一种无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥及其施工方法与流程

本发明涉及一种连续刚构桥，尤其是涉及一种无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥及其施工方法。

背景技术：

连续刚构桥由于具有跨越能力较大、施工方便、行车舒适、造价低等优点，得到了桥梁设计师的一致青睐，并广泛应用于我国公路工程建设中。在已建成的变截面连续刚构桥中，其边主跨比值一般为0.55~0.58，且设有边跨合拢段和边跨支架现浇段。其施工流程一般为：首先完成下部结构施工，再采用悬臂施工法施工至最大悬臂状态；搭设边跨支架施工边跨现浇段；继而完成边跨合拢施工、张拉边跨预应力并拆除支架；再进行主跨合拢；最后完成桥面施工和其他附属设施施工。然而在山区高墩连续刚构桥的施工中，搭设高墩边跨支架施工流程复杂、工期长、不利于节约成本，而且在高支架上进行施工存在较大的安全隐患。

目前高墩连续刚构桥的边跨现浇段和边跨合龙段施工，均存在上述难题，缺乏一种安全、经济的设计与施工方法。本发明正是在这一背景下提出的，其将公开一种无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥的设计与施工方法，可为解决高墩连续刚构桥的施工难题提供新的设计思路。该种结构体系不仅能解决现有连续刚构桥在边跨施工中高空支架存在的安全性问题，而且能缩短工期，使施工更为方便。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥及其施工方法，该刚构桥不仅可省去现浇段施工的支架设计、搭设、预压等繁琐工序，同时省去了边跨合拢的关键施工步骤，使施工趋于简单化，可缩短工期，且更为安全经济。

本发明所采用的技术方案是：一种无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥，包括基础、承台、主墩、边墩、主梁、边墩拉压支座、边跨配重段和主跨合拢段，所述的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥不设置边跨合龙段；边主跨比为0.5~0.55，边跨上设有边跨配重段和通长预应力筋。

上述的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥中，所述的边跨配重段设在边跨上靠近边墩处。

一种上述的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥的施工方法，包括如下步骤：

（1）完成桥梁基础、承台、桥墩的施工；利用挂篮平台对称浇筑主梁达最大悬臂状态；

（2）主跨上的挂篮不动，移动边跨上的挂篮至边墩，利用跨中临时配重，完成边跨钢筋绑扎并浇筑边跨全悬臂浇筑段；

（3）张拉边跨的预应力筋；在边墩顶部设置边墩拉压支座，完成体系转换；

（4）在边跨配重段施加配重，施工主跨合拢段，卸载跨中临时配重，张拉主跨上的预应力筋；最后完成桥面铺装及其他附属设施施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明无需设置边跨现浇段，省去高墩边跨支架设计、搭建和预压等施工流程，使施工更为安全、方便、经济。

（2）本发明无需设置边跨合拢段，采用全悬臂施工，无边跨合拢施工的关键施工节点，减小了施工工作量，加快了施工进度，节约成本。

（3）本发明采用增大截面法在边跨箱梁中配重，一方面可增加边梁自重，另一方面可提高支座附近箱梁截面的抗剪能力和局部承压能力，并可作为一种安全储备。

（4）本发明适用于山区高墩预应力混凝土连续刚构桥和不便于搭设边跨支架的预应力混凝土连续刚构桥。

本发明的设计原理如下：

本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥依据现有的预应力混凝土连续刚构桥设计理论、现行桥梁设计和施工技术规范并参考相关文献进行结构设计、承载力设计以及施工方案设计。

结构设计：依据现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012）以及《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)等相关技术规范进行设计。本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥采用较小的边中跨比值（0.50~0.55），并通过计算采用合适的边墩拉压支座，设计合理的边跨配重，以抵消边跨端支座可能出现的负反力。使得结构虽然取消边跨合拢段和现浇段的施工工序，但其使用功能和结构功能仍满足设计规范要求。

承载力设计：根据现行公路桥梁设计和施工规范，对本发明所提出的新型结构在施工和使用各阶段的结构应力、变形、裂缝等指标进行计算与验算。确保其在施工过程中结构的强度、刚度和稳定性满足要求；并保证结构在运营过程中的正常使用极限状态和承载能力极限状态等各种工况组合作用下结构的承载能力满足规范要求。

与传统的连续刚构桥相比，本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥在边跨预应力筋的设计中具有不同之处。由于取消边跨支架施工现浇段和合拢段，采用全悬臂施工，应在整个边跨梁体上缘配置通长的预应力筋，以保证边跨全悬臂施工时，结构受力处于安全状态。同时，该种配筋方法应使结构在使用阶段满足承载力要求。

在边跨进行全悬臂施工时，对中跨应予以临时压重，可选用水箱或者沙袋进行。为保证施工安全，需满足弯矩平衡：

式中：为边跨箱梁自重和施工临时荷载对中墩处所产生的力矩；

为中跨箱梁自重和施工临时荷载对中墩处所产生的力矩。

在完成边跨全悬臂施工后，由于边跨较传统刚构桥较短，自重较轻，需对边跨箱梁进行配重。边跨配重可采用增大截面法，在实际设计时不考虑其截面抗力的增强，仅作为配重荷载进行计算，作为一种安全储备。

对于边墩拉压支座的设置，除了能承受住桥梁自重作用以及其它荷载作用下的压力，同时需考虑其在活载或其他荷载组合作用下可能在端支座处产生的拉力。支座选择应满足抗拉和抗压两方面的要求，并能适应桥梁的变形和变位。

本发明为新型预应力混凝土连续刚构桥，因此在施工和运营阶段需满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60-2015）等行业规范要求。对预应力混凝土主梁需进行承载能力验算、应力验算、抗裂验算、变形计算、以及预应力损失验算及端部锚固区等方面的验算。

对于应力验算，应分别考虑短暂状况和持久状况。本发明由于采用后张法施工，需满足以下规范要求：

1、在短暂状况下，混凝土的压应力应满足

式中：为制作、运输、安装各施工阶段的混凝土轴心抗压强度标准值，可按强度标准值表内插得到。

2、对于持久状况

(1)预应力混凝土受弯主梁正截面混凝土的最大压应力应满足

式中：——作用（或荷载）标准值产生的混凝土法向压应力；

——预加力产生的混凝土法向拉应力；

——混凝土轴心抗压强度标准值。

(2)受拉区预应力钢筋的最大拉应力限值

对于钢绞线、钢丝

对于精轧螺纹钢

式中：——受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；

——作用（或荷载）产生的预应力钢筋应力增量；

——预应力钢筋抗拉强度标准值。

(3)预应力混凝土受弯主梁正截面混凝土的主压应力应满足。

附图说明

图1是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥成桥立面图。

图2是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥预应力筋配置图。

图3是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥边墩端部箱梁横截面增大截面法配重图。

图4是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥施工时采用挂篮对称悬臂施工结构图。

图5是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥施工时浇筑边跨全悬臂浇筑段结构图。

图6是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥边跨配重施工图。

图7是本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥施工时主跨合拢段施工结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

现以一座边墩高达134m和150m，主墩高达163m和189m，主跨为200m，边跨101m，边主跨比为0.505的小边主跨比三跨连续刚构桥为例，对本发明进行详细的说明。

如图1-3所示，本发明的无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥，包括基础1、承台2、主墩3、边墩4、主梁5、边墩拉压支座6、边跨配重段7和主跨合拢段8。边墩4的顶部设有边墩拉压支座6，边跨上靠近边墩4处设有边跨配重段7。边主跨比较小，为0.505，边跨上均设有通长预应力筋9，该无边跨合龙段小边主跨比连续刚构桥不设置边跨合拢段，采用合理的配筋方式满足施工要求，边跨配重段7采用增大截面法施工配重10。

如图4-7所示，本发明实施例的施工方法包括如下步骤：

（1）如图4所示，首先进行桥梁的基础1，承台2、主墩3和边墩4的施工，并对主梁5的对称悬臂的进行施工；利用挂篮平台11对称浇筑主梁最大悬臂节段12，施工至最大悬臂状态；

（2）如图5所示，主跨上的挂篮不动，移动边跨上的挂篮至边墩，开始在主跨施加临时配重，此临时配重应满足弯矩平衡要求；边跨绑扎钢筋，浇筑边跨全悬臂浇筑段13，在主跨继续施加临时配重，此时应密切监测跨中合拢口附近标高变化，同样保证主墩3两端满足力矩平衡条件，边跨全悬臂浇筑段13浇筑完毕后，跨中配重重量达主跨临时配重14；

（3）如图6所示，对边跨新浇混凝土进行养护；待混凝土达到设计要求的强度后；张拉边跨上的预应力筋9；在边墩4的顶部设置边墩拉压支座6，完成体系转换；卸载部分主跨临时配重14至中跨临时配重15；

（4）如图7所示，在边跨配重段7施加永久配重10，施工主跨合拢段8，卸载中跨临时配重15，并张拉主跨上的预应力筋；完成桥面铺装及其他附属设施施工；最终完成小边主跨比连续刚构桥的施工。

以上所述仅为本发明的实施案例，并不用于限制本发明。对于本领域而言，本发明可有各种设计上的改变和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何局部修改、局部改进和局部功能等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。