支座构件下翼缘之间布置交叉斜撑；中支座竖向加劲肋与支座部位的钢板箱体隔板对焊连接。
[0021]为满足城市立体交通、高速公路跨线施工与跨海大桥施工的严格要求，发明人设计了一种预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥，采用预制鱼腹工字型梁和预制混凝土桥面板，在鱼腹工字型梁在负弯矩区下翼缘采用钢箱-混凝土组合结构，在正弯矩区下翼缘采用钢包混凝土构件，在下翼缘的钢包混凝土构件的混凝土中张拉预应力。采用该结构大幅提高了梁体的刚度与抗弯能力，并避免了预应力钢筋的空气暴露，负弯矩区域设置的下翼缘钢管混凝土与负弯矩区域的上翼缘体内预应力筋以及负弯矩区桥面板连接剪力钉合理的布置，大幅提高了梁体的耐久性与可靠性。据此，发明人还建立了相应的施工方法，采用该法施工安全、优质、方便、快捷。
【附图说明】
[0022]图1是应用本发明的8跨连续钢混组合梁桥立面布置图。
[0023]图2是本发明连续钢混组合梁桥中一个边跨与半个中跨的立面布置详图。
[0024]图3是本发明预制拼装的鱼腹工字型预应力钢混组合连续梁桥中预制混凝土桥面板的平面布置图。
[0025]图4是图2预制桥面板中单块预制桥面板示意图。
[0026]图5是上翼缘承托混凝土横截面示意图。
[0027]图6是一个边(中)跨预制单元横截面图。
[0028]图7是中支座立面布置详图。
[0029]图8是图2及图6中主梁各横截面布置详图。
[0030]图9是边支座立面布置与边支座下翼缘斜撑布置详图。
[0031]图10是图1中8跨连续钢混组合梁桥的下翼缘钢包混凝土构件立体图。
[0032]图11是图1中8跨连续钢混组合梁桥的主跨预制钢梁节段立体图。
[0033]图12是图1中8跨连续钢混组合梁桥的边跨单片预制板梁立体图。
[0034]图13是图1中8跨连续钢混组合梁桥的中跨单片预制板梁立体图。
[0035]图14是图1中8跨连续钢混组合梁桥的吊装及相邻跨焊接后中支座局部立体图。
[0036]图中:1预制混凝土桥面板，Ia预制桥面板预留现浇孔，Ib预制桥面板预留孔内钢筋，Ic预制桥面板湿接缝钢筋，2下翼缘钢包混凝土构件，2a下翼缘钢包混凝土构件开洞横隔板，2b下翼缘钢包混凝土构件包板，2c下翼缘钢包混凝土构件内混凝土，2d下翼缘钢包混凝土构件内腹板，2e下翼缘钢包混凝土构件底板，2f下翼缘钢包混凝土构件内表面剪力钉，2g下翼缘钢包混凝土构件顶板，3边跨梁预制单元，4钢梁腹板，5钢梁上翼缘板，6横向加劲肋，6a纵向加劲肋，7中支座竖向加劲肋，8中支座下翼缘钢箱，8a下翼缘钢箱外侧板，Sb下翼缘钢箱隔板，Sc支座下翼缘板，Sd钢箱内均布剪力钉，9中支座上翼缘钢包混凝土箱体，9a中支座上翼缘钢包混凝土箱体钢包板，10边支座构件，1a边支座纵向加劲肋，1b边支座的支座加劲肋，1c边支座