专利名称：一种波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁及施工方法
技术领域：
本发明属于公路和铁路的桥梁技术领域，主要涉及的是一种波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁及施工方法。
背景技术：
波形钢腹板预应力混凝土箱梁作为一种新型的钢-混凝土组合结构，充分利用了混凝土抗压、波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点，有效地将钢、混凝土两种材料结合起来， 提高了材料的使用效率，是一种经济、合理、高效的结构形式。现有波形钢腹板预应力混凝土箱梁通常采用现浇和预制安装两种施工方法。如图1所示采用现浇方法施工的波形钢腹板预应力混凝土箱梁构件主要由波形钢腹板1、上连接件2、下连接件3、现浇混凝土顶板7、现浇混凝土底板8、现浇混凝土横梁或横隔板9 (位于梁端称为横梁，位于跨中称为横隔板，以下同)、底板体内预应力筋11、体外预应力筋12和墩顶负弯矩预应力筋13组成。波形钢腹板1与上下连接件2、3在工厂焊接后运至施工现场进行定位安装，搭设支架或采用悬臂浇筑箱梁混凝土。现浇方法施工存在现场作业及施工难度较大，施工周期长等问题，同时底板混凝土和下连接件的结合部由于操作空间狭小，混凝土浇注工作难度较大，可能会影响到结合部混凝土的施工质量及结构的耐久性。如图2所示采用预制安装方法施工的波形钢腹板预应力混凝土箱梁构件主要由波形钢腹板1、上连接件2、下连接件3、预制混凝土顶板4、预制混凝土底板5、预制混凝土横梁或横隔板6、现浇混凝土顶板7、现浇混凝土横梁或横隔板9、体外预应力筋12和墩顶负弯矩预应力筋13组成。采用在预制厂标准化预制的波形钢腹板预应力混凝土箱梁各工序和施工质量都有较好保证，但预制波形钢腹板预应力混凝土箱梁为满足常规安装设备需要，为多箱箱梁结构，每片箱梁横向宽度小，腹板数量多，钢材用量大；随着预制箱梁跨径的增大，每片箱梁安装重量也随之增加，常规施工设备已很难满足安装要求。这些问题给该类结构的推广应用造成了一定的困难。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种由波形钢腹板预应力混凝土工字梁构成的连续箱梁及施工方法，它既具有波形腹板预应力混凝土箱梁结构优点，又能够有效克服上述现浇及预制波形钢腹板预应力混凝土箱梁遇到的问题，具有受力性能好、材料利用率高、施工简便快捷、经济效益显著的特点。本发明实现上述目的采取的技术方案是将架设安装的相邻两个波形钢腹板预应力混凝土工字梁单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板、预制混凝土横梁或横隔板的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后，由相邻预制混凝土顶板之间的现浇混凝土顶板、相邻预制混凝土底板之间的现浇混凝土底板，相邻预制混凝土横梁或横隔板之间的现浇混凝土横梁或横隔板连接后形成闭合箱梁，张拉并锚固闭合箱梁内的体外预应力筋，将相邻两孔闭合箱梁之间通过浇筑现浇混凝土纵梁连接，张拉并锚固墩顶负弯矩预应力筋， 形成连续箱梁。上述波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的施工方法是将上述多个工字梁单元架设安装于桥梁墩台上后，将横桥向相邻工字梁单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板、预制混凝土横梁或横隔板的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后，通过在相邻预制混凝土顶板之间浇筑现浇混凝土顶板、在相邻预制混凝土底板之间浇筑现浇混凝土底板， 在相邻预制混凝土横梁或横隔板之间浇筑现浇混凝土横梁或横隔板后即形成闭合箱梁；张拉并锚固闭合箱梁内的体外预应力筋；将相邻两孔闭合箱梁之间通过浇筑现浇混凝土纵梁连接，张拉并锚固墩顶负弯矩预应力筋，拆除临时支座，进行体系转换，形成连续箱梁。根据桥宽不同，桥横向可由单个或多个闭合箱梁构成，箱体间的连接方式和工字梁单元间的连接方式基本相同。本发明采用了将波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁先“化整为零”，再“化零为整” 的施工方式，较现有技术具有下述优点(1)预制工字梁单元经过纵、横向现浇混凝土连接，形成连续整体闭合箱梁，断面刚度相对较大，具有承载能力高、变形小、行车舒适的优点。(2)波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥二期恒载和活载由形成的箱梁承担，预制工字梁仅需承担结构自重和施工荷载，故每片工字梁截面尺寸小，安装重量轻，常规施工设备就能满足安装要求。相应又扩大了波形钢腹板预应力混凝土箱梁跨径适用范围，具有独特的结构优势。(3)结构关键部件工字梁采用预制，通过现浇连接形成整体箱梁，实现了将波形钢腹板预应力混凝土箱梁化整为零施工，扩大了预制安装施工方法的应用范围，利于工厂化加工，有效保证了施工质量，加快了施工进度。(4)工字梁构件采用波形钢腹板组合结构，充分发挥了钢材和混凝土材料的使用效率，减少了混凝土量，节能环保，经济性好。
图1为现有现浇波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥横断面结构示意图。图2为现有预制安装波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥横断面结构示意图。图3是本发明波形钢腹板预应力混凝土工字梁构成的连续箱梁边孔及中孔立面结构示意图。图4是本发明波形钢腹板预应力混凝土工字梁构成的连续箱梁边孔及中孔顶板仰视平面结构示意图。图5是本发明波形钢腹板预应力混凝土工字梁构成的连续箱梁边孔及中孔底板俯视平面结构示意图。图6是本发明波形钢腹板预应力混凝土工字梁构成的连续箱梁横断面结构示意图。图中1、波形钢腹板，2、上连接件，3、下连接件，4、预制混凝土顶板，5、预制混凝土底板，6、预制混凝土横梁或横隔板，7、现浇混凝土顶板，8、现浇混凝土底板，9、现浇混凝土横梁或横隔板，10、现浇混凝土纵梁，11、底板体内预应力筋，12、体外预应力筋，13、墩顶负弯矩预应力筋。
具体实施例方式结合附图，给出本发明的实施例如下，但本发明不局限以下实施例。如图3 6所示一种波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁，其工字梁单元主要由波形钢腹板1、上连接件2、下连接件3、预制混凝土顶板4、预制混凝土底板5、预制混凝土横梁或横隔板6、底板体内预应力筋11构成，上连接件2位于波形钢腹板1的上端，与波形钢腹板1焊接固定，包埋于预制混凝土顶板4中。上连接件2由上翼板、双开孔钢肋板、横向穿孔钢筋构成，上翼板为钢制结构，两个开孔钢肋板底部沿桥纵向焊接在上翼板顶面上，横向钢筋从双开孔钢肋板的开孔中穿过。下连接件3位于波形钢腹板1的下端，包埋于预制混凝土底板5内。下连接件3可以是在直接包埋于预制混凝土底板5内的波形钢腹板1底部开孔，横向钢筋从开孔的波形钢腹板1中穿过，以形成混凝土销，并在波形钢腹板1的两侧焊接纵向加强钢筋或带状钢板构成；也可以是在波形钢腹板1下端焊接下翼板，并在下翼板底面下焊接多排焊钉构成。波形钢腹板与混凝土连接部位所设置的上连接件2、下连接件3，起抗剪、抗拉拔作用，对连接件，本发明不局限于上述构造方式，只要能起到连接件所起作用的构造方式均可。在波形钢腹板1两侧根据需要可设置预制混凝土横梁或横隔板 6。波形钢腹板1的两端可直接包埋于预制混凝土横梁6中，也可通过在端部设置连接件包埋于预制混凝土横梁6中。在直接包埋于预制混凝土横梁6内的波形钢腹板1两侧焊接焊钉连接件，以增加其连接强度。在预制混凝土顶板4、预制混凝土底板5、预制混凝土横梁或横隔板6内均适当埋设并向截面外伸出纵、横向连接钢筋。波形钢腹板1通过上连接件2、 下连接件3分别与预制混凝土顶板4、预制混凝土底板5、预制横梁或横隔板6等浇筑成预制构件，张拉并锚固预制混凝土底板5内的底板体内预应力筋11，形成了预制工字梁单元。 将相邻两个工字梁单元的预制混凝土顶板4、预制混凝土底板5、预制横梁或横隔板6的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后(本发明不局限于上述连接构造方式，只要能起到横向连接所起作用的构造方式均可)，由设置在相邻预制混凝土顶板4之间的现浇混凝土顶板7、相邻预制混凝土底板5之间的现浇混凝土底板8，相邻预制混凝土横梁或横隔板6之间的现浇混凝土横梁或横隔板9横向连接形成闭合箱梁。上述波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的施工方法是将上述多个工字梁单元架设安装于桥梁墩台上后，将横桥向相邻两个工字梁单元的预制混凝土顶板4、预制混凝土底板5、预制横梁或横隔板6的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后，通过在相邻预制混凝土顶板4之间浇筑现浇混凝土顶板7、在相邻预制混凝土底板5之间浇筑现浇混凝土底板8，在相邻预制混凝土横梁或横隔板6之间浇筑现浇混凝土横梁或横隔板9，连接后即形成闭合箱梁。张拉并锚固闭合箱梁内的体外预应力筋12。相邻两孔对应的闭合箱梁之间通过浇筑现浇混凝土纵梁10连接，张拉并锚固现浇混凝土顶板7内的墩顶负弯矩预应力筋 13，拆除临时支座，进行体系转换，形成连续梁结构。根据桥宽不同，桥横向可由单个或多个闭合箱梁构成，箱体间的连接方式和工字梁单元间的连接方式基本相同。
权利要求
1.一种波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁，其特征是将架设安装的相邻两个波形钢腹板预应力混凝土工字梁单元的预制混凝土顶板G)、预制混凝土底板(5)、预制混凝土横梁或横隔板(6)的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后，由相邻预制混凝土顶板之间的现浇混凝土顶板(7)、相邻预制混凝土底板( 之间的现浇混凝土底板(8)，相邻预制混凝土横梁或横隔板(6)之间的现浇混凝土横梁或横隔板(9)连接后形成闭合箱梁，张拉并锚固闭合箱梁内的体外预应力筋(12)，将相邻两孔闭合箱梁之间通过浇筑现浇混凝土纵梁(10)连接，张拉并锚固墩顶负弯矩预应力筋(13)，形成连续箱梁。
2.根据权利要求1所述的波形钢腹板预应力混凝土工字梁，其特征是所述的工字梁单元主要由波形钢腹板⑴、上连接件⑵、下连接件⑶、预制混凝土顶板⑷、预制混凝土底板(5)、预制混凝土横梁或横隔板(6)构成，上连接件位于波形钢腹板的上端，与波形钢腹板焊接固定，包埋于预制混凝土顶板中；下连接件位于波形钢腹板的下端，包埋于预制混凝土底板内；在波形钢腹板两侧根据需要可设置预制混凝土横梁或横隔板；波形钢腹板的两端直接包埋于预制混凝土横梁中；在预制混凝土顶板、预制混凝土底板、预制混凝土横梁或横隔板内均适当埋设并向截面外伸出纵、横向连接钢筋。
3.一种波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的施工方法，其特征是将多个工字梁单元安装于桥梁墩台上后，将横桥向相邻两个工字梁单元的预制混凝土顶板(4)、预制混凝土底板(5)、预制混凝土横梁或横隔板(6)的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后，通过在相邻预制混凝土顶板之间浇筑现浇混凝土顶板(7)、在相邻预制混凝土底板之间浇筑现浇混凝土底板(8)，在相邻预制混凝土横梁或横隔板之间浇筑现浇混凝土横梁或横隔板 (9)后连接形成闭合箱梁；张拉并锚固闭合箱梁内的体外预应力筋(1 ；将相邻两孔闭合箱梁之间通过浇筑现浇混凝土纵梁(10)连接，张拉并锚固墩顶负弯矩预应力筋(13)，拆除临时支座，形成连续箱梁。
4.根据权利要求3所述的波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的施工方法，其特征是 所述桥横向可由单个或多个闭合箱梁构成。
全文摘要
本发明公开的一种波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁是将架设安装的相邻两个波形钢腹板预应力混凝土工字梁单元的预制混凝土顶板、预制混凝土底板、预制混凝土横梁或横隔板的横向钢筋与对应的现浇构件内钢筋固定连接后，由相邻预制混凝土顶板之间的现浇混凝土顶板、相邻预制混凝土底板之间的现浇混凝土底板，相邻预制混凝土横梁或横隔板之间的现浇混凝土横梁或横隔板连接后形成闭合箱梁。张拉并锚固闭合箱梁内的体外预应力筋，将相邻两孔闭合箱梁之间通过浇筑现浇混凝土纵梁连接，张拉并锚固墩顶负弯矩预应力筋，拆除临时支座，形成连续箱梁。本发明具有受力性能好、材料利用率高、施工简便快捷、经济效益显著的特点。
文档编号E01D21/00GK102220739SQ201110085548
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者乐艺, 刘江, 吴继峰, 周恒 , 李宏瑾, 汤意 申请人:河南省交通规划勘察设计院有限责任公司