专利名称：一种预应力混凝土空心板桥梁结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土木工程桥梁技术领域，具体涉及ー种预应力混凝土空心板桥梁结构。
背景技术：
中小跨径装配式预应カ混凝土空心板梁，因该种类型桥梁施工方便，经济性较好，在交通领域应用广泛。截至2009年底，浙江省公路桥梁总长度已达205. 3万米，其中空心板桥占公路桥梁总里程比例90%以上。预应カ混凝土空心板，常见板宽有lm、l. 25m两种，其中Im板宽为小铰缝结构，执行《公路钢筋混凝土及预应カ混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)设计，I. 25m板宽为大铰缝结构，执行《公路钢筋混凝土及预应カ混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)设计。目前的大铰缝空心板通用图对传统的小铰缝进行了全面的改进，并对施工エ艺提出了严格要求，如铰缝凿毛、铰缝混凝土的振捣、铰缝钢筋的检查和焊接等，对空心板就位后的支座受力状态也提出了检查要求，避免“三条腿”受カ现象。以大铰缝预应力空心板为例，常见跨径有10m、13m、16m、20m、25m、30m,对应板高分别为 0. 45m、0. 6m、0. 8m、0. 9m、I. lm、l. 2m 米，对应跨高比分别为 22. 2,21. 7,20,22. 2,22. 7、
25。25m和30m两种跨径通常在桥下通行净空有特殊需求、但梁高受限，无法采用T梁或小箱梁的情况下采用。预应カ混凝土空心板桥梁，横桥向多榀空心板梁，主要依靠梁体自身的刚度、梁端支撑、横桥向各板梁间铰缝、桥面铺装等形成整体共同受力。铰缝为板梁横向连接的重要传カ构件。一旦铰缝连接失效，单榀板梁荷载横向分布系数将发生剧变，车辆荷载下单榀板梁所承受的弯矩、剪カ将超过其设计承载能力。2009年，浙江省公路桥梁管理部门对省内运营5年以上的12条高速公路累计1171座中桥、1579座小桥进行了全面调查。在查出病害的952座桥梁当中，数据结果显示预应カ空心板桥梁，纵向铰缝开裂达351座(占比37% )，底板有纵向裂缝达280座(占比29%)。因此提高中小跨度空心板梁的承载カ和耐久性，降低该类桥型在设计基准期内的病害，是ー个至关重要的问题。以20米跨径大铰缝空心板为例，目前的做法存在如下不足(I)空心板梁端靠近支座约IOOcm长范围内无铰缝设置，同时未采取构造补强处
理措施。支点截面与跨中截面尺寸不同，梁端附近当支座出现破损或者支座横向设置不平整，极易导致该区域内桥面铺装调平层开裂并逐渐扩大至铰缝开裂。(2)相邻板梁间铰縫，上ロ窄下ロ宽呈倒锥形设置，施工质量难以保证。桥跨中间段铰缝顶ロ宽仅I lcm，铰缝深度却超过2/3梁高；至接近梁端IOOcm附近，铰缝顶部闭合为水平间距只有lcm。铰缝预埋钢筋现场加工及连接工作量大，铰缝内部空间狭小，尤其是铰缝顶部收ロ，铰缝混凝土浇筑及振捣困难，施工质量难以保证。[0012](3)空心板梁顶面与桥面铺装钢筋混凝土调平层间，仅靠简单的凿毛或刮痕处治后即作为结合面，彼此间通常不设置抗剪连接钢筋或设置的抗剪钢筋直径较小，未有按照组合梁原理考虑发挥桥面铺装混凝土现浇层作用提高结构承载能力。目前桥面铺装钢筋混凝土现浇层厚度通常在IOcm附近，受板梁张拉后反拱、混凝土收缩徐变特性以及负弯矩区锚固齿板突出板梁顶面的影响，实际桥面铺装混凝土现浇层厚度最薄处只有4-8cm，厚度过薄对保证桥梁整体性不利。空心板顶板凿毛程度目前也未有明确要求。(4)以铰缝连接的装配式空心板整体性较差，铰缝易开裂或者渗水，降低了结构承载能力。装配式空心板按照铰缝传递剪カ设计，相邻板梁间铰缝在完全有效的前提下，依靠变形协调的原理，铰缝间传递的剪カ差较小。但实际上，铰缝间还传递弯矩。在弯矩、剪力共同作用下，以及施工 质量控制不严等原因，铰缝易产生纵向开裂。铰缝纵向开裂后，板梁间横向整体连接将明显降低。而铰缝一旦完全失效，单板所要承受的荷载将超过设计荷载值，造成严重安全隐患。桥面渗水也会通过开裂的铰缝和梁板纵向裂缝渗入梁体，造成梁体钢筋锈蚀。这些病害严重影响了桥梁的安全性，降低了结构耐久性和承载能力。国内已经发生过多起因铰缝破坏，因单板受力超过设计要求而断裂的事故。目前对铰缝进行的各种改进措施，无法保障各梁板在车辆荷载较大的情况下作为ー个整体受力，铰缝始終是全桥的ー个薄弱部位。
发明内容针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本实用新型提供了一种预应力混凝土空心板桥梁结构，能够提高空心板桥梁结构的耐久性和承载カ。一种预应力混凝土空心板桥梁结构，包括由若干榀空心板梁并排铰缝联接而成的板梁层；所述的空心板梁包括顶板、底板和两腹板，所述的顶板、底板和两腹板围成梁体空腔；相邻空心板梁间的铰缝内灌注有混凝土 ;设于板梁层上的桥面铺装层；所述的桥面铺装层包括设于板梁层上的混凝土现浇层和设于混凝土现浇层上的浙青混凝土层；所述的板梁层内设有若干对钢绞线，所述的钢绞线横向贯穿所有空心板梁；所述的空心板梁的腹板上对应开有若干对供钢绞线穿过的绞线孔道；任一对绞线孔道均为竖直排列；所述的空心板梁的顶板上两侧分别预埋有两排抗剪钢筋阵列，所述的抗剪钢筋阵列由若干个抗剪钢筋并排组成。优选地，所述的空心板梁的腹板的外表面为竖直面；可降低施工难度，有利于提高施工质量控制。优选地，所述的钢绞线两端分别与板梁层两侧的空心板梁的腹板锚固；能够增强连接，相互间更加牢固。优选地，对于任ー对绞线孔道，下绞线孔道和上绞线孔道分别开于空心板梁的腹板的H/3处和2H/3处，H为空心板梁的板高；对于跨径小于15m的空心板梁，空心板梁的腹板上开有三对绞线孔道，三对绞线孔道分别开于腹板的两端和L/2处；对于跨径大于15m的空心板梁，空心板梁的腹板上开有五对绞线孔道，五对绞线孔道分别开于腹板的两端、L/4处、L/2处和3L/4处，L为空心板梁的跨径；能够提高板梁间摩擦抗剪的能力，达到提高板梁整体受カ及变位协调目的，对预防和抑制铰缝纵向裂缝有显著效果，对提高铰缝的耐久性有很大帮助。优选地，所述的混凝土现浇层的厚度不低于15cm。本实用新型的有益效果为 (I)本实用新型通过在空心板梁上增设结合面抗剪钢筋，能够保证桥面铺装混凝土现浇层与空心板梁有效地连成整体，使混凝土现浇层作为组合梁的一部分參与板梁受力，板梁自身刚度得到增强，单块板梁承载能力也得到提高；可以克服现有中小跨径空心板桥梁结构的通病，增强结构的整体性并提高单板的承载能力。(2)本实用新型采用横桥向各榀板梁间设置后张拉预应カ钢绞线提供初始预压力，极大提高相邻板梁在铰缝处的静摩擦力，通过传递摩擦カ协调板梁间相互变位，有效提高铰缝的抗剪能力；同时由于有横向预压カ的存在，对铰缝纵向裂缝的预防和抑制有显著效果，对铰缝的耐久性提高很大，増加桥梁使用寿命。(3)本实用新型通过改进铰缝结构，可以降低维护成本，減少因桥梁维修对通行造成的不利影响；且施工方便，能保证施工质量，施工流程处理与原有预制空心板梁浇筑流程基本相同，无特殊エ艺设备，具有明显的经济效益和社会效益。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为图I沿AA’方向的横截面图。图3为图I沿BB’方向的纵截面图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型的技术方案进行详细说明。如图1、2、3所示，一种预应力混凝土空心板桥梁结构，包括板梁层I、混凝土现浇层2和浙青混凝土层3。板梁层I由9榀空心板梁4并排铰缝联接而成；空心板梁4包括顶板41、底板42和两腹板43，顶板41、底板42和两腹板43围成梁体空腔，腹板43的外表面为竖直面；相邻空心板梁4间的铰缝9内灌注有混凝土 ；本实施方式中，绞缝9内灌注的混凝土采用聚丙烯纤维混凝土 ；空心板梁4的底宽为125cm，板高为0. 9m，跨径为20m。混凝土现浇层2设于板梁层I上；本实施方式中混凝土现浇层2的厚度为15cm。浙青混凝土层3设于混凝土现浇层2上。板梁层I内设有五对钢绞线7，钢绞线7横向贯穿所有空心板梁4，钢绞线7两端分别与板梁层I两侧的空心板梁4的腹板43锚固；本实施例中的钢绞线7采用无粘结环氧涂层钢绞线。空心板梁4腹板43的两端、L/4处、L/2处和3L/4处均开有ー对供钢绞线7穿过的绞线孔道8 ;任ー对绞线孔道8均为竖直排列，下绞线孔道和上绞线孔道分别开于腹板43的H/3处和2H/3处；L为跨径，H为板高，故任意相邻的两对绞线孔道间的距离均为5m，其中在L/4处和3L/4处，钢绞线7的端部与腹板43通过加劲肋10局部补强紧固。空心板梁4的顶板41上两侧分别预埋有两排抗剪钢筋阵列，抗剪钢筋阵列由若干个抗剪钢筋6并排组成； 本实施方式中的抗剪钢筋6采用HRB335钢筋，直径12mm，双肢。
权利要求1.一种预应力混凝土空心板桥梁结构，包括 由若干榀空心板梁并排铰缝联接而成的板梁层；所述的空心板梁包括顶板、底板和两腹板，所述的顶板、底板和两腹板围成梁体空腔；相邻空心板梁间的铰缝内灌注有混凝土 ； 设于板梁层上的桥面铺装层；所述的桥面铺装层包括设于板梁层上的混凝土现浇层和设于混凝土现浇层上的浙青混凝土层； 其特征在干所述的板梁层内设有若干对钢绞线，所述的钢绞线横向贯穿所有空心板梁；所述的空心板梁的腹板上对应开有若干对供钢绞线穿过的绞线孔道；任ー对绞线孔道均为竖直排列； 所述的空心板梁的顶板上两侧分别预埋有两排抗剪钢筋阵列，所述的抗剪钢筋阵列由若干个抗剪钢筋并排组成。
2.根据权利要求I所述的预应カ混凝土空心板桥梁结构，其特征在于所述的空心板梁的腹板的外表面为竖直面。
3.根据权利要求I所述的预应カ混凝土空心板桥梁结构，其特征在于所述的钢绞线两端分别与板梁层两侧的空心板梁的腹板锚固。
4.根据权利要求I所述的预应カ混凝土空心板桥梁结构，其特征在于对于任ー对绞线孔道，下绞线孔道和上绞线孔道分别开于空心板梁的腹板的H/3处和2H/3处，H为空心板梁的板尚。
5.根据权利要求I所述的预应カ混凝土空心板桥梁结构，其特征在于对于跨径小于15m的空心板梁，空心板梁的腹板上开有三对绞线孔道，三对绞线孔道分别开于腹板的两端和L/2处；对于跨径大于15m的空心板梁，空心板梁的腹板上开有五对绞线孔道，五对绞线孔 道分别开于腹板的两端、L/4处、L/2处和3L/4处，L为空心板梁的跨径。
6.根据权利要求I所述的预应カ混凝土空心板桥梁结构，其特征在于所述的混凝土现烧层的厚度不低于15cm。
专利摘要本实用新型公开了一种预应力混凝土空心板桥梁结构，包括板梁层和桥面铺装层；板梁层内设有若干对钢绞线，钢绞线横向贯穿板梁层中所有空心板梁，空心板梁的顶板上两侧分别预埋有两排抗剪钢筋阵列。本实用新型采用横桥向后张拉预应力束技术以及在空心板梁上增设结合面抗剪钢筋，极大提高相邻板梁在铰缝处的静摩擦力，通过摩擦抗剪原理，有效提高铰缝的抗剪能力；同时由于有横向预压力的存在，对铰缝纵向裂缝的预防和抑制有显著效果，对铰缝的耐久性提高很大，增加桥梁使用寿命；使现浇层成为组合梁的一部分参与板梁受力，板梁自身刚度得到增强，单块板梁承载能力也得到提高，增强结构的整体性及单板的承载能力。
文档编号E01D101/28GK202416148SQ20112053639
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者赵长军, 雷波 申请人:浙江省交通规划设计研究院