一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥及施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥及施工方法。

背景技术：

随着我国对基建投入的加大，高速铁路、客运专线的大量修建使得桥梁的建造数量也大增，高速铁路公铁合建的桥梁势必会增加。

但是，相关技术中，设计时速为350km/h的公铁合建桥的钢材用量较大，工程造价不经济。且刚度较弱，列车的行车条件较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例的主要目的在于提供一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥及施工方法，以解决相关技术中的公铁合建桥的钢材用量较大，且刚度较弱，列车的行车条件较差的技术问题。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请一实施例提供了一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥，包括：

钢桁梁，所述钢桁梁包括两个主桁架和多个上横系梁，所述主桁架包括平行间隔设置的上弦杆、下弦杆、以及连接所述上弦杆和所述下弦杆的多个腹杆；两个所述主桁架沿横桥向间隔设置，多个所述上横系梁设置在两个所述主桁架之间，且沿纵桥向间隔设置，每个所述上横系梁均与两个所述主桁架的所述上弦杆连接；

公路桥面系，所述公路桥面系包括混凝土桥面板、以及与所述混凝土桥面板连接的多个混凝土横梁，多个所述混凝土横梁沿纵桥向间隔设置；所述混凝土桥面板与两个所述主桁架的所述上弦杆之间通过剪力钉连接；

铁路桥面系，所述铁路桥面系包括正交异性钢桥面板、以及沿纵桥向间隔设置的多个横隔梁，所述正交异性钢桥面板与两个所述主桁架的所述下弦杆连接，多个所述横隔梁设置在所述正交异性钢桥面板的下侧，且与所述正交异性钢桥面板和两个所述主桁架的所述下弦杆连接。

在一些实施方式中，每个所述混凝土横梁的下侧均设置有一个所述上横系梁。

在一些实施方式中，两个所述主桁架倾斜设置，且所述钢桁梁的横断面的顶端宽度大于所述钢桁梁的横断面的底端宽度。

在一些实施方式中，所述公路桥面系包括多个预制节段，多个所述预制节段在所述钢桁梁上通过拼装形成所述公路桥面系。

在一些实施方式中，所述预制节段包括沿横桥向间隔设置的两个后浇带，多个所述混凝土横梁位于两个所述后浇带之间；

所述后浇带包括后浇槽室和多个灌注孔，所述后浇槽室设置在所述预制节段的底部，多个所述灌注孔从所述混凝土桥面板的顶面穿过所述混凝土桥面板，且与所述后浇槽室连通；

多个所述预制节段在所述钢桁梁上通过拼装形成所述公路桥面系之后，连接所述混凝土桥面板与所述上弦杆的所述剪力钉均位于对应的所述预制节段的所述后浇槽室中。

在一些实施方式中，所述铁路桥面系还包括小纵梁；

每相邻的两个所述横隔梁之间均设置有多个所述小纵梁，每个所述小纵梁均与所述正交异性钢桥面板、以及相邻的两个所述横隔梁连接。

在一些实施方式中，所述高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥还包括铺设在所述正交异性钢桥面板上的轨道系统，多个所述小纵梁位于所述轨道系统的下侧。

在一些实施方式中，所述高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥还包括多个中墩，所述上弦杆的底面的部分结构向下凸出，以形成沿纵桥向间隔设置的多个墩顶上弦杆增强段，所述下弦杆的底面的部分结构向下凸出，以形成沿纵桥向间隔设置的多个墩顶下弦杆增强段；

所述墩顶上弦杆增强段、所述墩顶下弦杆增强段和所述中墩一一对应，每个所述中墩与对应的所述墩顶下弦杆增强段连接，每个所述墩顶上弦杆增强段位于对应的所述墩顶下弦杆增强段的上侧。

在一些实施方式中，所述钢桁梁还包括多个桥门架，每个所述中墩的竖向中心线的一侧至少设置有一个所述桥门架，每个所述桥门架与对应的所述上横系梁、所述墩顶上弦杆增强段和所述腹杆连接。

本申请另一实施例还提供了一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的施工方法，用于上述所述的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥，所述正交异性钢桥面板包括多个钢桥面板单元，所述钢桁梁包括多个钢桁梁节段，所述施工方法包括：

施工边墩、中墩和基础；

将所述钢桥面板单元和所述横隔梁与对应的所述钢桁梁节段连接以形成结构单元；

吊装所述结构单元，将所述结构单元拼接成连续结构，并在所述中墩处将所述连续结构顶升至预设高度；

将所述公路桥面系吊装到所述钢桁梁上，并浇筑后浇混凝土，以使所述公路桥面系与所述钢桁梁连接；

将所述连续结构位于所述中墩位置处的顶升部位回落至设计位置；

张拉所述混凝土桥面板预应力；

成桥。

本申请实施例提供了一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥及施工方法，该高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的钢桁梁和铁路桥面系为钢结构，公路桥面系为混凝土结构，同时，钢桁梁中的上弦杆和下弦杆平行设置，多个上横系梁设置在两个主桁架之间，且与两个主桁架的上弦杆连接，公路桥面系的混凝土桥面板与两个主桁架的上弦杆之间通过剪力钉连接，铁路桥面系中桥面板为正交异性钢桥面板，由此使得该高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥不仅能够大幅提高结构刚度，还能够降低钢桁梁的高度，在节省钢材用量、降低工程造价的同时，还能够改善路面行车条件。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的立面图；

图2为图1中a-a和b-b处的断面图，其中，中心线的右侧为a-a的半断面，中心线的左侧为b-b的半断面；

图3为图1中c-c处的断面图；

图4为图3中所示的公路桥面系与钢桁梁的连接关系示意图，图中的后浇带处于混凝土灌注前的状态；

图5为图3中所示的公路桥面系与钢桁梁的连接关系示意图，图中的后浇带处于混凝土灌注后的状态；

图6为本申请实施例提供的一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的施工方法的流程图。

附图标记：

钢桁梁10；主桁架11；上弦杆111；墩顶上弦杆增强段111a；下弦杆112；墩顶下弦杆增强段112a；腹杆113；上横系梁12；桥门架13；公路桥面系20；混凝土桥面板21；预制节段211；后浇带211a；后浇槽室211b；灌注孔211c；混凝土横梁22；铁路桥面系30；正交异性钢桥面板31；横隔梁32；小纵梁33；剪力钉40；中墩50；边墩60；轨道系统70。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中，“纵桥向”方位或位置关系为基于附图1，“横桥向”、“顶”、“底”方位或位置关系为基于附图2所示的方位或位置关系，其中，“上”、“下”为附图2的顶底方向，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请一实施例提供了一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥，请参阅图1至图5，该高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥包括：钢桁梁10、公路桥面系20和铁路桥面系30。钢桁梁10包括两个主桁架11和多个上横系梁12，主桁架11包括平行间隔设置的上弦杆111、下弦杆112、以及连接上弦杆111和下弦杆112的多个腹杆113。两个主桁架11沿横桥向间隔设置，多个上横系梁12设置在两个主桁架11之间，且沿纵桥向间隔设置，每个上横系梁12均与两个主桁架11的上弦杆111连接。也就是说，钢桁梁10为钢结构，每个上横系梁12的一端均与其中一个主桁架11的上弦杆111连接，每个上横系梁12的另一端均与其中另一个主桁架11的上弦杆111连接，由此，可以提高钢桁梁10的整体刚度。

公路桥面系20包括混凝土桥面板21、以及与混凝土桥面板21连接的多个混凝土横梁22，多个混凝土横梁22沿纵桥向间隔设置。混凝土桥面板21与两个主桁架11的上弦杆111之间通过剪力钉40连接。也就是说，公路桥面系20为混凝土结构，公路桥面系20设置在钢桁梁10的上侧。

铁路桥面系30包括正交异性钢桥面板31、以及沿纵桥向间隔设置的多个横隔梁32，正交异性钢桥面板31与两个主桁架11的下弦杆112连接，多个横隔梁32设置在正交异性钢桥面板31的下侧，且与正交异性钢桥面板31和两个主桁架11的下弦杆112连接。也就是说，铁路桥面系30设置在钢桁梁10的下侧，且为钢结构。

相关技术中的公铁合建桥的中的上弦杆和下弦杆一般采用的是变高度的结构，即上弦杆和下弦杆不是平行设置的，而且设计时速为350km/h的公铁合建桥一般都是大量采用钢结构，钢材用量较大，且刚度较弱，列车的行车条件较差。

而本实施例的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥采用的是钢桁梁—混凝土结合梁，公路和铁路分层布置，其中，钢桁梁10为钢结构，设置在钢桁梁10上侧的公路桥面系20为混凝土结构，设置在钢桁梁10下侧的铁路桥面系30为钢结构，混凝土结构的公路桥面系20充分发挥了混凝土的受压性能，提高了结构刚度，改善了行车条件，而且大幅降低了高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的钢材用量，而铁路桥面系30中的正交异性钢桥面板31可以降低结构自重。与相关技术中的公铁合建桥相比，本实施例的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥能够大幅提高结构刚度，由此，可以降低钢桁梁10的高度，在节省钢材用量、降低工程造价的同时，还能够改善路面行车条件。本实施例的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的设计时速可达350km/h。

另外，本实施例的钢桁梁10的整体布置形式为低桁高、平行弦，因此，在尽量降低钢桁梁10的高度同时，可以充分利用高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的各部分的空间，紧凑布置高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的横断面，进而，在提高高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的结构整体性的同时，可以使得高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的造型更加简洁美观。

请参阅图2至图5，在本实施例中，每个混凝土横梁22的下侧均设置有一个上横系梁12，也就是说，每个混凝土横梁22均设置在混凝土桥面板21与对应的上横系梁12之间，混凝土横梁22的数量可以少于上横系梁12的数量，只要保证每个混凝土横梁22的下方均设置有一个上横系梁12即可，每个混凝土横梁22可以与对应的上横系梁12接触，也可以与对应的上横系梁12之间具有间隙。将上横系梁12设置在混凝土横梁22的下侧的好处在于，可以提高高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥横向的整体刚度，保证施工及使用阶段结构的整体性。

在其它实施方式中，上横系梁12也可以不设置在混凝土横梁22的下侧。

请参阅图1，在本实施例中，高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥还包括多个中墩50，上弦杆111的底面的部分结构向下凸出，以形成沿纵桥向间隔设置的多个墩顶上弦杆增强段111a，下弦杆112的底面的部分结构向下凸出，以形成沿纵桥向间隔设置的多个墩顶下弦杆增强段112a，墩顶上弦杆增强段111a、墩顶下弦杆增强段112a和中墩50一一对应，每个中墩50与对应的墩顶下弦杆增强段112a连接，每个墩顶上弦杆增强段111a位于对应的墩顶下弦杆增强段112a的上侧。也就是说，上弦杆111有部分区域的厚度尺寸大于其它区域的厚度尺寸，下弦杆112也有部分区域的厚度尺寸大于其它区域的厚度尺寸，且上弦杆111的加厚区域和下弦杆112的加厚区域都位于中墩50的附近，由此，可以对中墩50的周围区域起到加强的作用。

进一步地，请参阅图1和图3，本实施例的钢桁梁10还包括多个桥门架13，每个中墩50的竖向中心线的两侧分别设置有一个桥门架13，每个桥门架13与对应的上横系梁12、墩顶上弦杆增强段111a和腹杆113连接。设置桥门架13也可以对中墩50的周围区域起到进一步加强的作用。

可以理解的是，在其它实施方式中，每个中墩50的竖向中心线的两侧的桥门架13的数量可以根据需要进行调整，桥门架13也可以只设置在每个中墩50的竖向中心线的一侧，即只要保证每个中墩50的竖向中心线的一侧至少设置有一个桥门架13即可。在其它实施方式中，也可以不设置桥门架13。

请参阅图2和图3，在本实施例中，两个主桁架11倾斜设置，且钢桁梁10的横断面的顶端宽度大于钢桁梁10的横断面的底端宽度。也就是说，钢桁梁10的横断面可以是斜桁结构，由此，可以减少正交异性钢桥面板31的宽度，以进一步降低工程造价。

进一步地，请参阅图3至图5，本实施例的上横系梁12的顶面与两个主桁架11的上弦杆111的顶面平齐，混凝土横梁22的底面与混凝土桥面板21的底面平齐。混凝土桥面板21的底面与两个主桁架11的上弦杆111的顶面之间通过剪力钉40连接，由此，可以便于将混凝土桥面板21与上弦杆111连接。

请参阅图4和图5，本实施例的公路桥面系20包括多个预制节段211，多个预制节段211在钢桁梁10上通过拼装形成公路桥面系20。也就是说，本实施例的公路桥面系20采用的是节段预制拼装技术，预制节段211在工厂进行预制，然后在施工现场进行拼装，由此，不仅能够缩短现场施工周期，还可以提高施工质量。

进一步地，请参阅图4，本实施例的预制节段211包括沿横桥向间隔设置的两个后浇带211a，多个混凝土横梁22位于两个后浇带211a之间。后浇带211a包括后浇槽室211b和多个灌注孔211c，后浇槽室211b设置在预制节段211的底部，多个灌注孔211c从混凝土桥面板21的顶面穿过混凝土桥面板21，且与后浇槽室211b连通。多个预制节段211在钢桁梁10上通过拼装形成公路桥面系20之后，连接混凝土桥面板21与上弦杆111的剪力钉40均位于对应的预制节段211的后浇槽室211b中。也就是说，后浇槽室211b的设置位置与钢桁梁10上的剪力钉40的设置位置相对应，请参阅图5，当多个预制节段211在钢桁梁10上拼装完成之后，可以通过灌注孔211c向后浇槽室211b中灌注混凝土，以使混凝土桥面板21能够与两个主桁架11的上弦杆111之间通过剪力钉40连接。

请参阅图2和图3，本实施例的铁路桥面系30还包括小纵梁33，每相邻的两个横隔梁32之间均设置有多个小纵梁33，每个小纵梁33均与正交异性钢桥面板31、以及相邻的两个横隔梁32连接。

设置多个小纵梁33可以提高铁路桥面系30的强度和刚度，以改善行车条件。

进一步地，请参阅图2和图3，本实施例的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥还包括铺设在正交异性钢桥面板31上的轨道系统70，多个小纵梁33位于轨道系统70的下侧。也就是说，多个小纵梁33可以仅设置在轨道系统70的下侧，由此，可以改善行车条件。

本申请另一实施例还提供了一种高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的施工方法，用于上述所述的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥，其中，正交异性钢桥面板31包括多个钢桥面板单元，钢桁梁10包括多个钢桁梁节段，也就是说，正交异性钢桥面板31由多个钢桥面板单元拼装而成，钢桁梁10由多个钢桁梁节段拼装而成。请参阅图1和图6，该施工方法主要包括以下几个步骤：

s701：施工边墩60、中墩50和基础；

s702：将钢桥面板单元和横隔梁32与对应的钢桁梁节段焊接以形成结构单元；

具体地，钢桁梁节段可以在工厂进行制作，然后将钢桥面板单元和横隔梁32安装到对应的钢桁梁节段上，一个钢桁梁节段与对应的钢桥面板单元和横隔梁32连接之后就形成一个结构单元，相当于结构单元的数量与钢桁梁节段的数量一致。

另外，步骤s701和步骤s702无先后顺序，两个步骤可以同步进行。

s703：吊装结构单元，将结构单元拼接成连续结构，并在中墩处将连续结构顶升至预设高度；

此步骤也称为顶梁。

s704：将公路桥面系20吊装到钢桁梁10上，并浇筑后浇混凝土，以使公路桥面系20与钢桁梁10连接形成整体结构；

具体地，公路桥面系20也可以包括多个预制节段211，预制节段211先在工厂进行预制，并进行养护预存，然后再在钢桁梁10上通过拼装形成公路桥面系20。

s705：将整体结构位于中墩位置处的顶升部位回落至设计位置；

此步骤也称为落梁。

s706：张拉混凝土桥面板21预应力；

s707：成桥。

具体地，在实际施工过程中，在张拉混凝土桥面板21预应力之后，接着可以完成附属设施的施工，最后成桥。

也就是说，本实施例的高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥主要采用的是顶落梁的施工方法，此施工方法不仅可以改善墩顶结构内力集中的问题，免去了加劲结构的设置，提高了高速铁路公铁合建连续钢桁结合梁桥的跨越能力，还可以降低混凝土桥面板21的拉应力，进而可以减少埋设在混凝土桥面板21中的预应钢筋的数量。

上述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。