一种钢混组合梁预制混凝土桥面板与钢梁高精度叠合方法与流程

本发明涉及桥梁制造领域，特别涉及桥梁制造领域中的一种钢混组合梁预制混凝土桥面板与钢梁高精度叠合方法。

背景技术：

混凝土桥面板是叠合梁中及其重要的部分，不仅和钢主梁共同承受全桥的整体荷载作用，还直接承受桥面上的活载，混凝土桥面板是由预制混凝土桥面板与传统钢筋搭接焊接而成，这种方式消除了钢筋受热导致力学性能下降问题，特别是脆断问题，有利于提升湿接缝的施工质量，但给桥面板的预制精度和与钢梁的叠合精度控制带来了极大的困难，高精度的桥面板预制和高精度的与钢梁叠合是施工企业面临的一大施工技术挑战。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供了一种钢混组合梁预制混凝土桥面板与钢梁高精度叠合方法。

技术方案：本发明所述的一种钢混组合梁预制混凝土桥面板与钢梁高精度叠合方法，包含以下步骤：

(1a)预制混凝土桥面板的制备：采用预制模具制备预制混凝土桥面板；

(1b)设置叠合定位基准：在组合梁总拼时，先在总拼胎架上按照制造线形顺次完成纯钢梁部分的制作，再利用总拼胎架两端的成对测量塔在钢梁上精确放出预制混凝土桥面板定位组装的节段纵基线，与节段横基线一起作为预制混凝土桥面板叠合的纵向以及横向定位基准；

(1c)预制混凝土桥面板与钢梁叠合：以布设于钢梁和预制混凝土桥面板预埋钢构件上的基准线为准就位预制混凝土桥面板，对预制混凝土桥面板进行微调，保证预制混凝土桥面板预埋t形隔板及周圈预埋钢板与钢梁隔板、内外腹板翼缘板的精确匹配，使得相邻预制混凝土桥面板湿接缝处的钢筋接头精确对位，进行机械连接；连接质量满足一级钢筋接头质量要求；

(1d)在预制混凝土桥面板预埋件与钢梁焊接前和工厂湿接缝浇筑前，先对湿接缝进行强约束连接；即配制并连接工厂湿接缝拼接板，连接工地湿接缝工艺拼接板，确保焊接和混凝土收缩对预制混凝土桥面板相对位置影响较小；

(1e)焊接预制混凝土桥面板与钢梁隔板对接焊缝及周边预埋钢板之间的对接焊缝，最后浇筑工厂湿接缝混凝土，完成混凝土桥面板的叠合施工。

步骤(1a)所述的预制混凝土桥面板的制备包括以下步骤：

(2a)依次安装方形底座、位于所述底座上层的底模、位于所述底模上层沿着所述底模边缘四周分布的边模，边模与底膜之间形成了用于容纳预制混凝土桥面板的空间，底模上设置有用于定位t形预埋件和预埋板的凹槽；所述边模上设置有若干用于钢筋定位的第一定位孔，边模外侧设置有若干间隔分布的脱模装置，内侧设置有若干用于钢筋定位的芯膜，芯膜设置有用于竖筋定位的若干第二定位孔以及用于横筋定位的若干定位槽，所述第二定位孔与所述第一定位孔相匹配；所述底座下层设置有用于升降所述底模的若干升降装置；

(2b)利用底模上设置的凹槽定位t形预埋件和预埋板，利用边模上设置的第一定位孔和芯膜上的第二定位孔共同完成横筋和竖筋的定位，安装钢筋网，浇铸混凝土，制作预制混凝土桥面板；

(2c)预制板完成后，拆除芯膜，随后利用脱模装置拆除边模，利用升降装置完成底模脱模，完成预制混凝土桥面板的制作。

所述底模包括第一底模及位于所述第一底模上层的第二底模；所述第一底模设置有间隔平行分布，用于t形预埋构件定位的凹槽；所述第二底模设置有间隔平行分布，与所述第一凹槽连通的用于t形预埋构件穿过的槽口。

所述脱模装置包括固定在所述底模边缘的滑轨以及一端固定于所述边模的丝杠。

步骤(1c)中，就位预制混凝土桥面板时，预制混凝土桥面板含有近端嵌补钢筋。

步骤(2b)中，所述预制混凝土桥面板中的钢筋端部设有套筒，嵌补钢筋两端设置有与套筒内螺纹匹配的外螺纹，相邻预制混凝土桥面板的侧边通过嵌补钢筋连接。

有益效果：(1)本发明采用高精度预制模具来保证桥面板预制精度控制，通过叠合定位基准的设置、叠合精度的控制方法、变形控制方法，快速有效的实现了混凝土预制混凝土桥面板与钢梁的对位精度，实现了桥面板机械式连接套筒的连接精度。(2)本发明采用预制混凝土桥面板的钢混组合梁，在工厂内完成混凝土桥面板预制，再与钢梁总拼组焊通过湿接缝现浇成整体，这种组合梁的桥面板预制及与钢梁叠合可全部在工厂标准化施工，有利于提高施工质量和缩短施工工期；(3)本发明利用预制混凝土桥面板与钢梁的对位基线，快速有效的实现了混凝土预制混凝土桥面板与钢梁的对位精度；(4)本发明预制混凝土桥面板间湿接缝内的钢筋采用嵌补连接，接头为套筒式一级机械连接接头，这种连接方式避免了传统钢筋搭接焊接，消除了钢筋受热导致力学性能下降问题，特别是脆断问题，有利于提升湿接缝的施工质量；(5)本发明通过合理的钢筋连接顺序和桥面板与钢梁焊接顺序，既有效保证了钢筋的连接精度和质量，又保证了与钢梁的匹配精度，实用性强；(6)本发明可以实现钢筋套筒机械连接式混凝土预制混凝土桥面板与钢梁精确匹配，施工效率高，适合工厂的规模化、标准化生产，经济和社会效益显著。

附图说明

图1为本发明的预制模具整体结构示意图；

图2为本发明预制模具的截面图；

图3为本发明的底座与底模结构叠加效果示意图；

图4为本发明底模结构的俯视图；

图5为本发明预制模具的俯视图；

图6为本发明预制模具的边模结构示意图；

图7为本发明预制模具的芯模结构示意图；

图8为本发明未密封的芯模结构示意图；

图9为本发明预制模具的脱模装置结构示意图；

图10为本发明预制模具的底模局部结构示意图；

图11为本发明预制模具的底模局部结构示意图；

图12为本发明预制模具的边模与芯膜未组装前结构示意图；

图13为本发明预制模具联合使用时的结构示意图；

图14为本发明预制模具与预制混凝土桥面板拆分时局部结构示意图；

图15为本发明预制模具与预制混凝土桥面板整体结构示意图；

图16为本发明钢梁多节段连续匹配总拼结构示意图；

图17为本发明钢梁多节段连续匹配总拼结构俯视图；

图18为预制混凝土桥面板叠合基准线布设示意图；

图19为预制混凝土桥面板叠合基准线布设示意图；

图20为预制混凝土桥面板之间嵌补钢筋与套筒机械连接结构示意图；

图21为预制混凝土桥面板预埋钢构件与钢梁对接焊接示意图；

图22为预制混凝土桥面板与钢梁对线定位示意图；

图23为预制混凝土桥面板横向湿焊缝之间的拼接板强约束及钢筋机械连接结构示意图；

图24为预制混凝土桥面板工厂湿接缝浇筑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出进一步说明。

本发明所述的钢混组合梁预制混凝土桥面板与钢梁高精度叠合方法，包括以下步骤：

第一步：预制混凝土桥面板的制备：采用预制模具制备预制混凝土桥面板。

如图1所示，为本发明的制备预制混凝土桥面板的预制模具，如图1和图2所示，包括底座1、位于底座1上层的底膜2、位于底膜2四周的边模3、位于边模外侧的脱模装置4以及位于边模内侧的芯膜5。

如图3和图4所示，底座1由若干相互间平行纵梁以及若干相互间平行的横梁组成，纵梁和横梁垂直设置，使得纵梁11和横梁12交错形成网状支撑底膜2；底座1上层设置有底模2，底模2由第一底模21及位于第一底模21上层的第二底模22组成，第一底模21设置有间隔平行分布，用于t形预埋构件定位的两条第一凹槽211，第二底模22设置有与第一凹槽211连通的用于t形预埋构件穿过的槽口221，根据预埋件铺设的要求，槽口221的宽度大于第一凹槽211的宽度，槽口211与第一凹槽211共同将底膜分为相互平行的三个底膜模块。

在预制混凝土桥面板完成后，需要将其与底膜分离，故底座1同时也分为与底膜模块相匹配的三个底座模块。

如图5所示，本发明的底膜2上设置有间隔分布的若干第一通气孔23，底膜2四周边缘设置有边模3，边模3外侧设置的脱模装置4，脱模装置4用于将边模3与预制混凝土桥面板分离，如图9所示，脱模装置4由固定在第二底膜22边缘的滑轨41以及与滑轨41滑动连接的丝杠42组成，丝杠42一端固定于边模3侧边，使用时，丝杠42沿着滑轨41滑动，将边模3与预制混凝土桥面板分离。

如图6所示，边模3上设置有定位竖筋的第一定位孔31和第二通孔32。

如图7和图8所示，本发明的边模3内侧固定有若干芯膜5，芯膜5为燕尾榫组成的中空结构，芯膜5与边模3固定的侧边及其相对应的侧边上设置有竖筋定位的若干第二定位孔51，与边模3垂直的两侧边设置有用于横筋定位的若干定位槽52，第二定位孔51与位于边模3上的第一定位孔31相匹配，共同完成竖筋的定位。

预制混凝土桥面板完成后，为了将预制混凝土桥面板与本发明装置完全分离，在底座1下方设置有均匀分布的若干升降装置6，分布方向与凹槽211的方向相同。

利用上述的预制模具制备预制混凝土桥面板，具体方法如下：

采用工字钢、槽钢构成横梁12、纵梁11体系，底座1下方设置基坑13，高度约1.2m，便于螺栓施拧。预制模具组装前，将底座1工型横梁与地面预埋板栓接，通过螺栓调整底座1总体平面度。

为便于t形预埋构件的定位组装，底座1与底模2连接部分共分三部分，包含中部底座与位于中部底座两侧的边侧底座，底膜同样也分为位于中部底座上方的中部底膜和位于中部底膜两侧的边侧底膜，底座1与底模2焊接为一体。

如图11所示，组成底膜2的第一底膜21和第二底膜22用两层12mm钢板制作，设置用于镶嵌t形预埋构件的凹槽，用于定位预埋板及t形预埋构件，另外，根据实际情况，在底模上设置的齿块槽口，混凝土浇筑时直接形成的预应力齿板25；如图10所示，两侧预制板变截面处通过钢板折弯实现，底模2在预制板位置按2m间距开设出第一通气孔23，预埋钢板对应组装位置，设置两条平行的便于t形腹板穿过的第一凹槽211，确保预埋构件上表面与底模上表面平齐。为确保t形预埋构件24的精准定位，第二底膜22在t形预埋件位置断开为三部分，按照预埋件间距定位，形成槽口221。随后安装作为升降装置6的脱模液压缸。

如图12所示，边模3开设有第一定位孔31，芯模5开设用于钢筋定位的第二定位孔51，芯模5在燕尾榫凹台部位采用分体式空心芯模，开设容纳钢筋的定位槽52，为防止漏浆，用密封剂封堵芯模5内定位槽52。边模3定位时，将边模3用丝杠42推到安装位置，边模3与底模2之间用脱模装置4的滑轨41压紧后销钉固定，边模3之间用活接螺栓固定。安装放气孔螺塞并安装钢筋网后，组装芯模5。

如图13所示，钢筋网组装时，先将钢筋穿入螺纹套筒，在边模3外侧穿入螺纹拉杆通过第一定位孔31与螺纹套筒另一端连接，实现钢筋定位。在芯模外侧穿入螺纹拉杆，通过边模3第二通孔32穿入芯模第二定位孔51与钢筋螺纹套筒另一端连接，实现钢筋定位。

如图14所示，模具拆除时，按照边模3、芯模5、底模2的顺序进行。

首先，拆除边模3、芯模5和钢筋网之间的所有螺纹拉杆，用脱模装置4的丝杠42沿着滑轨41拉出边模3，用撬杠将芯模5取出。

拆除底模2用于固定t形预埋件的连接螺栓，拆除第一通气孔23的孔塞，启动升降装置6脱模液压缸，将预制混凝土桥面板和中部底模一起顶升。

在预制桥面板和两侧底模之间加垫块，启动升降装置6脱模液压缸，将预制桥面板放下，由于预制混凝土桥面板和两侧底模之间有垫块，继续下放，预制混凝土桥面板即可与中部底模脱离，完成预制混凝土桥面板的制备，如图15所示。

第二步：设置叠合定位基准。

如图16-19所示，在组合梁总拼时，先在总拼胎架上按照制造线形顺次完成纯钢梁节段8部分的制作，再利用总拼胎架两端的成对测量塔83在钢梁上精确放出预制混凝土桥面板7的叠合对位线节段纵基线81，与在钢梁节段8中心设置的节段横基线82，一起作为预制混凝土桥面板叠合的纵向以及横向定位基准。

第三步：将预制混凝土桥面板与钢梁叠合。

如图20所示，预制混凝土桥面板设置近端嵌补钢筋71，嵌补钢筋两端设置有与套筒内螺纹匹配的外螺纹，嵌补钢筋通过连接设置于预制混凝土桥面板中的钢筋端部的套筒72，将相邻预制混凝土桥面板的侧边相连。

如图21和图22所示，预制混凝土桥面板与钢梁叠合时，以布设于钢梁和预制混凝土桥面板预埋钢构件上的基准线为准就位预制混凝土桥面板，利用千斤顶和隔板上安装的支撑调整装置进行微调，实现以下部位一一对应：

一是预制混凝土桥面板的t形预埋件与钢梁节段8的隔板对接，形成隔板对接焊缝84，预制混凝土桥面板周围预埋的单板与外腹板翼缘板对接，形成边缘对接焊缝85；

二是预制混凝土桥面板的横基线77与钢梁节段的横基线82平行，之间的间距为通过测量值确定的固定值，预制混凝土桥面板的纵基线76与节段的纵基线81平行，之间的间距为通过测量值确定的固定值；

三是相邻预制混凝土桥面板7四周的钢筋一一对应，嵌补钢筋的两端分别连接相邻的预制混凝土桥面板端部的钢筋套筒，实现相邻预制混凝土桥面板的连接，连接质量满足一级钢筋接头质量要求。

如图23所示，在预制混凝土桥面板预埋件与钢梁焊接前和工厂湿接缝浇筑前，就位预制混凝土桥面板时，先对湿接缝进行强约束连接：在横向湿接缝处，利用拼接板74约束相邻预制混凝土桥面板，确保焊接和混凝土收缩对预制混凝土桥面板相对位置影响较小。

最后，如图24所示，焊接上述的预制混凝土桥面板与钢梁隔板对接焊缝及周边预埋钢板之间的对接焊缝，最后浇筑横向湿接焊缝75和纵向湿接焊缝73的混凝土，完成混凝土桥面板的叠合施工。

本发明的钢混组合桥梁湿接缝间钢筋采用机械连接接头的预制混凝土桥面板与钢梁高精度叠合制造技术。该技术通过采用高精度预制模具来保证预制混凝土桥面板的精度控制，通过基线定位基准的设置，预制混凝土桥面板与钢梁、钢筋连接精度的控制方法、合理的焊接顺序和工艺拼接板等变形控制方法，快速有效的实现了预制混凝土桥面板与钢梁的对位精度，实现了桥面板机械式连接套筒的连接精度。

本发明施工效率高，适合工厂的规模化、标准化生产，有效降的降低了施工成本。