中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥及成桥方法与流程

本发明涉及钢-混组合梁桥领域，具体涉及一种中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥及成桥方法。

背景技术：

目前常规的钢-混组合梁的成桥方式有两种方案：

方案一：搭设临时支墩→架设各钢梁制作段并连接成整体→施工钢梁横向联系→设置施工桥面板钢模板→浇注支点横梁及桥面板混凝土→待桥面板混凝土达到设计强度后张拉体外预应力→张拉桥面板预应力钢束→拆除支架，施工桥面铺装附属。

方案二：搭设临时支墩→架设各钢梁制作段并连接成整体→施工钢梁横向联系→设置施工桥面板钢模板→浇注支点横梁及跨中部分桥面板混凝土→待跨中桥面板混凝土达到设计强度后拆除临时支墩→浇注墩顶负弯矩区桥面板→待墩顶桥面板混凝土达到设计强度后张拉体外预应力→张拉桥面板预应力钢束→施工桥面铺装附属。

其中方案二较方案一墩顶负弯矩产生的桥面板拉应力更小，需要配置的桥面板短束较少，为现有常用组合梁成桥方案。

当连续梁跨径较大且梁高受限时，采用上述现有技术的方案二施工，中墩墩顶负弯矩内力较大，桥面板需要配置大量负弯矩预应力短束以满足规范抗裂要求，而大量短束的锚固力、混凝土收缩、温度梯度会在中跨跨中桥面板内产生较大的拉应力，为了抵消此拉应力又需要设置通长顶板束，这样既增加造价又提高了施工难度。

技术实现要素：

为了克服上述技术的缺陷和不足，本发明提供一种中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥及该成桥方法，能使中跨跨中桥面板储备一定的压应力，以抵消短束的锚固、混凝土收缩和温度梯度产生的拉应力，从而取消通长束配置。

本发明采用以下的技术方案：

中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥，包括预制的部分中跨主梁、及与其两端待接的预制的带有主梁悬臂的边跨主梁，所述边跨主梁和部分中跨主梁平行于行车方向均对应设置至少一组工字钢梁组，每组工字钢梁组包括互相平行的两根工字钢梁，该每组两根工字钢梁之间设置多个横隔板连接；所述部分中跨主梁的工字钢梁组顶面为一体制成的混凝土预制桥面板；

按桥宽设置多个预制的部分中跨主梁及其两端待接的预制的边跨主梁对接，横向上，相邻的所述部分中跨主梁的预制桥面板之间的缝隙下方，在所述工字钢梁上翼缘之间设置可拆卸的钢模板，所述钢模板上通过现浇混凝土湿接缝连接相邻两块预制桥面板，两头的所述预制桥面板横向向外浇筑混凝土悬臂；相邻的所述边跨主梁之间的所述工字钢梁上翼缘之间设置钢模板一，所述边跨主梁的所述工字钢梁上翼缘之间设置钢模板二与所述钢模板一衔接，各所述钢模板一与钢模板二顶面为各所述边跨主梁拼接后的现浇桥面板，两头的所述现浇桥面板横向向外浇筑混凝土悬臂；各所述部分中跨主梁之间及各边跨主梁之间相邻的所述工字钢梁组之间设置多个横向联系；

在桥的长度方向上，预制的所述部分中跨主梁与其两端待接的预制的边跨主梁的主梁悬臂端沿长度方向对接，对接的各个所述工字钢梁在端部对接缝处栓接成一体；所述主梁悬臂端与部分中跨主梁构成中跨主梁；

两端的所述主梁悬臂端的桥面板下对称设置横向的中支点横梁、两个待接边跨主梁末端的桥面板下对称设置横向的边支点横梁，所述对接缝在两个所述中支点横梁之间；所述中支点横梁处的所述工字钢梁底部设置多个支座，所述支座支撑在桥墩上，所述桥墩上方桥面板内设有钢束，所述中支点横梁和边支点横梁均为横向设置的箱梁，所述箱梁位于所述工字钢梁组里的两个所述工字钢梁之间；所述箱梁底部的底板与两端相接的工字钢梁下翼缘焊接，所述箱梁内灌注微膨胀混凝土；相邻的所述边跨主梁的所述箱梁之间设置多个横向联系。

所述箱梁横向并排分布，每个所述箱梁在所述工字钢梁组之间设置、两端与对应工字钢梁组的两个工字钢梁的腹板平齐，相邻的所述箱梁外壁设置横向联系连接、各个所述箱梁内壁设置横隔板。

所述箱梁底板与所述工字钢梁组对接处设置为一体制成的U形头，所述U形头的两头分别对接所述工字钢梁组的两个工字钢梁下翼缘。

所述桥面板向下钉入剪力钉，分别连接所述中跨主梁的工字钢梁、中支点横梁、边支点横梁、横隔板。

每个所述工字钢梁腹板两侧设置多个加劲肋。

两端的所述主梁悬臂端的桥面板外端下对称设置横向的中支点横梁。

中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥的成桥方法，包括以下步骤：

1)架设边跨主梁临时支墩；

2)架设边跨主梁在所述的临时支墩上；

3)待设置的中支点横梁位置的所述工字钢梁下方设置多个支座，所述支座支撑在桥墩上；

4)施工边跨主梁之间的横向联系，使边跨主梁在横向上连为一体；

5)安装边跨主梁待浇注桥面板底部的钢模板一和钢模板二；

6)浇注中支点横梁：在中支点横梁的所述箱梁内设置横隔板后浇注微膨胀混凝土；

7)待中支点横梁内浇注的微膨胀混凝土达到设计强度后，吊装部分中跨主梁；

8)纵向连接部分中跨主梁、边跨主梁主梁悬臂端之间的各个接缝处，对接的各个所述工字钢梁端部对接缝处栓接固定成一体；所述主梁悬臂端与部分中跨主梁构成中跨主梁；使桥梁在长度方向连成整体；

9)安装部分中跨主梁的工字钢梁之间的横向联系，使部分中跨主梁在横向上连为一体；

10)浇注部分中跨主梁上的预制桥面板间的湿接缝；

11)拆除所有边跨临时支墩；

12)在桥墩上方的、所述预制的边跨主梁的工字钢梁组顶面的钢模板一和钢模板二上纵向铺设钢束；

13)浇筑剩余各所述边跨主梁拼接后的现浇桥面板和墩顶负弯矩区现浇桥面板；

14)待墩顶现浇桥面板混凝土达到设计强度后张拉桥面板预应力钢束；

15)施工桥面铺装附属。

本发明有以下积极有益效果：

1)降低了三材用量，社会经济效益显著；

2)由于减少了墩顶负弯矩区短束及通长钢束的布置，不仅方便了施工、缩短了工期，而且对混凝土桥面板的削弱少、受力更加合理；

3)中跨部分的混凝土桥面板与钢梁采用在工厂同步施工、现场吊装的方式，减少了现场施工作业量，且工厂浇筑桥面板用的钢底模可循环周转利用，不仅降低了临时钢材的用量，而且可以大大提高桥面板的施工质量；

4)本发明根据受力需要，巧妙地设计了主梁：墩顶为钢箱与混凝土横梁组合截面，跨中部分则为若干组两工字钢梁与混凝土桥面板组合截面。不仅节约了三材用量，而且方便了今后钢梁部分的维护，社会经济效益显著。

5)跨中采用无支架施工方式，跨中施工时可不中断桥下交通，且对于跨越铁路、江河等不便于设置临时支墩的桥梁也具有适用性。因此该发明可借鉴性强，具有较强的社会经济效益。

附图说明

图1的a～d是本发明的施工步序图；

图2是本发明成桥后的三跨桥梁结构示意图；

图3是图2的A-A位置截面示意图；

图4是图2的B-B位置截面示意图；

图5是图2的C-C位置截面示意图；

图6是图5的D-D位置部分截面示意图；

图7是中跨及部分边跨桥面俯视图。

附图编号：1-中跨主梁，111-部分中跨主梁，112-主梁悬臂端，2-边跨主梁，3-中支点横梁，4-边支点横梁，5-支座，6-桥墩，7-工字钢梁组，71-工字钢梁，8-预制桥面板，9-钢模板，10-悬臂，11-上翼缘，12-横向联系，13-箱梁，14-横隔板，15-剪力钉，16-临时支墩，17-湿接缝，18-微膨胀混凝土，19-现浇桥面板，20-底板，21-U形头，22-加劲肋，23-钢模板一，24-钢模板二，25-对接缝，26-中支点横梁中线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

以下实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

本发明提供了一种中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥，该桥包括部分中跨主梁111、边跨主梁2、中支点横梁3，边支点横梁4和桥墩6。

边跨主梁2和部分中跨主梁111均由多个沿行车方向的工字钢梁71和混凝土桥面板组成，工字钢梁71和混凝土之间通过剪力钉15连接，使两者协同受力。

部分中跨主梁111部分相邻两个工字钢梁71顶端的桥面板为在工厂与工字钢梁71一起预制，并整体运至现场吊装。相邻的预制桥面板8之间设置现浇湿接缝17连接。各主梁悬臂10和现浇湿接缝17都为现场浇筑施工。现浇湿接缝17下方设置钢模板9。

边跨主梁2顶端的桥面板均为现场浇筑。

支点横梁为箱型组合梁。支点横梁钢箱内灌注微膨胀混凝土。

各主梁跨中部分相邻的所述工字钢梁71之间、沿行车方向每隔5米设置一道横向联系12。

各主梁跨中部分相邻的所述工字钢梁组7之间、沿行车方向每隔4米设置一道横隔板14，加强横向稳定性。

实施例

参见图2～7，本发明的中跨采用无支架方案施工的钢混组合梁桥，包括预制的部分中跨主梁111、及与其两端待接的预制的带有主梁悬臂的边跨主梁2，所述边跨主梁2和部分中跨主梁111平行于行车方向均对应设置至少一组工字钢梁组7，每组工字钢梁组7包括互相平行的两根工字钢梁71，该每组两根工字钢梁71之间设置多个横隔板14连接；所述部分中跨主梁111的工字钢梁组7顶面为一体制成的混凝土预制桥面板8；

参见图3～5，按桥宽设置多个预制的部分中跨主梁111及其两端待接的预制的边跨主梁2对接，横向上，相邻的所述部分中跨主梁111的预制桥面板8之间的缝隙下方，在所述工字钢梁71上翼缘11之间设置可拆卸的钢模板9，所述钢模板9上通过现浇混凝土湿接缝17连接相邻两块预制桥面板8，两头的所述预制桥面板8横向向外浇筑混凝土悬臂10；相邻的所述边跨主梁2之间的所述工字钢梁71上翼缘11之间设置钢模板一23，所述边跨主梁2的所述工字钢梁71上翼缘11之间设置钢模板二24与所述钢模板一23衔接，各所述钢模板一23与钢模板二24顶面为各所述边跨主梁2拼接后的现浇桥面板19，两头的所述现浇桥面板19横向向外浇筑混凝土悬臂10；各所述部分中跨主梁111之间及各边跨主梁2之间相邻的所述工字钢梁组7之间设置多个横向联系12；

参见图1和图7，在桥的长度方向上，预制的所述部分中跨主梁111与其两端待接的预制的边跨主梁2的主梁悬臂端112沿长度方向对接，对接的各个所述工字钢梁71在端部对接缝25处栓接成一体；所述主梁悬臂端112与部分中跨主梁111构成中跨主梁1；

参见图5，两端的所述主梁悬臂端112的桥面板下对称设置横向的中支点横梁3、两个待接边跨主梁2末端的桥面板下对称设置横向的边支点横梁4，所述对接缝25在两个所述中支点横梁3之间；所述中支点横梁3处的所述工字钢梁71底部设置多个支座5，所述支座5支撑在桥墩6上，所述桥墩6上方桥面板内设有钢束，所述中支点横梁3和边支点横梁4均为横向设置的箱梁13，所述箱梁13位于所述工字钢梁组7里的两个所述工字钢梁71之间；所述箱梁13底部的底板20与两端相接的工字钢梁71下翼缘焊接，所述箱梁13内灌注微膨胀混凝土18；相邻的所述边跨主梁2的所述箱梁13之间设置多个横向联系12。

参见图5，所述箱梁13横向并排分布，每个所述箱梁13在所述工字钢梁组7之间设置、两端与对应工字钢梁组7的两个工字钢梁71的腹板平齐，相邻的所述箱梁13外壁设置横向联系12连接、各个所述箱梁13内壁设置横隔板14。

参见图6，所述箱梁13底板20与所述工字钢梁组7对接处设置为一体制成的U形头21，所述U形头21的两头分别对接所述工字钢梁组7的两个工字钢梁71下翼缘。

所述桥面板向下钉入剪力钉15，分别连接所述中跨主梁1的工字钢梁71、中支点横梁3、边支点横梁4、横隔板14。

每个所述工字钢梁71腹板两侧设置多个加劲肋22。

两端的所述主梁悬臂端112的桥面板外端下对称设置横向的中支点横梁3。

以32+63+32米三跨钢-混组合梁为例，支点横梁纵向宽3米，成桥方案如下(施工步序图参见图1)：

1)架设边跨主梁2临时支墩16；

2)架设边跨主梁2在所述的临时支墩16上；

3)待设置的中支点横梁3位置的所述工字钢梁71下方设置多个支座5，所述支座5支撑在桥墩6上；

4)施工边跨主梁2之间的横向联系12，使边跨主梁2在横向上连为一体；

5)安装边跨主梁2待浇注桥面板底部的钢模板一23和钢模板二24)；

6)浇注中支点横梁3：在中支点横梁3的所述箱梁13内设置横隔板14后浇注微膨胀混凝土18；

7)待中支点横梁3内浇注的微膨胀混凝土18达到设计强度后，吊装部分中跨主梁111；

8)纵向连接部分中跨主梁111、边跨主梁2主梁悬臂端112之间的各个接缝处，对接的各个所述工字钢梁71端部对接缝25处栓接固定成一体；所述主梁悬臂端112与部分中跨主梁111构成中跨主梁1；使桥梁在长度方向连成整体；

9)安装部分中跨主梁111的工字钢梁71之间的横向联系12，使部分中跨主梁111在横向上连为一体；

10)浇注部分中跨主梁111上的预制桥面板8间的湿接缝17；

11)拆除所有边跨临时支墩16；

12)在桥墩6上方的、所述预制的边跨主梁2的工字钢梁组7顶面的钢模板一23和钢模板二24上纵向铺设钢束；

13)浇筑剩余各所述边跨主梁2拼接后的现浇桥面板19和墩顶负弯矩区现浇桥面板19；

14)待墩顶现浇桥面板19混凝土达到设计强度后张拉桥面板预应力钢束；

15)施工桥面铺装附属。

本方案第7)步“吊装部分中跨主梁111”，该步骤能够使中跨跨中桥面板产生一定的横向压应力，这部分压应力可以抵消后续步骤短束的锚固、混凝土收缩和温度梯度产生的拉应力，从而取消通长束配置。

为避免预应力钢束布置方式对计算结果的影响，在荷载相同，不张拉预应力的前提下，比较新方案与现有方案成桥状态中墩墩顶、中跨跨中几个关键点处桥面板和钢梁的应力及跨中挠度值，见下表：

注：上表成桥状态为不配置预应力束、短效组合为配置相同预应力束。

当按规范要求满足承载能力要求和正常使用状态配置预应力钢束后，成桥新方案与现有方案的材料用量指标，如下表所示：

由表可见，采用新方案成桥的钢材、预应力筋、混凝土用量均减少。