门式墩横梁结构及施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种门式墩横梁结构及施工方法。


背景技术：

2.在高速铁路建设中，当新建铁路跨越既有运营铁路时，由于条件限制，很少有能以正交方式跨越的情况。而在车站、站场附近往往是以斜交角度较小的方式跨越。若采用大跨桥梁方案一跨通过就需要很大的跨度。为避免桥梁施工对运营铁路的影响，目前多采用转体施工方法。但这样一来不但需要付出较大的经济代价，所需的施工工期也较长。
3.此时，门式墩就成为一种较好的解决方案。通过在既有铁路线立交位置布置若干处横跨线路的门式墩，门式墩与新建铁路线垂直，就可以采用标准跨度简支梁，采用预制架设的方法进行施工。该结构已在铁路工程建设中得到广泛的应用推广。
4.目前，门式墩横梁主要有预应力混凝土结构和钢结构两种形式。前者耐久性和经济性较好，但由于混凝土浇筑施工对既有运营铁路的干扰和影响较大，制约因素较多，不适于作为门式墩的推荐结构推广应用。门式墩横梁采用钢箱梁结构，横梁自重得到大幅度减小，可以采用整体吊装、顶推平移、转体等多种施工方案，最大限度地减小对运营铁路的干扰和影响。但是，钢结构存在刚度较低、造价高、后期的养护维修工作量大等缺点。
5.基于上述情况，如何设计一种门式墩横梁结构及施工方法，使其能够解决上述现有技术问题是本发明人潜心研究的课题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，结合已有的门式墩结构尺寸提供一种门式墩横梁结构及施工方法，该横梁结构的构造简洁、强度高、重量轻，其施工方法能够有效避免对既有铁路运营的影响和干扰下进行施工，且施工安装简便。
7.为了实现上述目的，本发明提供一种门式墩横梁结构，其中包括多个uhpc槽形梁节段，多个所述槽形梁节段连接形成槽形梁，所述槽形梁的端部底面设置于门式墩的立柱顶部，所述槽形梁的槽口内设有钢筋及预应力钢筋，所述槽形梁的槽口内浇注有混凝土，在所述混凝土达到强度后，经对所述钢筋及预应力钢筋进行预应力张拉后，形成与所述立柱固结在一起的所述门式墩横梁结构。
8.优选地，多个所述槽形梁节段通过胶结方式连接成型。
9.优选地，相邻所述槽形梁节段的端面均涂抹有环氧树脂胶层，所述胶层厚度小于或等于3mm。
10.优选地，相邻所述槽形梁节段的连接端面的对应部位分别预埋有管段，通过抗剪销穿过相邻所述槽形梁节段的两个所述管段使二者连接定位并传递剪力。
11.优选地，所述槽形梁节段的腹板和底板上设有预应力钢束和钢筋。
12.优选地，所述槽形梁的端部与所述立柱顶部之间通过混凝土浇注形成的固结处设置有所述预应力钢筋，所述预应力钢筋为竖向设置。
13.一种门式墩横梁结构施工方法，其包括如下步骤：（1）采用工厂化方式预制生产多个uhpc槽形梁节段；（2）将多个所述槽形梁节段运抵工地现场胶结拼装，经张拉预应力后使多个所述槽形梁节段粘接固结形成所述槽形梁；（3）将所述槽形梁的端部底面搁置在门式墩的立柱顶部；（4）在所述槽形梁的槽口内布设钢筋及预应力钢筋；（5）向所述槽形梁槽口内浇注混凝土；（6）待混凝土达到强度后，对所述钢筋及预应力钢筋进行预应力张拉，形成与所述立柱固结在一起的门式墩横梁结构。
14.优选地，所述步骤（1）中，所述uhpc槽形梁节段采用倒扣方式将混凝土浇注于内模和外模之间预制而成。
15.优选地，浇注成型的所述槽形梁节段静停8～12小时后，以70～90℃的温度进行蒸养48小时。
16.优选地，所述步骤（2）中，相邻所述槽形梁节段的端面均匀涂抹有环氧树脂胶，涂胶后的相邻所述槽形梁节段的相对端面对齐，张拉临时预应力使接缝压紧密贴，挤出多余的胶。
17.优选地，在所述槽形梁节段的腹板和底板上布设预应力钢束和钢筋，当多个所述槽形梁节段胶结拼装成型，张拉所述预应力钢束，以满足施工安装和浇注槽口内混凝土时的受力需求。
18.优选地，所述步骤（3）中，所述槽形梁采用整体吊装或平面转体方式安装就位于所述立柱上。
19.优选地，所述步骤（4）中，在所述槽形梁的顶面布置两个槽钢水平杆件，待完成步骤（5）且混凝土达到强度后将所述槽钢水平杆件拆除。
20.优选地，在向所述槽形梁的槽口内浇注混凝土时，向所述立柱的顶部与所述槽形梁端部间浇注混凝土，使所述槽形梁与所述立柱固结。
21.采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：1、本发明施工所用的uhpc槽形梁，由于超高性能混凝土具有优异的力学性能，采用该材料制成的槽形梁具有强度高、重量轻的特点，其可以采用整体吊装或平面转体施工方法安装就位于门式墩立柱上，可以完全避免门式墩横梁现场施工对既有铁路运营的影响和干扰；2、通过在槽形梁的槽口内浇注c50混凝土，张拉预应力后形成与立柱固结的门式墩横梁结构，其有效避免了现场搭设横梁模板及横梁成型后的模板拆卸工作，uhpc槽形梁与槽内浇注的混凝土形成后期受力结构，具有足够的强度和刚度，满足横梁起吊安装和在槽口内浇注混凝土等施工阶段的受力需求，满足高速铁路行车对安全性和舒适性的要求；3、本发明施工建造的门式墩横梁结构的综合造价比现有的钢箱梁横梁重量更轻，其综合造价可节省50%以上，并克服了表面防腐等问题，其具有良好的耐久性，可以避免或大幅度减少铁路运营期间的养护维修工作量；4、本发明门式墩横梁结构的构造简洁，便于生产，实用性强。
7φ5钢铰线作为先期张拉的预应力钢束，预应力钢束的各钢铰线管道的直径为65mm。在腹板和底板内还布设hrb500级别的φ12分布钢筋。
29.在工厂内预制生产好的槽形梁节段4运抵工地现场后，将多个槽形梁节段4之间通过胶结法拼装成型。拼装前，参考图3a、图3b所示，在相邻的槽形梁节段4的拼接端面的对应部位分别预埋多个钢管5，一般分别预埋4-6个钢管5。在相邻的槽形梁节段4的端面均匀涂抹环氧树脂胶层，胶层厚度应小于或等于3mm，节段拼装时，通过4-6个钢销6穿过相邻槽形梁节段4的4-6对钢管5使两个槽形梁节段4连接定位，该些钢销6做为抗剪销用于传力。钢销6采用40cr材质的圆棒，直径60mm。钢管5采用直径80mm，壁厚10mm的钢筒，材质选用q235。当多个槽形梁节段4胶结拼装成型，通过4根28mmⅳ级精轧螺纹钢筋进行张拉施加临时预应力，以满足将拼接缝压紧密貼的需要，挤出端面上多余的胶。完成uhpc槽形梁的现场拼装成型。
30.（3）采用整体吊装或平面转体方式将uhpc槽形梁8的端部底面搁置于立柱7的顶部。
31.现场条件许可时，优先考虑采用大吨位吊车现场整体吊装就位的施工方案。吊装时，吊点位置选择在距槽形梁的梁端3米左右为宜，将槽形梁起吊安放在门式墩两侧的立柱上，并加以临时固定。
32.当现场条件不允许整体吊装施工时，可考虑采用平面转体就位的施工方案。参考图4所示，在门式墩的立柱7的侧向顶部拼装uhpc槽形梁8，在立柱7的顶部设置扒杆11，在扒杆11的顶部连接吊索12，在槽形梁8的后端设置配重梁9及平衡重10，平衡重10连接于吊索12的另一端。立柱7通过转体球铰13安装于承台14上，上述的结构设计可以保证位于上部的槽形梁8转体时的平衡，转体球铰13设置在立柱7的柱脚位置，转体完成后，浇注混凝土将立柱7与基础固结。
33.（4）参考图5所示的本发明门式墩横梁结构的预应力布置示意图，在吊装就位的uhpc槽形梁8的槽口内安装钢筋及预应力钢筋，位于槽形梁8的端部与立柱7顶部的固结处内布置有预应力钢筋，该预应力钢筋设置为竖向，以满足立柱顶部受力的需要。在槽形梁8的顶面布置两个槽钢水平杆件。
34.（5）现场向槽形梁8的槽口15内浇注c50混凝土16，同时向立柱7的顶部与uhpc槽形梁8的端部之间浇注混凝土16，使槽形梁8与立柱7实施固结。
35.（6）待混凝土16养生达到设计强度后，将槽钢水平杆件拆除，对预应力钢筋进行预应力张拉，完成对槽形梁8、槽形梁8与立柱7之间的后期预应力及竖向预应力，从而完成门式墩结构的全部施工工序，形成与门式墩的立柱7固结在一起的门式墩横梁结构。
36.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
37.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。