用于高架道路箱梁的预制节段梁、其制造方法和形成的箱梁

摘要

提供一种用于高架道路的箱梁，它的高跨比为1∶12至1∶20，梁高与梁挑臂长度之比为1∶5至1∶5.5。还提供该箱梁的制造方法，它包括形成模板；形成钢筋骨架；将所述骨架置于模板上进行浇注的步骤，其特征在于在节段梁蒸养后出模前，张拉45－55％横向预应力束，在到达养护龄期时再张拉45－55％横向预应力束。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于形成高架道路箱梁的预制节段梁、其制造方法和由该节段梁串接而成的箱梁。

背景技术

随着经济的日益发展，高架道路采用满膛支架施工已不能满足快速、文明施工的要求；另一方面，随着经济的发展、社会的进步，中国社会已由温饱型向小康型迈进，表现在城市建设方面，现有的粗、大、傻的高架道路支承体系已不能满足城市发展的要求，因此，需要一种外观相对轻盈的高架道路支承体系，尤其是用于支承高架道路的箱梁。

一种取代现有的满膛支架施工的方法是采用工厂化预制节段梁随后现场拼装成箱梁的方法。这种方法先在制造厂利用模板预制箱形断面的节段梁，将制得的节段梁运抵施工现场，随后进行拼装。在拼装时先根据要求形成高架立柱，在立柱上形成支座，接着将预制的节段梁吊装在空中，随后将起横梁作用的节段梁与在两个相邻横梁之间起纵梁作用的节段梁逐个拼装起来，从而使高架道路逐渐延伸，直至最终完成整个高架道路的施工。上述节段梁和节段梁之间的拼装可采用多种方法，例如，可在制造节段梁时预先在节段梁底部或顶部形成可使钢索穿透的小孔(下面简称钢索孔)和传递剪力的剪力键，拼装时利用剪力键和穿过所述小孔的钢索将纵梁和横梁串接在一起，从而形成高架道路。

由于上述施工方法是用钢索将节段梁逐个串接在一起且靠剪力键将节段梁咬合在一起的，因此要求各个节段梁的钢索孔和剪力键能有效匹配，即节段梁的变形应控制在一个极限值以内。由于节段梁是逐个串接的，若每个节段梁具有超过规定的变形(虽然这种变形肉眼可能难以察觉)，但最终拼装的箱梁会由于累积误差而使剪力键和钢索孔发生错位，难以串接。

城市高架道路的高度具有一定的限制，如果高度太高，除了造价因素以外，还会延长上下匝道的长度。在中国，许多城市由于历史上缺乏现代化的规划而造成横向道路众多并且横向道路之间的间距较小，因此，匝道太长会影响横向道路的通畅，影响高架道路和底面道路上交通的合理分流。

另一方面，为了提高道路利用率，一般来说高架道路的下方也作为车道使用。这又要求高架道路底面高度不能太低。综合上述因素，最终要求高架道路的箱梁梁高尽可能小、挑臂尽可能大。

另外，由于交通流量的提高，又要求高架道路尽可能宽，从而要求制造例如宽度达25-30米的宽箱梁。

众所周知，两个因素会对用于制造箱梁的预制节段梁的变形稳定性产生很大影响，即梁高和节段梁宽度。在支点位置不变的情况下，梁高越小、节段梁越宽，则形成的节段显得越扁平，其两端越容易下垂而变形，制造难度也越大。虽然有时这种变形不会对外观产生影响，但是由于节段梁是逐个串接的，因此累积的变形误差会严重影响后续节段梁的串接。

一种防止变形的方法是在节段梁内部形成对角的支撑，其形成的垂直分力有助于防止节段梁变形。但是，这种方法仅限于具有一定梁高的节段梁。当梁高太小时，对角支撑形成的垂直分力太小，不足以防止节段梁变形，并且从性价比的角度看也不经济。

另一种减少变形的方法是将一个节段梁沿其宽度方向一分为三，先按常规的施工方法将起横梁作用的节段梁和起纵梁作用的节段梁的中央段串接在一起，随后再吊装其两个端翼。但是这种施工方法其现场施工的时间长，对交通的影响大。不利于快速安全生产。

因此，需要一种用于形成中央梁高低、宽度达25-30米的高架道路箱梁的预制节段梁。

发明的内容

本发明的目的是提供一种中央梁高低、宽度达25-30米的高架道路箱梁的预制节段梁。本发明另一个目的是提供一种所述预制节段梁的制造方法。本发明再一个目的是提供一种由所述预制节段梁形成的高架道路箱梁。

因此，本发明提供一种用于形成高架道路箱梁的预制节段梁，它的高跨比为1∶12至1∶20，梁高与梁挑臂长度之比为1∶5至1∶5.5。

本发明还提供一种所述节段梁的制造方法，它包括形成模板；形成钢筋骨架；将所述骨架置于模板上进行浇注的步骤，其特征在于在节段梁蒸养后出模前，张拉45-55％横向预应力束，在到达养护龄期时再张拉45-55％横向预应力束。

附图说明

图1是用于制造本发明箱梁的节段梁一个较好实例的示意图；

图2是一种现有箱梁的示意图；

图3是图2箱梁的拼装方法示意图；

图4是本发明一个较好实例的节段梁制造方法的示意图。

具体实施方式

图2是现有的用于制造高架道路箱梁的节段梁100的示意图，节段梁100包括中央段10和置于该中央段两端的两个端翼20。由于这种节段梁将一个宽节段梁(例如宽度为25m的节段)分解成一个中央段(其宽度可例如为14.2m)和两个端翼(其宽度可分别为例如5.9m)，因此，这种节段梁可消除由于端部挠度对预制节段梁产生的影响，从而在预制时很少发生变形。

图3是现有节段梁100的现场拼装示意图。如图3所示，施工时可现制造立柱，在立柱上形成支座，接着在支座上架设起横梁作用的中央段节段梁，再在相邻的两个起横梁作用的节段梁之间架设其纵梁作用的节段梁，最后在由中央段形成的高架道路两端架设端翼。

这种方法虽然克服了宽节段梁变形造成拼装困难，但是其施工复杂，施工周期长。在拼装端翼20时，不安全因素很多，从而对交通造成很大影响。

本发明提供一种用于制造高架道路箱梁的节段梁，它的高跨比为1∶12至1∶20，梁高与梁挑臂长度之比为1∶5至1∶5.5。

在本发明中，术语“高跨比”是指节段梁的中央梁高与箱梁的跨度(即宽度)之比；

在本发明中，术语“中央梁高”是指沿节段梁宽度方向的中心处节段梁的高度。

在本发明中，术语“梁挑臂长度”是指沿节段梁的宽度方向由支座的支点至节段梁最外缘的长度。显然对于不同的工程同一节段梁会具有不同的梁挑臂长度，因此，本发明所述的梁挑臂长度是指该节段梁能承受的最大梁挑臂长度；

在本发明中，术语“节段宽度”是指沿节段梁的宽度方向(该宽度方向与高架道路的宽度方向一致)由节段梁的一个最外缘端至另一个最外缘端的距离，该宽度不包括防撞墙挑出的长度；

在本发明中，术语“横梁”是指架设在立柱上的箱梁；术语“纵梁”是至架设在两个相邻横梁之间并通过例如钢索与横梁或相邻纵梁相连的箱梁。因此，在相邻两个横梁之间可具有多个纵梁。

在本发明中，术语“箱梁”是指支承在立柱上用于承载路面的载体，所述箱梁是由多个节段梁串接而成的。因此，节段梁的高跨比、宽度、中央梁高和梁挑臂长度等于箱梁的高跨比、宽度、中央梁高和梁挑臂长度。

本发明节段梁的高跨比为1∶12至1∶20，高跨比小于1∶20，形成的节段梁太薄，难以承受其宽度造成的变形；另一方面，如果高跨比超过1∶12，则在相同宽度下节段梁的中央梁高太高，从而使高架道路的总高度上升，增加了造价并且不利于上下匝道的连接，即在同样坡度下上下匝道变得更长而影响地面交通。

在本发明的一个较好实例中，本发明节段梁的中央梁高为2.0-2.5m，如果高度低于2.0m，则当节段挑臂超过一定长度(例如超过25m)时，由于端部挠度过大而无法预制；另一方面，如果梁高超过2.5m，则形成的箱梁不但显得粗笨，而且会增加高架道路的高度，进而影响匝道的长度或者底面交通流量的合理分配。

本发明节段梁的梁高与梁挑臂长度之比为1∶5.5-1∶5.0，如果所述比值超过1∶5.0，则在相同节段宽度下其中央梁高太高，从而产生上面所述的诸如增加匝道长度、影响底面交通流量等问题；如果所述比值低于1∶5.5，则由于端部应力的缘故节段会变形，由于如上所述箱梁是由节段梁逐个拼装的，因此每个节段梁的稍许变形最终会造成很大的累积误差，影响道路的施工。

在本发明的一个较好实例中，本发明节段梁的宽度为25-30m，其梁挑臂长度为10-12米，较好为10.125m(不含防撞墙挑出的长度)。

图1是本发明的一个较好实例的预制节段梁剖面示意图。如图所示，本发明所述节段梁是一种弧形宽节段梁，它包括两道端梁1和1’，在端梁之间的4根腹板2、2’和3、3’。朝向桥面板的箱梁上表面5是一满足道路横坡的斜面，其宽度最大可达25m。沿高架道路延伸方向的长度一般为2-3m，取决于运输条件。中央梁高为2.1m，端部梁高为0.3-0.4m，较好为0.365m，底面弧形半径为50-52m，取决于具体的要求，在本发明的另一个较好实例中，所述底面弧形半径为50.243m。为了获得良好的流线形外观，所述箱梁端部可具有一个反弯半径为5-5.5m，较好5.028m的圆弧。

本发明节段梁的顶板厚度、低板厚度、腹板位置及其尺寸取决于内力分布、构造布置等因素，本领域的普通技术人员根据其专业知识结合具体的要求可容易地算得所述厚度和位置。在本发明的一个较好实例中，所述节段梁的顶板厚度约0.15-0.25m，较好为0.2m；底板厚度为0.2-0.3m；腹板3和3’的厚度跨中为0.2-0.4m，支点附近为0.5-0.7m，较好为0.6m。

为了克服剪力滞影响，在顶板上与腹板相交的位置按1∶4.7的坡度比例加腋；在底板上与腹板相交的位置按1∶1.3的坡度比例加腋。

本发明箱梁的预应力体系可采用70％体内束和30％体外束，以统一节段梁模数，降低混凝土指标。

本发明还涉及所述节段梁的制造方法，它包括形成模板；形成钢筋骨架；将所述骨架置于模板上进行浇注的步骤，其特征在于在节段梁蒸养后出模前，张拉45-55％横向预应力束，在到达养护龄期时再张拉45-55％横向预应力束。

本发明人经过大量研究和试验，发现利用特定的横向预应力束的张拉次序可有效地防止节段梁的变形，从而可制得本发明用于高架道路的宽节段梁。

如图4所示，在本发明的一个较好实例中，沿所述节段梁的宽度方向所述模板底模包括在两个端部的固定底模1和2以及在固定底模1和2中间的一个包住中腹板的活动底模3。在制造完成一个节段以后，沿与节段宽度垂直的方向(即由纸面向外的方向)移动所述活动底模3，使制得的节段梁的一个平面(即与纸面平面的远离读者的平面)构成用于制造下一个节段梁的模板的端模。使用这种中间的活动底模包住中腹板啮合浇注的方法，可使制得的箱梁高跨比达1∶12至1∶20，梁高与梁挑臂长度之比达1∶5至1∶5.5，制得的箱梁不存在会影响最终拼装的误差。

本发明还涉及由所述节段梁串接而成的高架道路箱梁。

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

a)预制节段梁

制造中央梁高为2.0m、端部梁高为0.35m、底面弧形半径为51m、端部反弯半径为5m、宽25米的节段梁。先形成模板，其底模包括两个固定底模和置于该固定底模中央的一个活动底模，两个固定底模为固定钢模，在生产过程中不作大的移位，但可微调。所述活动底模为活动钢模，安装在移梁小车上。

接着在模板中放入焊接成型的钢筋笼，随后混凝土捣浇；

蒸汽养护，在第一次张拉50％预应力后拆模；

将制得的节段梁作为下一根节段梁的端模，用于浇注下一根节段梁；随后在所述下一根节段梁拆模后将该前一根节段梁进堆场堆放；

在到达28天养护龄期时在张拉50％预应力，并灌浆、封锚。

所述节段梁的顶板厚度为0.20m，底板厚度为0.25m；腹板厚度跨中为0.3m，支点附近为0.65m。

b)制造箱梁

在一试验场中沿高架道路延伸方向形成两根立柱，在立柱上各自形成支座。将上述预制的节段梁分别悬吊在架桥机下，横梁的挑臂长度为10.125米。在两个横梁之间串接其纵梁作用的节段梁。在拼装节段梁时，钢索孔和剪力键能与相邻的节段梁的钢索孔和剪力键对齐。由此证明本发明方法制得的箱梁不存在会影响最终拼装的误差。

实施例2

a)预制节段梁

制造中央梁高为2.1m、端部梁高为0.35m、底面弧形半径为51m、端部反弯半径为5m、宽30米的节段梁。先形成模板，其底模包括两个固定底模和置于该固定底模中央的一个活动底模，两个固定底模为固定钢模，在生产过程中不作大的移位，但可微调。所述活动底模为活动钢模，安装在移梁小车上。

接着在模板中放入焊接成型的钢筋笼，随后混凝土捣浇；

蒸汽养护；在第一次张拉45％预应力后拆模；

将制得的节段梁作为下一根节段梁的端模，用于浇注下一根节段梁；随后在所述下一根节段梁拆模后将该前一根节段梁进堆场堆放；

在到达28天养护龄期时在张拉55％预应力，并灌浆、封锚。

所述节段的顶板厚度为0.20m，底板厚度为0.25m；腹板厚度跨中为0.3m，支点附近为0.65m。

b)制造箱梁

在一试验场中沿高架道路延伸方向形成两根立柱，在立柱上各自形成支座。将上述预制的节段梁分别悬吊在架桥机下，横梁的挑臂长度为11.55米。在两个横梁之间串接其纵梁作用的节段梁。在拼装节段梁时，钢索孔和剪力键能与相邻的节段梁的钢索孔和剪力键对齐。由此证明本发明方法制得的箱梁不存在会影响最终拼装的误差。

上面结合本发明的较好实例对本发明进行了详细说明。但是本发明并不限于所述实例，本发明的保护范围由所附权利要求书确定。