预制无盖梁式组合钢板梁桥的上部结构及其拼装施工方法与流程

本发明涉及桥梁建筑技术领域，特别涉及一种预制无盖梁式组合钢板梁桥的上部结构及其拼装施工方法。

背景技术：

传统的装配式桥梁通常采用“小箱梁(或T梁)+盖梁+双立柱”的形式，此构造存在如下缺陷：1)盖梁竖向净高约1m～2.5m，占用了桥下通行净空，对桥下的交通通行造成较大限制，同时也对城市景观效果带来不良影响，并且盖梁的设置也会导致工程造价的增加；2)小箱梁及T梁的重量大，在施工现场通常需采用双机抬吊安装，施工难度大，对施工设备要求高。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供一种预制无盖梁式组合钢板梁桥的上部结构及其拼装施工方法，改善现有技术桥下净空低、对桥下交通限制大、桥梁景观差，以及桥梁构件数量多、重量大、现场施工难度大等缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种预制无盖梁式组合钢板梁桥的上部结构，包括多道组合钢板纵梁和支点混凝土横梁，多道所述组合钢板纵梁沿桥横向拼合形成桥主梁，每跨所述桥主梁的两端分别设有一道支点混凝土横梁。

进一步地，每道所述组合钢板纵梁包括预制混凝土桥面板和工字型钢梁，所述工字型钢梁包括顶板、底板和腹板，所述腹板垂直固定于所述顶板和所述底板之间，所述顶板通过焊钉连接件与所述预制混凝土桥面板固定连接。本领域技术人员应当知晓，工字型钢梁中顶板、底板和腹板的厚度可以根据桥梁的受力情况经过计算后得出。

进一步地，所述顶板和所述预制混凝土桥面板之间还设有环氧砂浆垫层，所述环氧砂浆垫层的边缘设有弹性橡胶条封闭所述环氧砂浆垫层。

进一步地，每道所述支点混凝土横梁包括若干横梁节段，若干所述横梁节段沿桥横向拼合为所述支点混凝土横梁；所述横梁节段包括中央横梁节段、中部横梁节段和侧边横梁节段，每个所述横梁节段均设有外挑的牛腿以便于彼此拼合，所述中央横梁节段在横桥向呈“凸”字形，所述中部横梁节段在横桥向呈“Z”字形，所述侧边横梁节段在横桥向呈“Γ”字形；每道所述组合钢板纵梁的两端均固定连接一个种类相同的所述横梁节段形成组合钢板纵梁横梁节段结合体，所述组合钢板纵梁与其两端固定连接的所述中央横梁节段形成中央组合钢板纵梁横梁节段结合体，一道所述中央组合钢板纵梁横梁节段结合体位于所述桥主梁的中央，所述组合钢板纵梁与其两端固定连接的所述中部横梁节段形成中部组合钢板纵梁横梁节段结合体，若干所述中部组合钢板纵梁横梁节段结合体对称拼合于所述中央组合钢板纵梁横梁节段结合体的两侧，所述组合钢板纵梁与其两端固定连接的所述侧边横梁节段形成侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体，两道所述侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体分别拼合于两侧所述中部组合钢板纵梁横梁节段接合体的最外侧。

进一步地，所述组合钢板纵梁的工字型钢梁的两端均设有开孔钢板，所述开孔钢板上设有若干孔洞，若干穿孔钢筋穿过所述开孔钢板上的孔洞后锚固于所述横梁节段内将所述组合钢板纵梁和所述横梁节段固定连接在一起。

进一步地，相邻的所述预制混凝土桥面板之间设有接缝，所述预制混凝土桥面板在沿桥横向设置伸出的“[”形钢筋接头，相邻的所述组合钢板纵梁拼接时相邻的所述“[”形钢筋接头彼此交错形成预制混凝土桥面板接缝的构造钢筋，所述预制混凝土桥面板接缝采用现浇混凝土封闭接合。

进一步地，所述预制混凝土桥面板的厚度不小于25cm，所述预制混凝土桥面板的沿桥横向宽度小于相邻两道所述组合钢板纵梁中心距15cm。

进一步地，所述支点混凝土横梁内设置有沿桥横向贯通的预应力钢束。

本发明还公开了预制无盖梁式组合钢板梁桥的上部结构的拼装施工方法，包括以下步骤：

A.将中央组合钢板纵梁横梁节段结合体、中部组合钢板纵梁横梁节段结合体和侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体分别吊装、定位于施工完成的桥梁下部结构上，所述中央组合钢板纵梁横梁节段结合体、所述中部组合钢板纵梁横梁节段结合体和所述侧边组合钢板纵梁结合体两端的横梁节段拼合形成完整的支点混凝土横梁，相邻组合钢板纵梁的预制混凝土桥面板之间留有接缝，相邻预制混凝土桥面板的“[”形钢筋接头在所述接缝内彼此交错；

B.张拉支点混凝土横梁沿桥横向贯通的预应力钢束并锚固，在支点混凝土横梁下安装永久支座；

C.浇筑相邻组合钢板纵梁的预制混凝土桥面板之间的接缝；

D.浇筑前、后两跨混凝土横梁之间的连续板。

进一步地，所述步骤A中，中央组合钢板纵梁横梁节段结合体、中部组合钢板纵梁横梁节段结合体和侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体分别吊装、定位的具体步骤包括：

A1.在桥梁下部结构的系梁上设置钢垫块，将中央组合钢板纵梁横梁节段接合体吊装至系梁中央位置上方，将中央组合钢板纵梁两端的中央横梁节段分别定位固定于两个系梁中央位置的钢垫块上，在中央横梁节段的拼接缝上均匀涂抹环氧胶；

A2.分别吊装两道中部组合钢板纵梁横梁节段结合体至中央组合钢板纵梁横梁节段结合体的两侧，将中部组合钢板纵梁两端的中部横梁节段放置于中央横梁节段的牛腿上，并在横梁顶端设置临时锁定装置固定拼接上的中部横梁节段，然后在中部横梁节段的拼接缝上均匀涂抹环氧胶；

A3.从内向外依次对称吊装其余的中部组合钢板纵梁横梁节段结合体，将新拼接的中部横梁节段放置于前一中部横梁节段的牛腿上，并在横梁顶端设置临时锁定装置固定新拼接上的中部横梁节段，然后在新拼接的中部横梁节段的拼接缝上均匀涂抹环氧胶，直至将全部中部组合钢板纵梁横梁节段接合体拼装完毕；

A4.将两道侧边组合钢板纵梁横梁节段接合体分别吊装至两侧中部组合钢板纵梁横梁节段结合体的最外侧，分别将侧边横梁节段放置于最外侧的中部横梁节段的牛腿上，并在横梁顶端设置临时锁定装置固定新拼接上的侧边横梁节段，至此完成一跨内所有组合钢板纵梁横梁节段接合体的拼装。

所述步骤B中，张拉支点混凝土横梁沿桥横向贯通的预应力钢束并锚固后，还包括步骤：顶升梁体，拆除系梁顶的钢垫块，然后落架安装永久支座。

本发明的有益效果：

本发明由于采用了上述结构设计和施工方法，具有以下有益效果：

1、通过设置较强的支点混凝土横梁并配置横向预应力钢束，使结构在横桥向具有较大刚度及强度，可仅在支点混凝土横梁下方设置两个主要受力支座，而不再设置盖梁，简化了下部结构、提高了桥下净空高度，从而减少了对桥下交通的限制，同时优化了桥梁景观。

2、每道在工厂预制的组合钢板纵梁横梁节段结合体采用“2个预制支点混凝土横梁节段+1道工字型钢梁+1层预制混凝土桥面板”的形式，相对于传统的“混凝土小箱梁”、“混凝土T梁”形式，减轻了现场吊装重量。

3、支点混凝土横梁节段在横向伸出的牛腿构造，可为每道组合钢板纵梁横梁节段接合体的现场拼装提供临时竖向支承，仅需在桥面设置横桥向的临时支承，降低了施工临时构造的复杂度及现场操作难度。

4、相邻两个支点混凝土横梁节段拼接缝之间填充环氧胶，可保证支点混凝土横梁节段拼接密实、不漏水，提高了支点混凝土横梁的耐久性。

5、前、后两跨主梁之间的连接采用现浇混凝土板的形式，使主梁在中支点处具备足够的刚度，保证主梁的正常使用功能达到设计要求。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的实施例1的桥主梁跨中横断面结构示意图。

图2为图1中部位Ⅰ的局部放大图。

图3为图1中部位Ⅱ的局部放大图。

图4为图1中沿A-A线剖面图。

图5为图4中沿C-C线剖面图。

图6为本发明的实施例1的桥主梁俯视剖面透视图。

图7为本发明的实施例1的支点混凝土横梁预应力钢束布置图。

图8为本发明的实施例2的桥主梁拼装流程示意图。

图中，1组合钢板纵梁；11预制混凝土桥面板；12工字型钢梁；121顶板；122腹板；123底板；13环氧砂浆垫层；131弹性橡胶条；14焊钉连接件；15现浇混凝土封闭预制混凝土桥面板接缝；2支点混凝土横梁；21中央横梁节段；22中部横梁节段；23侧边横梁节段；24牛腿；25横梁节段的拼接缝；26支点混凝土横梁预应力钢束；3支座；4前、后两跨混凝土横梁之间的连续板；5现浇桥面混凝土；6桥梁下部结构中的系梁；61钢垫块；7桥梁上部结构；

具体实施方式

实施例1

如图6所示，本发明预制无盖梁式组合钢板梁桥的上部结构7包括多道组合钢板纵梁1和支点混凝土横梁2，多道组合钢板纵梁1沿桥横向拼合形成桥主梁，每跨桥主梁的两端分别设有一道支点混凝土横梁2。如图4所示，每跨桥主梁两端的支点混凝土横梁2支承于桥梁下部结构墩柱顶部的支座3上。

如图1、4所示，每道组合钢板纵梁1包括预制混凝土桥面板11和工字型钢梁12，工字型钢梁12包括顶板121、底板123和腹板122，腹板122垂直固定于顶板121和底板123之间。

如图3所示，顶板121通过焊钉连接件14与预制混凝土桥面板11固定连接，顶板121和预制混凝土桥面板11之间还设有环氧砂浆垫层13，环氧砂浆垫层13的边缘设有弹性橡胶条131封闭环氧砂浆垫层13。焊钉连接件的直径可选用15～22mm，长度为100～150mm，布置间距为100～200mm。

如图5所示，每道支点混凝土横梁2包括若干横梁节段，若干横梁节段沿桥横向拼合为支点混凝土横梁；横梁节段包括中央横梁节段21、中部横梁节段22和侧边横梁节段23，每个横梁节段均设有外挑的牛腿24以便于彼此拼合，本实施例中，每道牛腿的伸出长度为50cm、高度为支点混凝土横梁高的一半。

中央横梁节段21在横桥向呈“凸”字形，中部横梁节段22在横桥向呈“Z”字形，侧边横梁节段23在横桥向呈“Γ”字形。

每道组合钢板纵梁1的两端均固定连接一个种类相同的横梁节段，组合钢板纵梁1与其两端固定连接的中央横梁节段21形成中央组合钢板纵梁横梁节段结合体，一道中央组合钢板纵梁横梁节段接合体位于桥主梁的中央，组合钢板纵梁1与其两端固定连接的中部横梁节段22形成中部组合钢板纵梁横梁节段结合体，若干中部组合钢板纵梁横梁节段结合体对称拼合于中央组合钢板纵梁横梁节段结合体的两侧，组合钢板纵梁与其两端固定连接的侧边横梁节段23形成侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体，两道侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体分别拼合于两侧中部组合钢板纵梁横梁节段结合体的最外侧。全部横梁节段拼合成完整的支点混凝土横梁2。支点混凝土横梁2内设置有沿桥横向贯通的预应力钢束26，预应力钢束的布置图如图7所示。

组合钢板纵梁1的工字型钢梁12的两端均设有开孔钢板(图未示出)，开孔钢板上设有若干孔洞，若干穿孔钢筋(图未示出)穿过开孔钢板上的孔洞后锚固于横梁节段内将组合钢板纵梁和横梁节段固定连接在一起。开孔钢板上孔洞的直径可选用50～70mm，穿孔钢筋的直径可选用12mm～16mm。

如图2所示，相邻的预制混凝土桥面板11之间设有接缝15，预制混凝土桥面板在沿桥横向设置伸出的“[”形钢筋接头(图未示出)，相邻的组合钢板纵梁1拼接时相邻的“[”形钢筋接头彼此交错形成预制混凝土桥面板接缝15的构造钢筋，全部组合钢板纵梁拼装完成后，预制混凝土桥面板接缝采用现浇混凝土接合。

预制混凝土桥面板的厚度不小于25cm，预制混凝土桥面板的沿桥横向宽度小于相邻两道组合钢板纵梁中心距15cm。

实施例2

实施例1产品的拼装施工方法

包括以下步骤：

A.将中央组合钢板纵梁横梁节段结合体、中部组合钢板纵梁横梁节段结合体和侧边组合钢板纵梁横梁节段结合体分别吊装、定位于施工完成的桥梁下部结构上，具体吊装定位顺序如图8所示：首先，在桥梁下部结构的系梁6上设置钢垫块61，将中央组合钢板纵梁横梁节段接合体吊装至系梁中央位置上方，将中央组合钢板纵梁两端的中央横梁节段分别定位固定于两个系梁中央位置的钢垫块上，在中央横梁节段的拼接缝上均匀涂抹环氧胶；然后，分别吊装两道中部组合钢板纵梁横梁节段接合体至中央组合钢板纵梁横梁节段接合体的两侧，将中部组合钢板纵梁两端的中部横梁节段放置于中央横梁节段的牛腿上，并在横梁顶端设置临时锁定装置固定拼接上的中部横梁节段，然后在中部横梁节段的拼接缝上均匀涂抹环氧胶；然后，从内向外依次对称吊装其余的中部组合钢板纵梁横梁节段接合体，将新拼接的中部横梁节段放置于前一中部横梁节段的牛腿上，并在横梁顶端设置临时锁定装置固定新拼接上的中部横梁节段，然后在新拼接的中部横梁节段的拼接缝上均匀涂抹环氧胶，直至将全部中部组合钢板纵梁横梁节段结合体拼装完毕；最后，将两道侧边组合钢板纵梁横梁节段接合体分别吊装至两侧中部组合钢板纵梁横梁节段结合体的最外侧，分别将侧边横梁节段放置于最外侧的中部横梁节段的牛腿上，并在横梁顶端设置临时锁定装置固定新拼接上的侧边横梁节段，至此完成一跨内所有组合钢板纵梁横梁节段接合体的拼装。

至此中央组合钢板纵梁、中部组合钢板纵梁和侧边组合钢板纵梁两端的横梁节段拼合形成完整的支点混凝土横梁2，相邻组合钢板纵梁的预制混凝土桥面板之间留有接缝，相邻预制混凝土桥面板的“[”形钢筋接头在接缝内彼此交错；

B.张拉支点混凝土横梁沿桥横向贯通的预应力钢束26并锚固，顶升梁体，拆除系梁顶的钢垫块61，在支点混凝土横梁下安装永久支座3；

C.浇筑相邻组合钢板纵梁的预制混凝土桥面板之间的接缝15；

D.浇筑前、后两跨混凝土横梁之间的连续板4。

至此完成了本发明预制无盖梁式组合钢板梁桥上部结构的拼装施工，后续的施工程序为常规的桥面施工，浇筑桥面混凝土5，在此不再赘述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。