专利名称：局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种可应用于公路大跨度组合梁悬索桥的桥面系，属于桥梁结构技术 领域。
背景技术：
传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系，如图1所示，由钢纵梁1、钢横梁2、风嘴3、栓 钉连接件4、预制混凝土板11以及现浇混凝土接缝6组成。节段钢主梁结构在工厂焊接后 运至施工现场吊装定位。预制混凝土板11的板端须制作成齿形槽口，存在现场作业量及施 工难度较大等问题，同时预制混凝土板11和现浇混凝土接缝6由于浇注空间狭小，混凝土 浇注质量难以保证，影响新老混凝土结合部的受力性能。另一方面，传统悬索桥钢-混凝土 组合桥面系在钢纵梁1和钢横梁2上方均设置栓钉连接件4，钢纵梁1对混凝土板因温度、 收缩徐变等效应引起的强迫变形具有明显的约束作用，尤其在吊点处混凝土板因设置栓钉 连接件4导致显著的应力集中现象，非常容易引起混凝土板发生开裂现象，从而降低结构 的承载力及刚度，影响结构的耐久性。这些问题都给该类结构的推广应用造成了一定的困 难。
发明内容
本发明的目的是提供一种相对于传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系，简化预制混 凝土板的制作工艺，现场作业量及施工难度较小、同时降低钢主梁与混凝土板在复杂受力 区域的连接程度以及其对混凝土板温度、收缩徐变等效应的释放作用，混凝土浇注质量易 于保证、结构承载力、刚度和抗裂性能较高、经济性能较优的悬索桥钢-混凝土组合桥面 系。本发明的技术方案如下一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，由钢纵梁1、钢横梁2、风嘴3、栓 钉连接件4、预制混凝土板5和现浇混凝土接缝6组成，通过吊索10悬吊于主缆下部；其特 征在于，钢纵梁1、钢横梁2和风嘴3通过焊接连接成节段钢主梁；预制混凝土板5和现浇 混凝土接缝6仅与钢横梁2通过栓钉连接件4连接形成整体，钢纵梁1上不设置栓钉连接 件4，同时在吊点处钢横梁2端部一定区域内不设置栓钉连接件4。一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系的施工方法，其特征在于，包括 钢结构加工、桥面混凝土板的安装与连接、节段组合桥面系架设拼装步骤，具体如下a.在工厂将钢纵梁1、钢横梁2、风嘴3焊接形成节段钢主梁；仅在钢横梁2上翼 缘顶面熔焊栓钉连接件4，钢纵梁1上不设置栓钉连接件4，同时在吊点处钢横梁2梁端一 定区域范围内不设置栓钉连接件4 ；b.预制混凝土板5在工厂预制时设置板端预留钢筋7并设置角形抗剪钢筋8 ；c.施工时首先将预制混凝土板5吊装就位，利用钢纵梁1和钢横梁2作为支撑钢 骨架，铺设接缝内纵横向钢筋9并绑扎，对相邻预制混凝土板5的板端预留钢筋7进行焊接；以预制混凝土板5作为模板，浇筑现浇混凝土接缝6，待混凝土硬化之后，形成一种局部 不组合的悬索桥钢-混凝土节段组合桥面系；d.待桥面板混凝土达到设计强度且养护充分之后，由船舶或公路运输方式将所述 节段组合桥面系运输至桥位现场吊装拼接，最后形成悬索桥钢-混凝土组合桥面系。本发明相对于现有技术具有以下优点(1)混凝土板受压，下部钢梁受拉，通过组合作用充分发挥混凝土与钢材优异的材 料性能。相比于传统的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，本发明通过降低钢主梁和混凝土板 的连接程度释放了混凝土板因温度、收缩徐变等效应引起的强迫变形，有效缓解了吊点处 混凝土板的应力集中现象，降低了混凝土开裂风险。混凝土板与钢横梁组合形成受力特性 更为明确的简支组合梁受力体系，具有承载力高、施工方便、自重轻、抗震性能好等优点，并 且提高了结构耐久性，是对传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系的重要改进。(2)采用本发明的一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，由工厂节段 预制，运输至桥位现场架设拼装，现场作业量小，施工质量易于保证，对桥位环境干扰小，绿 色环保，符合可持续性发展要求。其中，在工厂节段预制时，预制混凝土板可作为现浇混凝 土接缝的施工模板，可避免支模工序，降低混凝土湿作业量和施工难度，缩短施工周期，加 快施工进度。(3)通过角形抗剪钢筋的抗剪作用、板端钢筋的拉结作用以及预制板与现浇混凝 土层的界面粘结作用形成混凝土叠合结构，其整体性能良好，可保证结构在达到承载力极 限状态前不发生粘结破坏。(4)通过对传统预制板构造进行改进，将预制板板端齿形槽口改成阶梯形状，简化 了预制混凝土板制作工艺，避免了传统预制混凝土板开裂和耐久性等问题，施工方便、受力 性能良好。(5)局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系相比于传统悬索桥钢-混凝土 组合桥面系在受力性能、施工性能得到显著改善的同时，用钢量几乎没有增加，经济性能较 优。
图1为传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系示意图。图2为悬索桥钢-混凝土组合桥面系中节段钢主梁示意图。图3为铺设预制混凝土板节段钢-混凝土组合桥面系示意图。图4为预制混凝土板及钢筋示意图。图5为悬索桥钢-混凝土组合桥面系施工完毕后示意图。图中1-钢纵梁；2-钢横梁；3-风嘴；4-栓钉连接件；5-预制混凝土板；6_现浇混 凝土接缝；7-板端预留钢筋；8-角形抗剪钢筋；9-接缝内纵横向钢筋；10-吊杆；11-传统 预制混凝土板。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明的结构、施工过程作进一步描述。本发明提供了一种相对于传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系，现场作业量及施工难度较小、混凝土浇注质量易于保证、结构承载力、刚度和抗裂性能较高、经济性能较优的 局部不组合悬索桥钢-混凝土组合桥面系。如图2 图5所示，该结构由钢纵梁1、钢横梁 2、风嘴3、栓钉连接件4、预制混凝土板5和现浇混凝土接缝6组成，通过吊索10悬吊于主 缆下部。钢纵梁1、钢横梁2和风嘴3通过焊接连接成节段钢主梁；所述的预制混凝土板5 中还可预设钢筋网及板端预留钢筋7、角形抗剪钢筋8，并通过现浇混凝土接缝6和栓钉连 接件4与节段钢主梁连接成整体。预制混凝土板5和现浇混凝土接缝6仅与钢横梁2通过 栓钉连接件4连接形成整体，钢纵梁1上不设置栓钉连接件；同时在吊点处钢横梁2端部一 定区域内不设置栓钉连接件4 ；预制混凝土板5和现浇混凝土接缝6还可通过板端预留钢 筋7、角形抗剪钢筋8和现浇混凝土接缝中的纵横向钢筋9连接形成整体。本发明的施工方法为本发明所述的一种局部不组合悬索桥钢-混凝土组合桥面系的施工方法为在工 厂将钢纵梁1、钢横梁2和风嘴3焊接形成平面钢框架结构，即节段钢主梁。仅在钢横梁2 上翼缘顶面熔焊栓钉连接件4，钢纵梁1上不设置栓钉连接件4，同时在吊点处钢横梁2梁 端一定区域范围内不设置栓钉连接件4。预制混凝土板5在工厂预制时预留板端钢筋7并 设置角形抗剪钢筋8。施工时首先将预制混凝土板5吊装就位，利用钢纵梁1和钢横梁2作 为支撑钢骨架，铺设接缝内纵横向钢筋9并绑扎，对相邻预制板板端预留钢筋7进行焊接； 以预制混凝土板5作为模板，最后浇筑现浇混凝土接缝6，待混凝土硬化之后，形成一种局 部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系节段。待桥面板混凝土达到设计强度且养护充分 之后，由船舶或公路运输等方式将节段组合桥面系运输至桥位现场吊装拼接，最后形成悬 索桥钢-混凝土组合桥面系。
权利要求
1.一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，由钢纵梁(1)、钢横梁(2)、风嘴 (3)、栓钉连接件G)、预制混凝土板( 和现浇混凝土接缝(6)组成，通过吊索(10)悬吊 于主缆下部；其特征在于，钢纵梁(1)、钢横梁(2)和风嘴(3)通过焊接连接成节段钢主梁； 预制混凝土板( 和现浇混凝土接缝(6)仅与钢横梁( 通过栓钉连接件(4)连接形成整 体，钢纵梁(1)上不设置栓钉连接件G)，同时在吊点处钢横梁( 端部一定区域内不设置 栓钉连接件(4)。
2.根据权利要求1所述的局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，其特征在于，所 述的预制混凝土板(5)中预设钢筋网及板端预留钢筋(7)、角形抗剪钢筋(8)，并通过现浇 混凝土接缝(6)和栓钉连接件(4)与节段钢主梁连接成整体。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系， 其特征在于，预制混凝土板( 和现浇混凝土接缝(6)通过板端预留钢筋(7)、角形抗剪钢 筋(8)和现浇混凝土接缝(6)中的纵横向钢筋(9)连接形成整体。
4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面 系的施工方法，其特征在于包括钢结构加工、桥面混凝土板的安装与连接、节段组合桥面系 架设拼装步骤，具体如下a.在工厂将钢纵梁(1)、钢横梁(2)、风嘴(3)焊接形成节段钢主梁；仅在钢横梁(2)上 翼缘顶面熔焊栓钉连接件G)，钢纵梁(1)上不设置栓钉连接件G)，同时在吊点处钢横梁 (2)梁端一定区域范围内不设置栓钉连接件；b.预制混凝土板(5)在工厂预制时设置板端预留钢筋(7)并设置角形抗剪钢筋(8)；c.施工时首先将预制混凝土板(5)吊装就位，利用钢纵梁⑴和钢横梁(2)作为支撑 钢骨架，铺设接缝内纵横向钢筋(9)并绑扎，对相邻预制混凝土板(5)的板端预留钢筋(7) 进行焊接；以预制混凝土板( 作为模板，浇筑现浇混凝土接缝(6)，待混凝土硬化之后，形 成一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土节段组合桥面系；d.待桥面板混凝土达到设计强度且养护充分之后，由船舶或公路运输方式将所述节段 组合桥面系运输至桥位现场吊装拼接，最后形成悬索桥钢-混凝土组合桥面系。
全文摘要
局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系及其施工方法，属于桥梁结构技术领域。该桥面系由混凝土板、钢纵梁、钢横梁、风嘴和栓钉连接件组成，由工厂预制悬索桥节段钢-混凝土组合桥面系。其中，预制混凝土板通过混凝土湿接缝和栓钉连接件与节段钢主梁形成整体。预制混凝土板和现浇混凝土接缝仅与钢横梁通过栓钉连接件连接形成整体，钢纵梁上不设置栓钉连接件，同时在吊点处钢横梁端部一定区域内不设置栓钉连接件。采用局部不组合技术可以在不增加用钢量的前提下克服传统的悬索桥组合桥面系因混凝土板温度、收缩、徐变等因素导致开裂、预制板板端齿槽构造复杂等问题，简化预制板制作工艺，提高结构的承载力、刚度及抗裂性能，从而提高结构耐久性。
文档编号E01D19/12GK102146658SQ201110052060
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者李法雄, 樊健生, 聂建国 申请人:清华大学