一种采用预制组合桥面板的少主梁组合梁桥及其施工方法与流程

本发明涉及组合结构桥梁技术领域，具体涉及一种采用预制组合桥面板的少主梁组合梁桥及其施工方法。

背景技术：

目前，随着桥梁工程的发展与实践，关于中小跨径桥梁的应用越来越多的工程技术人员达成了如下的共识：中小跨径混凝土梁桥(如预应力T梁、小箱梁)施工技术成熟、造价相对较低，但是其施工周期过长、自重大、耐久性差；钢梁桥可以大大缩短工期、降低结构自重，但造价偏高，正交异形钢桥面板的病害突出；近年来快速发展的钢板-混凝土组合梁桥，则充分发挥了材料的特性，不仅施工简便、工期短，自重低，而且造价也相对较低，具有在中小跨径桥梁中广泛应用的技术条件与经济基础。

欧美日等发达在25-60m跨径范围内桥梁广泛采用钢混组合梁，其形式主要包括钢板组合梁桥、分离式钢箱组合梁桥以及整体式钢箱组合梁桥。针对中等跨径、桥宽较宽的桥梁，钢板组合梁由于其为开口断面，抗扭及抗弯刚度较低，不宜采用。整体式钢箱组合梁桥整体性能好，抗弯及抗扭刚度较高，但是用钢量偏高，经济性能较差。分离式钢箱组合梁分为若干个小钢箱梁，截面抗弯及抗扭刚度介于钢板组合梁与整体式钢箱组合梁之间，具有较好的力学性能，但是若应用在桥宽较大的桥梁上时，为保证混凝土桥面板的受力不得不减小主梁横桥向间距，增加用钢量，从而限制其应用范围。因此，改善分离式钢箱组合梁的桥面板受力显得尤为重要。

目前，组合梁常用的桥面板形式主要有钢筋混凝土桥面板及预应力混凝土桥面板。其中钢筋混凝土桥面板自重大，平均板厚约28cm，最大横向跨度约5m，且在荷载作用下易出现开裂损伤，影响结构耐久性。当桥面板横向跨度较大时，一般采用预应力混凝土桥面板，但是其需现场张拉横向预应力，施工步骤繁琐。且预应力混凝土桥面板的板厚仍较厚，约26cm，自重较大。以一座跨径4x40m、桥宽16.5m的组合梁桥为例，考虑10cm的桥面铺装之后，预应力混凝土桥面板的自重占到结构总自重的68％，若能在不降低桥面板承载能力及刚度的基础上减轻桥面板自重，将极大的增大桥面板的横向跨度，提高其适用范围。因此，开发一种承载能力高、受力合理、形式简单、自重轻的桥面板形式，采用模块化预制，应用在少主梁组合梁桥上显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种自重轻、承载能力大、受力合理、整体性好、适应宽度较大的采用预制组合桥面板的少主梁组合梁桥及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种采用预制组合桥面板的少主梁组合梁桥，包括多根顺桥向设置的钢箱梁、连接所述钢箱梁的钢横梁以及多块架设于所述钢箱梁上的预制组合桥面板，相邻所述预制组合桥面板之间间隔形成横向湿接缝，所述预制组合桥面板包括多根横桥向布置的型钢以及浇筑于所述型钢上的预制混凝土层，所述型钢的底部焊接在所述钢箱梁上，所述预制组合桥面板于所述钢箱梁的顶部范围内形成纵向湿接缝，所述型钢上于所述纵向湿接缝范围内开设有多个通孔，所述通孔内穿设有连接多根所述型钢的穿孔钢筋，所述预制混凝土层内设置有纵横向钢筋网，所述纵横向钢筋网伸出所述预制组合桥面板的预制范围并与所述穿孔钢筋连接，所述横向湿接缝和纵向湿接缝内均现浇湿接缝混凝土。该少主梁组合梁桥采用上述的预制组合桥面板结构承载能力高、受力合理、自重轻，可适用于公路及城市中等跨径(40-60m)、桥梁宽度较宽(10-18m)、主梁根数较少(2-3根)的桥梁，有效解决了现有桥面板自重大、横向跨度小、易开裂等问题；采用模块化预制，结构形式简单、施工周期短、综合造价低。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述预制混凝土层包括第一预制混凝土层和第二预制混凝土层，所述第一预制混凝土层为除去所述钢箱梁宽度范围的桥梁全宽，所述第二预制混凝土层由钢箱梁的外侧向内侧延伸15-25cm，第二预制混凝土层的高度为所述预制组合桥面板全高。将预制混凝土层分为两个部分，其中第一预制混凝土层设置在型钢的上方，其高度小于预制混凝土层全高，而第二预制混凝土层的高度等于预制组合桥面板全高，这样设置可有效降低预制组合桥面板自重。

更优选的，所述型钢与所述第一预制混凝土层相接部分的上表面设置有焊钉连接件，保证第一预制混凝土层与型钢的组合作用，共同参与受力。所述第二预制混凝土层在所述预制组合桥面板全高范围内包裹所述型钢，使第二预制混凝土层与型钢共同参与受力。

更优选的，所述预制组合桥面板的厚度为26-36cm，所述型钢的高度为10-16cm，所述第一预制混凝土层的厚度为16-20cm，所述横向湿接缝的宽度为40-60cm，预制组合桥面板受力，型钢受拉、预制混凝土层受压，该少主梁组合梁桥具有良好的受力情况。所述湿接缝混凝土为钢纤维混凝土，采用在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维形成的钢纤维混凝土，该钢纤维混凝土中乱向分布的钢纤维可有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有良好的延性。采用钢纤维混凝土浇筑湿接缝可进一步改善少主梁组合梁桥的受力情况。

优选的，所述型钢的数量为4-6根，相邻所述型钢之间的顺桥向间距为0.8-1.5m，该间距的具体数值根据桥梁的具体要求计算分析确定。所述通孔为圆孔，并且开设在所述型钢的腹板的中心位置，更进一步改善受力。

优选的，所述钢箱梁包括钢箱梁腹板、焊接在所述钢箱梁腹板上方的钢箱梁顶板以及焊接在所述钢箱梁腹板下方的钢箱梁底板，所述钢箱梁底板的厚度大于所述钢箱梁顶板的厚度，所述钢箱梁腹板的高度与所述钢箱梁顶板及钢箱梁底板的宽度之比控制在1/3-1/2。采用分离式钢箱组合梁结构，结合本发明的预制组合桥面板，保证了组合梁桥具有较好的截面抗弯及抗扭刚度，具有良好的力学性能，使得钢箱梁之间可以保持较大的横桥向间距，降低了用钢量，减轻了桥梁自重，进而扩大了该组合梁桥的应用范围。所述钢箱梁顶板上设置有顶板焊钉连接件，保证钢箱梁与湿接缝混凝土的组合作用，共同参与受力。所述顶板焊钉连接件呈多排布置，靠近所述型钢处的顶板焊钉连接件与型钢之间留有间隙，使得湿接缝混凝土与型钢紧密接触，填充密实。

更优选的，所述钢箱梁的箱室内部于所述钢箱梁顶板、钢箱梁底板和钢箱梁腹板上均设置有加劲肋，所述加劲肋为板肋、T型肋、球扁肋或U肋，在钢箱梁的箱室内部设置加劲肋，提高钢箱梁的稳定性和抗扭性能。

更优选的，所述钢箱梁的箱室内部设置有多块内钢隔板，所述内钢隔板与所述钢箱梁焊接，内钢隔板上开有孔，所述加劲肋纵向贯穿设置在所述孔中，在钢箱梁的箱室内部设置内钢隔板，进一步提高了钢箱梁的稳定性，改善了钢箱梁的力学性能。

更优选的，所述钢横梁具有工字型横断面，钢横梁与所述钢箱梁之间通过螺栓连接或焊接，钢横梁的纵桥向位置与所述内钢隔板的纵向位置一致。钢横梁采用工字钢，受力良好；将钢横梁的纵桥向位置设置为与内钢隔板的纵向位置一致，提高了多根钢箱梁组合后的稳定性。所述钢横梁设置在所述钢箱梁的中下部，钢横梁与所述预制组合桥面板不相连接。所述组合梁桥沿横桥向并列设置有2-3根钢箱梁，相邻钢箱梁之间间隔7-12m，由于本发明的钢箱梁及预制组合桥面板结构具有良好的受力及较轻的自重，应用在中等跨度的桥梁时，可使用较少的钢箱梁(2-3根即可)，钢箱梁之间可保持较大的间距。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述采用预制组合桥面板的少主梁组合梁桥的施工方法，包括以下步骤：

S1、现场吊装预制好的钢箱梁就位，现场吊装预制好的钢横梁，并将钢横梁与钢箱梁通过螺栓连接或焊接；

S2、现场吊装预制组合桥面板，并将该预制组合桥面板安装架设在钢箱梁上，然后将预制组合桥面板中的型钢与钢箱梁顶板进行焊接；

S3、在型钢的通孔内穿设穿孔钢筋，在横向湿接缝和纵向湿接缝内现场浇筑钢纤维混凝土，养护，形成桥面板，然后在桥面板上施工桥面铺装层，即完成少主梁组合梁桥的施工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)采用本发明的预制组合桥面板，较现有的混凝土桥面板，可以减轻桥面板的自重40％，增大桥面板的横向跨度，减轻桥梁结构总自重27％，减轻桥梁的工程造价。

(2)采用少主梁的钢箱组合梁结构，使得该组合梁桥具有较大的抗弯刚度及抗扭刚度，并可节省用钢量。应用于中等跨径、桥宽较宽的桥梁时，可以很好地减轻桥梁自重，改善桥梁受力情况，降低工程造价。

(3)该少主梁组合梁桥中的预制组合桥面板结构形式合理，单向板受力，型钢受拉、混凝土受压，使得组合梁桥具有合理的受力情况。

(4)该少主梁组合梁桥工厂预制化程度高，预制组合桥面板适合工厂模块化生产，有效缩短了施工周期、降低工程造价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明少主梁组合梁桥的立体示意图。

图2为本发明少主梁组合梁桥的轴测图。

图3为本发明少主梁组合梁桥的横断面图。

图4为本发明少主梁组合梁桥中预制组合桥面板的顶轴测图。

图5为本发明少主梁组合梁桥中预制组合桥面板的底轴测图。

图6为本发明少主梁组合梁桥中型钢的结构示意图。

图7为本发明少主梁组合梁桥的局部放大图。

图例说明：

1、钢箱梁；2、钢横梁；3、预制组合桥面板；4、横向湿接缝；5、纵向湿接缝；101、钢箱梁腹板；102、钢箱梁顶板；103、钢箱梁底板；104、顶板焊钉连接件；105、加劲肋；106、内钢隔板；301、型钢；302、预制混凝土层；303、穿孔钢筋；304、纵横向钢筋网；3011、通孔；3021、第一预制混凝土层；3022、第二预制混凝土层。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例

本发明采用预制组合桥面板的少主梁组合梁桥的一种实施例。该少主梁组合梁桥主要适用于公路及城市中等跨径(40-60m)、桥梁宽度较宽(10-18m)、主梁根数较少(2-3根)的组合梁桥。该少主梁组合梁桥的结构如图1至图7所示，由图1至图7可见，其主要包括多根顺桥向设置的钢箱梁1，在钢箱梁1上架设有多块预制组合桥面板3，钢箱梁1之间通过钢横梁2连接。相邻的预制组合桥面板3之间间隔形成横向湿接缝4。该预制组合桥面板3包括多根横桥向布置的型钢301以及浇筑于该型钢301上的预制混凝土层302。型钢301的底部焊接在钢箱梁1的顶部，预制组合桥面板3于钢箱梁1的顶部范围内形成纵向湿接缝5。型钢301上于纵向湿接缝5范围内并排开设有多个通孔3011，通孔3011内穿设有连接多根型钢301的穿孔钢筋303。预制混凝土层302内设置有双层纵横向钢筋网304，纵横向钢筋网304伸出预制组合桥面板3的预制范围并且与穿孔钢筋303搭接，该纵横向钢筋网304的钢筋直径及钢筋间距按照受力计算分析及桥梁构造要求具体确定。在横向湿接缝4和纵向湿接缝5内均现场浇筑湿接缝混凝土。该少主梁组合梁桥采用分离式钢箱组合梁结构，通过特殊的预制组合桥面板3结构与钢箱梁1相结合改善了桥梁的受力，减轻了桥梁自重，提高了桥梁的承载能力，扩大了桥梁的适用范围。采用模块化预制，结构形式简单、施工周期短、综合造价低。

本实施例中，预制混凝土层302包括第一预制混凝土层3021和第二预制混凝土层3022。其中，第一预制混凝土层3021为除去钢箱梁1宽度范围的桥梁全宽，而第二预制混凝土层3022为由钢箱梁1的外侧向内侧延伸15-25cm的部分，形成向下的凸台状，置于钢箱梁1的上方。第二预制混凝土层3022的高度为预制组合桥面板全高。型钢301与第一预制混凝土层3021相接部分的上表面设置有焊钉连接件，第一预制混凝土层3021浇筑在型钢301的上方，通过埋设在第一预制混凝土层3021内的焊钉连接件保证型钢301和第一预制混凝土层3021，共同参与受力。第二预制混凝土层3022在预制组合桥面板3全高范围内包裹型钢301。

本实施例中，预制组合桥面板3的厚度为26-36cm，型钢301的高度为10-16cm，第一预制混凝土层3021的厚度为16-20cm，横向湿接缝4的宽度为40-60cm。第一预制混凝土层3021的厚度比第二预制混凝土层3022的厚度要小，有利于减轻桥梁自重。湿接缝混凝土为钢纤维混凝土，更加有利于改善少主梁组合梁桥的力学性能。型钢301的数量优选为4-6根，相邻型钢301之间的顺桥向间距优选为0.8-1.5m，其具体数值根据桥梁的具体要求计算确定。通孔3011优选开设在型钢301的腹板的中心位置，可使受力更加合理。

本实施例中，钢箱梁1包括钢箱梁腹板101、焊接在钢箱梁腹板101上方的钢箱梁顶板102以及焊接在钢箱梁腹板101下方的钢箱梁底板103。其中，钢箱梁底板103的厚度大于钢箱梁顶板102的厚度。钢箱梁腹板101的高度与钢箱梁顶板102及钢箱梁底板103的宽度之比控制在1/3-1/2。钢箱梁顶板102上设置有顶板焊钉连接件104，该顶板焊钉连接件104呈多排布置，且靠近型钢301处的顶板焊钉连接件104与型钢301之间留有间隙。在钢箱梁顶板102上设置顶板焊钉连接件104，可使钢箱梁1与湿接缝混凝土6及预制组合桥面板3共同参与受力，在顶板焊钉连接件104与型钢301之间留有间隙，确保湿接缝混凝土6浇筑密实。

本实施例中，钢箱梁1的箱室内部于钢箱梁顶板102、钢箱梁底板103和钢箱梁腹板101上均设置有加劲肋105，该加劲肋105优选为板肋、T型肋、球扁肋或U肋。在钢箱梁1的箱室内部设置加劲肋105，可有效提高钢箱梁1的稳定性和抗扭性能。在钢箱梁1的箱室内部设置有多块内钢隔板106，该内钢隔板106与钢箱梁1的内壁焊接，内钢隔板106上开有孔，加劲肋105纵向贯穿设置在该孔中。如此，进一步提高了钢箱梁1的稳定性，改善了钢箱梁1的力学性能。

连接多根钢箱梁1的钢横梁2具有工字型横断面，钢横梁2与钢箱梁1之间通过螺栓连接或焊接，钢横梁2的纵桥向位置与内钢隔板106的纵向位置一致。如此，钢横梁2采用工字钢梁受力良好，而且内钢隔板106与钢横梁2纵向位置一致，提高了多根钢箱梁1组合后的稳定性。钢横梁2设置在钢箱梁1的中下部，钢横梁2与预制组合桥面板3不相连接，可以更好地稳定少主梁组合梁桥。该组合梁桥沿横桥向并列设置2-3根钢箱梁1，而相邻钢箱梁1之间间隔7-12m。由于本发明的钢箱梁1及预制组合桥面板3结构具有良好的受力及较轻的自重，当应用在公路及城市中等跨径组合梁桥时，可使用较少了钢箱梁1(2-3根即可)，而钢箱梁1之间可保持较大的间距。该少主梁组合梁桥采用的预制组合桥面板3的自重轻、承载能力大、体系受力合理、材料利用效率高并且整体性好，能适应宽度较大的桥梁，适合工业化建造，具有结构形式简单，施工周期短，受力性能好、综合造价低的优点。有效解决了现有桥面板自重大，横向跨度小、易开裂等问题。

该少主梁组合梁桥的施工方法如下：

首先，现场吊装预制好的钢箱梁1就位，现场吊装预制好的钢横梁2，并将钢横梁2与钢箱梁1通过螺栓连接或焊接；

然后，现场吊装预制组合桥面板3，并将该预制组合桥面板3安装架设在钢箱梁1上，然后将预制组合桥面板3中的型钢301与钢箱梁顶板102进行焊接；

最后，在型钢301的通孔3011内穿设穿孔钢筋303，在横向湿接缝4和纵向湿接缝5内现场浇筑钢纤维混凝土，养护，形成桥面板，然后在桥面板上施工桥面铺装层，即完成少主梁组合梁桥的施工。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。