一种蜂窝小箱梁、蜂窝小箱梁桥的制作方法

1.本实用新型属于桥梁工程领域，具体涉及一种蜂窝小箱梁、蜂窝小箱梁桥。


背景技术：

2.小箱梁在桥梁工程中应用广泛，基于装配式预应力混凝土小箱梁梁桥(简称常规小箱梁桥)是各类20～40m跨径的公路、铁路和市政桥梁的主要结构形式，主要包括附图1所示的整体桥型布置(其中，100表示常规小箱梁，200表示横隔板，300横隔板湿接缝，400桥面湿接缝)。长久以来，常规小箱梁桥一直存在以下六个方面的显著问题：
3.问题一是横隔板湿接缝的施工：(1)常规小箱梁桥的横隔板湿接缝需由施工人员悬吊于高空进行现场施工(钢筋焊接、支模、混凝土浇筑、拆模作业)，安全风险大、施工速度慢、装配化施工效率低。
4.问题二是翼板湿接缝的施工：(1)常规小箱梁桥的翼板湿接缝浇筑时需大量的吊模施工，导致吊模措施费较高、显著降低了装配化施工效率；(2)翼板湿接缝吊模在脱模时，需要设置悬吊平台或在桥下搭设移动支架模板，然后在翼缘板下方进行拆模，增加了施工措施费也降低了装配化施工效率。
5.问题三是翼板湿接缝工作性能：(1)常规小箱梁桥因翼板较薄导致新老混凝土接触界面较小、翼板在横桥向的竖向抗弯刚度较小，大量研究和施工经验表明这类较薄的桥面板在车辆荷载作用下易产生新老混凝土界面脱离、出现全桥纵向贯通裂缝等情况，其耐久性不佳；(2)常规小箱梁桥的负弯矩预应力束因翼板较薄、厚度仅18cm，导致需采用扁形波纹管和锚具，而大量施工经验已表明扁形波纹管和锚具的适应性差、无法在小半径弯桥中使用、易出现漏浆堵塞管道而影响穿束、压浆不易保证饱满而影响结构耐久等问题，其施工、锚固和力学性能不如常用的圆形波纹管和锚具。
6.问题四是桥梁的行车舒适性：(1)常规小箱梁桥湿接缝处厚度为18cm，当单个车轮荷载作用于该处时，将使该处翼板上缘相比邻近腹板处翼板上缘产生显著的相对下挠，车桥耦合作用下将产生较大的局部竖向振动，影响行车舒适性；(2)常规小箱梁在横隔板处的横桥向刚度远大于非横隔板处，车辆经过横隔板位置时易产生类似“桥头跳车”效应，与前述局部竖向振动叠加后，导致行车平顺性进一步变差。
7.问题五是桥梁的整体美观性：(1)大量密集的横隔板让桥梁在顺桥向的通透性和观感较差。
8.问题六是桥梁的建造效益：(1)现有技术需大量的高空悬吊作业，存在较大的安全风险也降低了施工效率，在跨线桥、城市高架桥等建设环境中应用时会显著影响桥下和附近交通，降低了装配式桥梁的社会效益；(2)湿接缝现浇悬吊模板经常出现不易拆除的情况，强行拆除后易出现损伤、往往无法再循环使用或掉落、弃置于野外环境中，降低了装配式桥梁的环境效益。


技术实现要素：

9.本实用新型的实用新型目的在于：针对现有技术存在的常规小箱梁的设计与建造存在横桥向刚度低、荷载分配不均匀、行车舒适性差；新老混凝土接触面小，耐久性差；梁底横隔板多，没过效果差；现场支模作业多、工作效率低；高空作业多，安全风险大；临时设施多、施工工艺复杂；材料利用率低，造价高等一系列技术缺陷，提供一种基于空心桥面板的小箱梁结构。
10.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
11.一种蜂窝小箱梁结构，包括翼板和设置于所述翼板下方的梁肋，所述翼板沿纵向设置有孔洞，所述孔洞沿所述翼板的横向布置数量不少于两个，相邻所述孔洞之间形成有翼板板肋，所述梁肋沿横桥向的截面呈倒梯形，所述梁肋为空心箱室，所述翼板厚度hf满足：hf≥25cm。
12.上述内容的技术原理和效果为：(1)在总截面积和总梁高相等的前提下，相比常规的实心翼板小箱梁(简称常规小箱梁)，蜂窝小箱梁通过掏空其翼板使得同等用材下翼板厚度显著增大、翼板横向抗弯刚度随厚度呈现二次方增大，故蜂窝小箱梁可在纵向抗弯刚度仅略有降低的前提下具有显著增大的横向抗弯刚度，更适用于翼板边缘需要承受较大荷载的情况，比如桥梁工程的车辆、房屋建筑工程中的重型机械设备等荷载；(2)蜂窝式空心构造兼具隔音、减振性能，有利于减少移动荷载的冲击力和噪音。
13.优选的，梁肋高度hw与翼板厚度hf间的关系满足：hw≥2hf。
14.梁肋高度是蜂窝状翼板厚度的2倍以上时，蜂窝小箱梁在跨度方向上基本呈现梁的受力形态、可方便按平截面假定开展计算；同时，在保持翼板截面积不变的前提下，将实心翼板改为蜂窝状翼板后，蜂窝小箱梁的纵向抗弯惯性矩的降低量很小，从而易于实现蜂窝小箱梁纵、横向受力和截面用材量的协调。
15.优选的，所述梁肋、所述翼板和所述孔洞为一体成型结构件。
16.优选的，所有所述孔洞大小相同且等距分布。
17.优选的，所述孔洞数量不少于2个，其横截面形状包括圆形、圆角矩形、矩形、六边形或八边形。圆形截面更便于预制、但材料强度利用率不如矩形截面，实际应用时可根据预制内模的类型按需选择。
18.优选的，所述翼板沿纵桥向包括三个区域，分别为第一端部区、跨中区和第二端部区，所述跨中区的截面为具有孔洞的蜂窝翼板，所述第一端部区和所述第二端部区为实心翼板；所述第一端部区、所述第二端部区分别与所述跨中区通过变厚过渡段连接。
19.进一步优选的，所述实心翼板的厚度低于具有孔洞的蜂窝翼板的厚度。
20.进一步优选的，所述翼板顶面和侧面具有凹凸不平的表面构造。
21.上述内容的技术原理和效果为：(1)鉴于各类混凝土桥梁的标准截面基本都采用12～30cm厚的实心翼板，考虑到钢筋混凝土结构的局部受力、工艺精度和预制成本，蜂窝状翼板厚度不低于30cm时方有显著的应用价值；(2)相比常规小箱梁桥普遍使用的16cm厚实心翼板，同等截面积下30cm以上厚的蜂窝状翼板具有前者数十倍的抗弯刚度——因此，对于桥梁的横桥向受力，蜂窝状翼板相比实心翼板可显著减小汽车荷载下翼板的横桥向应力、翼板连接装置在接缝处的耐久性更有保障，故可显著降低翼板横桥向钢筋用量；对于桥梁的顺桥向受力，蜂窝状翼板相比实心翼板可显著提高翼板对汽车荷载的横向分配作用、
降低各片小箱梁的荷载横向分布系数，各片小箱梁分担的汽车荷载更加均匀，从而节省每片小箱梁的纵向钢筋、钢束用量；(3)考虑到支点处局部受力较大，翼板采用实心截面更为合理；但支点处翼板刚度相对于墩顶横梁及下部结构的支撑刚度非常之小，翼板对汽车荷载的横向分配作用不明显，故支点处翼板厚度可以降低以节约材料用量；(4)考虑到混凝土预制结构的预制和架设误差，其上方一般还需现浇混凝土调平层以适应和调整施工误差，故在蜂窝小箱梁顶面和侧面设置凹凸不平的表面构造以增强新老混凝土间的协同受力性能。
22.优选的，所述翼板的侧壁下缘位置设置有悬挑板，所述悬挑板用于相邻两片所述蜂窝小箱梁之间的连接。
23.一种具有蜂窝状翼板的小箱梁桥，包括若干个上述的蜂窝小箱梁，和设置于所述蜂窝小箱梁下方的支撑结构，所述蜂窝小箱梁在横桥向布置不少于两片；横桥向相邻的所述蜂窝小箱梁之间设有预留缝，位于所述预留缝处设置有翼板连接结构。
24.优选的，所述翼板连接结构为现浇钢筋混凝土湿接缝，所述翼板连接结构包括湿接缝薄板、胡子筋、连接筋和现浇混凝土；所述湿接缝薄板搭接于相邻的两片所述悬挑板之上；湿接缝薄板作为现浇混凝土的永久性模板与之形成整体共同承力；所述胡子筋呈“u”字形，所述胡子筋的开放端预埋于所述翼板内部，所述胡子筋的封闭端外露于对应的所述悬挑板上方，所述胡子筋的开放端的两个端部在竖直方向上一上一下分布；所述连接筋设置于相对的两个所述胡子筋之间，所述连接筋用于将相邻两片所述翼板进行固定。
25.优选的，所述连接筋与胡子筋焊接、绑扎或间隔错位摆放实现互相锚固；湿接缝宽度bs应满足应满足为胡子筋外径。
26.上述内容的技术原理和效果为：(1)采用现浇湿接缝进行装配式桥梁的连接相比其它干式连接更易于适应和消化施工误差，具有更可靠的接缝处静力受力、更强的减振抗震和耐久性能；(2)因蜂窝小箱梁具有较大的翼板厚度且湿接缝处为实心构造，足以设置满足钢筋保护层需求的较厚预制悬挑板来承受湿接缝湿重，且成桥后不会降低湿接缝处的翼板截面刚度，这是常规小箱梁桥的实心薄翼板所难以实现的；(3)湿接缝处薄板可直接放置于悬挑板顶面后不再取出，并与现浇混凝土形成整体共同承力，该薄板仅需很小的尺寸和材料用量，解决了常规小箱梁桥翼板湿接缝施工的作业量大、吊模措施费高、支模和拆模效率低下的问题。
27.优选的，所述支撑结构为桥墩，所述桥墩沿纵桥向间隔设置，所述桥墩设置于相邻所述蜂窝小箱梁相接的位置，所述蜂窝小箱梁与所述桥墩之间设置有墩顶横梁。
28.优选的，纵桥向相邻的所述蜂窝小箱梁之间通过负弯矩束连接。
29.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
30.1、本实用新型免墩顶以外的横隔板：本实用新型提出了具有大刚度蜂窝状翼板的小箱梁并应用于蜂窝小箱梁桥中，实现了墩顶以外的横隔板的取消，仅需通过预设人孔进行支撑结构上方的墩顶横梁施工，避免了常规箱梁桥的大量横隔板及横隔板湿接缝的大量高空悬吊施工问题，大幅增强了施工安全性、大幅减小了现场作业量、显著提升了装配化施工效率。
31.2、免翼板湿接缝的吊模施工：本实用新型通过对较厚的蜂窝状翼板设置悬挑板构造，并配合湿接缝薄板、卡位筋、非贯通槽口等实现了全桥完全免吊模、免拆模施工，避免了
常规箱梁桥翼板湿接缝需大量吊模浇筑和拆模的问题，具有更小的混凝土现浇量、大幅节约了湿接缝施工措施费、显著提升了装配化施工效率。
32.3、本实用新型通过具有大刚度蜂窝状翼板的小箱梁，在更低的工程总造价下可实现与带有大量横隔板的常规小箱梁桥同等的纵向受力性能、更好的横向受力性能、更耐久的湿接缝界面性能、更安全的梁上运梁稳定性、更可靠的负弯矩束锚固性能；更进一步地，相比常规小箱梁桥，蜂窝小箱梁桥的湿接缝宽度还可以预留得更小，减轻了湿接缝处后浇结构因新老混凝土接缝可靠性低导致一般不能计入纵向受力这一不利情况的影响，此时预制蜂窝小箱梁的翼板宽度可以做得更大，预制蜂窝小箱梁的纵向刚度更大，从而获得更好的纵向受力性能。
33.4、更高的行车舒适性：本实用新型通过大刚度的蜂窝状翼板，显著降低了车轮荷载作用下湿接缝处翼板上缘和邻近腹板处翼板上缘间的竖向位移差，大大减小了车桥耦合作用下的翼板局部竖向振动，并通过取消横隔板后显著减小了全桥顺桥向的刚度突变点，降低了产生跳车效应的可能，因此，本实用新型相比常规小箱梁桥，在车辆荷载作用下的桥梁横桥向和顺桥向挠度过渡均更为平顺，显著提升了行车舒适性，并通过蜂窝孔洞实现减振降噪。
34.5、更美观的桥梁外形：本实用新型免去了大量密集的横隔板，相比常规小箱梁桥在顺桥向的通透性和观感更佳；此外，免去外露的大量和大体积锚固用齿块后，更是提升了梁体的线形流畅性和美观性。
35.6、更优的桥梁建造效益：本实用新型的蜂窝小箱梁桥通过完全避免常规小箱梁桥横隔板和负弯矩束的高空悬吊作业，显著节约了工时、减小了对桥下及附近交通的影响，显著提高了社会效益；通过小体量的湿接缝处薄板防止漏浆并作为永久性模板与现浇湿接缝共同受力，避免了大量拆模作业及强行拆模带来的模板损伤，一定程度上也提升了环境效益；通过完全省去横隔板钢筋量、大幅减小翼板横桥向钢筋量、完全省去负弯矩束的悬吊张拉设施、完全省去所有湿接缝悬吊模板和高空拆模作业，更是显著提升了经济效益。
附图说明
36.图1是现有技术中常规小箱梁的典型断面图；
37.图2为是本实用新型的蜂窝小箱梁的典型断面图；
38.图3为本实用新型的蜂窝小箱梁桥的侧面布置图；
39.图4为本实用新型的横桥向相邻蜂窝小箱梁之间的连接结构示意图；
40.图5为图4中连接位置的各组件的结构示意图；
41.图6为本实用新型的蜂窝小箱梁的侧视结构示意图；
42.图中标记：100-常规小箱梁，200-横隔板，300-横隔板湿接缝，400-桥面湿接缝；
43.11-梁肋，12-翼板，121-第一端部区，122-跨中区，123-第二端部区，13-孔洞，14-翼板板肋，51-悬挑板，52-湿接缝薄板，53-胡子筋，54-连接筋，55-现浇混凝土
44.1-蜂窝小箱梁，2-支撑结构，3-预留缝，4-墩顶横梁
具体实施方式
45.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
46.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
47.实施例1
48.一种蜂窝小箱梁结构，如图2、4-6所示，包括翼板12和设置于所述翼板12下方的梁肋11，所述翼板12沿纵向设置有孔洞13，所述梁肋11、所述翼板12和所述孔洞13为一体成型结构件。所述孔洞13沿所述翼板12的横向布置数量不少于两个，所有所述孔洞13大小相同且等距分布。所述孔洞的横截面形状包括圆形、圆角矩形、矩形、六边形、八边形的任意一种。圆形截面更便于预制，相邻所述孔洞13之间形成有翼板板肋14，所述梁肋11沿横桥向的截面呈倒梯形，所述翼板12厚度hf满足：hf≥25cm。具体的，梁肋11高度hw与翼板12厚度hf间的关系满足：hw≥2hf。梁肋11高度是蜂窝状翼板厚度的2倍以上时，蜂窝小箱梁在跨度方向上基本呈现梁的受力形态、可方便按平截面假定开展计算；同时，在保持翼板12截面积不变的前提下，将实心翼板改为蜂窝状翼板后，蜂窝小箱梁的纵向抗弯惯性矩的降低量很小，从而易于实现蜂窝小箱梁纵、横向受力和截面用材量的协调。
49.其中，所述翼板12沿纵桥向包括三个区域，分别为第一端部区121、跨中区122和第二端部区123，所述跨中区122的截面为具有孔洞13的蜂窝翼板，所述第一端部区121和所述第二端部区123为实心翼板；所述第一端部区121、所述第二端部区123分别与所述跨中区122通过变厚过渡段连接。所述实心翼板的厚度低于具有孔洞13的蜂窝翼板的厚度。所述翼板12顶面和侧面具有凹凸不平的表面构造。所述翼板12的侧壁下缘位置设置有悬挑板51，所述悬挑板51用于相邻两片所述蜂窝小箱梁之间的连接。
50.实施例2
51.一种具有蜂窝状翼板的小箱梁桥，结合图1-6所示，包括若干个如实施例1所述的蜂窝小箱梁1，和设置于所述蜂窝小箱梁1下方的支撑结构2，所述蜂窝小箱梁1在横桥向布置不少于两片；横桥向相邻的所述蜂窝小箱梁1之间设有预留缝3，位于所述预留缝3处设置有翼板连接结构。所述支撑结构2为桥墩，所述桥墩沿纵桥向间隔设置，所述桥墩设置于相邻所述蜂窝小箱梁1相接的位置，所述蜂窝小箱梁1与所述桥墩之间设置有墩顶横梁4。
52.具体的，所述翼板连接结构为现浇钢筋混凝土湿接缝，所述翼板连接结构包括湿接缝薄板52、胡子筋53、连接筋54和现浇混凝土55；所述湿接缝薄板52搭接于相邻的两片所述悬挑板51之上；湿接缝薄板52作为现浇混凝土55的永久性模板与之形成整体共同承力；所述胡子筋53呈“u”字形，所述胡子筋53的开放端预埋于所述翼板12内部，所述胡子筋53的封闭端外露于对应的所述悬挑板51上方，所述胡子筋53的开放端的两个端部在竖直方向上一上一下分布；所述连接筋54设置于相对的两个所述胡子筋53之间，所述连接筋54用于将相邻两片所述翼板12进行固定。
53.具体的，所述连接筋54与胡子筋53焊接、绑扎或间隔错位摆放实现互相锚固；湿接缝宽度bs应满足应满足为胡子筋外径。
54.具体的，更具体的，所述蜂窝状翼板12与所述悬挑板51预制过程中，内部预埋有卡位筋56，所述卡位筋56呈字母“l”形，预埋的一端与所述胡子筋53焊接，所述卡位筋在另一端部向上折弯并伸出至所述悬挑板51上方。
55.具体的，纵桥向相邻的所述蜂窝小箱梁1之间通过负弯矩束7连接。
56.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。