一种墩顶大悬挑横梁分体式预制节段拼装箱梁桥的制作方法

本发明涉及桥梁结构设计技术领域，具体地说是一种墩顶大悬挑横梁分体式预制节段拼装箱梁桥。

技术背景

预制节段拼装箱梁桥结构起源于欧洲，上世纪末本世纪初在美国和香港等发达地区得到推广应用。预制节段拼装箱梁桥结构具有绿色环保，对环境和交通影响小；运输方便施工速度快；景观效果好；耐久性好且全寿命费用低等优点。

本世纪以来预制节段拼装桥梁虽然在公路和轨道交通上有所应用，但公路和轨道交通桥梁在横断面上，主梁往往位于桥墩正上方，当桥面宽度较大时，下部的桥墩也将占用很大的空间，造成桥下空间的浪费。比如，在目前的节段预制拼装箱梁结构中，桥墩均位于箱梁正下方，桥墩中心线基本与箱梁结构中心线对齐。当桥面宽度较大需布置两幅或多幅主梁时，对应的也需要在横向布置两个或多个桥墩，桥下空间均被桥墩占据难以加以利用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种桥墩占地面积小、桥下空间大、预制节段运输吊装简便的墩顶大悬挑横梁分体式预制节段拼装箱梁结构。

为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种墩顶大悬挑横梁分体式预制节段拼装箱梁桥，其特征在于沿横桥向，桥面由两幅或多幅主梁拼接而成，所述主梁采用预制节段拼装箱梁，在桥墩顶部设墩顶大悬挑横梁，桥墩在横桥向尺寸收窄，横梁在横桥向形成大悬挑结构形式，所述两幅或多幅预制节段拼装箱梁通过墩顶大悬挑横梁连接成整体。

进一步地，所述预制节段拼装箱梁内部布置体外预应力钢束，体外预应力钢束锚固于墩顶大悬挑横梁，在墩顶处所述预制节段拼装箱梁通过现浇湿接缝和纵向的体外预应力钢束与大悬挑横梁连接成整体。

进一步地，桥墩可采用独柱式、h型或花瓶型桥墩。

进一步地，中墩大悬挑横梁与下部桥墩2固结，边墩大悬挑横梁与桥墩2之间设支座，中墩大悬挑横梁与桥墩固结，可防止大悬挑结构倾覆，亦可省去施工过程中的临时固结支架等措施，节省施工费用。

进一步地，主梁采用预制节段拼装结构，横梁可采用预制结构，也可采用现浇结构，桥墩可采用预制桥墩，也可采用现浇桥墩。

进一步地，墩顶大悬挑横梁内布置横桥向的横梁预应力钢束，以抵抗大悬挑结构的荷载。

进一步地，所述横梁预应力钢束靠近墩顶大悬挑横梁的顶部。

进一步地，墩顶大悬挑横梁内的横梁预应力钢束管道与纵向体外预应力钢束锚下螺旋钢筋之间保持有效间距，以保证混凝土能够填充密实。

进一步地，墩顶大悬挑横梁内横梁预应力钢束在靠近人孔处满足最小保护层厚度要求，确保人孔处混凝土不崩裂。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明将桥墩向道路中心线方向收窄，同时在桥墩顶部设置大悬挑的横梁，主梁作用于大悬挑横梁上，这种结构形式可以极大减小下部结构的占地面积，提升经济性能。本发明中横桥向仅在道路中央设置一个桥墩，桥墩数量不受桥面宽度或节段箱梁数量影响，桥墩横向占用空间小，桥下空间可以得到充分利用，经济效益高。多幅预制节段拼装箱梁通过横梁连成整体，结构整体性强，受力性能好。分体式预制节段箱梁将主梁在横向分幅，减小了预制节段梁的尺寸及重量，方便预制、运输及吊装。横梁与桥墩采用固结形式连接，无需设置支座和施工时的临时支架，施工速度快、经济效益好。

附图说明：

图1为本发明总体结构示意图。

图2为本发明中大悬挑横梁及桥墩结构示意图。

图3为本发明中墩顶大悬挑横梁断面预应力钢束断面示意图。

上述图中序号：1-墩顶大悬挑横梁、2-桥墩、3-预制节段箱梁、4-体外预应力钢束、5-横梁预应力钢束。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在现有技术中，桥墩通常位于主梁的正下方，桥墩中心线基本与箱梁结构中心线对齐，当桥面宽度较大需布置两幅或多幅主梁时，对应的也需要在横向布置两个或多个桥墩，桥下空间均被桥墩占据难以加以利用，造成桥下空间的浪费。本发明针对墩顶大悬挑横梁分体式预制节段拼装箱梁的结构特点和受力性能，提出一种桥墩占地空间小、预制标准化程度高、安装便捷、外形美观的墩顶大悬挑横梁分体式预制节段拼装箱梁结构形式。

本发明的设计思路是将桥墩向道路中心线方向靠拢，同时在桥墩顶部设置大悬挑的横梁，主梁与大悬挑横梁连成整体，这种结构形式可以极大减小下部结构的占地面积（土地利用率由0%提高至72%），左右两侧空出来的空间可用于设置地面辅道或做其他用途，提升结构的经济效益。分幅预制节段拼装箱梁通过横梁连成整体，结构整体性强，受力性能好。与整幅节段预制相比，分幅预制可降低预制节段制造难度、运输难度以及吊装难度。中墩大悬挑横梁与桥墩采用固结形式连接，无需设置支座和施工时的临时支架，施工速度快、经济效益好。

依据桥面宽度不同，墩顶大悬挑横梁预制节段拼装箱梁桥的桥面由两幅或多幅主梁组成，主梁采用预制节段拼装箱梁3，一般适用于桥宽20m~55m的桥梁，预制节段拼装箱梁内部布置体外预应力钢束，体外预应力钢束锚固于墩顶大悬挑横梁，在墩顶处所述预制节段拼装箱梁通过现浇湿接缝和纵向的体外预应力钢束与大悬挑横梁连接成整体。中墩大悬挑横梁与下部桥墩2固结，边墩大悬挑横梁与桥墩2之间设支座。桥墩在横桥向尺寸收窄，横梁在横桥向形成大悬挑结构形式。横梁与桥墩可预制，也可采用现场浇筑施工。桥墩可采用独柱式、h型、花瓶型桥墩。

墩顶大悬挑横梁既需要承受结构自身重力、桥面汽车荷载等其他竖向荷载，还需要承受主梁纵向体外预应力钢束锚固产生的纵向水平力，其空间受力情况较为复杂。同时大悬挑横梁自身结构受到人孔、体外预应力钢束孔道的削弱较为明显，因此大悬挑横梁结构的安全性至关重要。

通过在大悬挑横梁内部设置合理的预应力钢束以解决其受力安全性问题。预应力钢束在布置时，既需要考虑大悬挑横梁的受力，同时必须对横梁内部的孔洞进行避让。横梁预应力钢束的设计应遵循以下基本原则：1.从悬挑结构的受力特点出发，横梁预应力钢束应尽量靠近顶部；2.横梁预应力钢束在避让纵向体外预应力钢束时，横梁预应力钢束管道与纵向体外预应力钢束锚下螺旋钢筋之间需保持恰当间距保证混凝土能够填充密实；3.横梁预应力钢束在靠近人孔处需满足最小保护层厚度要求，同时应确保人孔处混凝土不崩裂。

采用中墩固结、边墩设支座的连续刚构结构体系，中墩不设支座，节省了50%的支座；施工期间中墩不用设置临时固结，提高工效10%;运营养护期间不用更换支座，直接降低工程造价1%，全寿命周期内降低造价约4%。

墩顶大悬挑横梁分幅预制节段梁与整幅式预制节段梁相比，结构受力性能相近，本专利墩顶大悬挑横梁分幅预制节段梁的预制难度降低一半，工效提高50%；运输吊装重量和拼装重量降低50%，工效提高20%；工程造价节省10%；大大提高了预制节段拼装的施工工效，节省了工程造价。

采用体外预应力钢束，可以在本跨节段拼装完成后、落架前仅张拉体外预应力钢束即可前移架桥机至下一跨施工，每跨节省工期1.5天，提高工效30%。

墩顶大悬挑横梁预制节段拼装箱梁桥由若干预制节段箱梁3拼接而成，一般适用于桥宽20m~55m的桥梁，两幅或多幅预制节段箱梁3通过墩顶大悬挑横梁1连接成整体；墩顶大悬挑横梁1与桥墩2之间固结。预制节段箱梁3内部布置体外预应力钢束4，体外预应力钢束4锚固于墩顶大悬挑横梁1。墩顶大悬挑横梁1内部设置横梁预应力钢束5。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的有点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。