一种提高多梁式组合小箱梁桥桥面结构横向整体性的方法

摘要

本发明公布了一种提高多梁式组合小箱梁桥桥面结构横向整体性的方法。现有技术不能很好的解决横向连接比较弱、混凝土桥面板极容易开裂等问题。本发明方法实施过程中使用包括混凝土桥面板、钢箱梁、剪力连接件、普通钢筋、导索装置、锚固体系、箱梁预应力筋、钢横隔梁和桥面板预应力筋。当混凝土桥面板浇筑完毕达到28天强度后，张拉桥面板预应力筋，给混凝土桥面板施加横向预压力，在钢横隔梁中施加预应力筋，可提高钢横隔梁的刚度，减少钢混组合小箱梁桥在车载作用下偏载效应。本发明方法使多梁式组合小箱梁桥桥面结构受力性能优越、结构简单、施工方便、经济适用。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程和组合结构技术领域，具体涉及一种提高多梁式钢混组合小箱梁桥桥面结构横向整体性的方法。

背景技术

目前，钢混组合桥梁结构广泛应用于桥梁工程领域。不同钢混组合结构桥梁因其结构特点及受力行为不尽相同，其适用性也不同。钢-混组合箱梁桥是一种将混凝土桥面板与钢箱梁组合成整体共同受力的结构形式，充分发挥了钢材抗拉、混凝土抗压的材料优点。与钢桥相比，组合梁桥可以减少用钢量、增大结构刚度、减少冲击效应和疲劳效应、同时减少维修养护的工作量，降低桥梁造价；与混凝土桥相比，组合梁桥结构具有自重轻、施工吊装方便、抗震性好等优点，同时避免了在正弯矩作用下的开裂问题。钢混组合桥梁结构在我国的工程应用中越来越广泛。

多梁式钢-混凝土组合小箱梁桥是组合结构桥的一种类型，它是在钢结构、混凝土结构和薄壁箱梁结构基础上发展起来的一种新型结构形式，常用于城市立交桥、跨线桥、铁路桥。它兼有钢桥和混凝土桥的优点。然而，多梁式钢-混凝土组合小箱梁桥与整体式混凝土箱梁桥相比，横向连接比较弱,横向整体性亦不如整体式箱梁桥结构；且对于多梁式钢-混组合小箱梁桥，混凝土桥面板极容易开裂。此外，对于在役钢-混组合桥梁结构，桥面开裂问题也比较严重。因此，研究更加合理有效的提高混凝土桥面板整体性及桥梁横向整体性的方法以适用桥梁建设发展及桥梁加固的需要显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种受力性能优越、结构简单、施工方便、经济适用的多梁式组合小箱梁桥桥面结构增加横向整体性的方法。

本发明方法具体实施步骤：

步骤(1).在支座已安装完好的桥墩上将钢箱梁和钢横隔梁安装到位，根据具体桥例设计在钢箱梁中预留多个孔洞。

步骤(2).在钢箱梁预留的孔洞中安装导索装置，安装到位后，箱梁预应力筋贯穿导索装置。

步骤(3).张拉箱梁预应力筋达到控制张拉预应力，然后将箱梁预应力筋张拉端用锚固体系锚紧，灌浆填满箱梁预应力筋和导索装置之间的空隙。

步骤(4).在钢箱梁翼板上焊接多个剪力连接件,安装浇筑混凝土桥面板所需临时支撑体系和模板体系。

步骤(5).浇筑混凝土桥面板，并在混凝土桥面板中预留零至多个孔洞，且在孔洞中安装导索装置。

步骤(6).在导索装置中穿桥面板预应力筋，待浇筑的混凝土达到一定强度(28天强度)后，拆除临时支撑体系和模板体系。 

步骤(7).张拉桥面板预应力筋至控制张拉预应力，然后锚固体系对桥面板预应力筋张拉端进行锚固，灌浆填满桥面板预应力筋和导索装置之间的空隙。

所述的贯穿钢箱梁的箱梁预应力筋的线形以钢横隔梁跨中为顶点按抛物线对称布置；箱梁预应力筋7的股数和孔数为一个至多个，视施工恒载和活载的大小、桥幅宽度及混凝土板厚决定。

所述的混凝土桥面板的桥面板预应力筋的线形按直线布置，桥面板预应力筋的股数和孔数可以为零，也可以为一个至多个，视其对桥梁的具体用途及施工恒载和活载的大小、桥幅宽度及混凝土板厚决定。

本发明相对于现有技术具有以下优点及突出效果：

1、结构刚度较大，同时组合梁结构的自重也较轻，从而减少了桥梁运营后桥面开裂的可能。

2、调整混凝土桥面板的内部应力。本发明中，当混凝土桥面板浇筑完毕达到28天强度后，张拉桥面板预应力筋，给混凝土桥面板施加横向预压力。因此，张拉桥面板预应力筋可调整混凝土桥面板的内部应力，提高混凝土抗裂性，从而提高混凝土桥面板的耐久性。

3、提高钢混组合小箱梁桥的整体受力性能。本发明中，在钢横隔梁中施加预应力筋，可增加钢横隔梁的刚度，可减少钢混组合小箱梁桥在车载作用下偏载效应。 

附图说明

图1是实施例1中本发明横向剖面的布置图；

图2是实施例1中本发明钢横隔梁跨中的纵向剖面布置图；

图3是实施例1中本发明钢横隔梁端部的纵向剖面布置图；

图4是实施例2中本发明横向剖面的布置图；

图5是实施例2中本发明钢横隔梁跨中的纵向剖面布置图；

图6是实施例2中本发明钢横隔梁端部的纵向剖面布置图。

图中：1-混凝土桥面板；2-钢箱梁；3-剪力连接件；4-普通钢筋；5-导索装置；6-锚固体系；7-箱梁预应力筋；8-钢横隔梁；9-桥面板预应力筋。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施步骤作进一步说明。

如图1、2、3所示，本发明方法具体实施步骤：

步骤(1).在支座已安装完好的桥墩上将钢箱梁2和钢横隔梁8安装到位，根据具体桥例设计在钢箱梁2中预留多个孔洞；

步骤(2).在钢箱梁2预留的孔洞中安装导索装置5，安装到位后，箱梁预应力筋7贯穿导索装置5；

步骤(3).张拉箱梁预应力筋7达到控制张拉预应力，然后将箱梁预应力筋7张拉端用锚固体系6锚紧，灌浆填满箱梁预应力筋7和导索装置5之间的空隙；

步骤(4).在钢箱梁2翼板上焊接多个剪力连接件3,安装浇筑混凝土桥面板1所需临时支撑体系和模板体系；

步骤(5).浇筑混凝土桥面板1，并在混凝土桥面板1中预留多个孔洞，且在孔洞中安装导索装置5。

步骤(6).在导索装置5中穿桥面板预应力筋9，待浇筑的混凝土达到一定强度(28天强度)后，拆除临时支撑体系和模板体系； 

步骤(7).张拉桥面板预应力筋9至控制张拉预应力，然后锚固体系6对桥面板预应力筋9张拉端进行锚固，灌浆填梁桥面板预应力筋9和导索装置5之间的空隙；

贯穿钢箱梁2的箱梁预应力筋7的线形以钢横隔梁8跨中为顶点按抛物线对称布置；箱梁预应力筋7的股数和孔数为一个至多个，视施工恒载和活载的大小、桥幅宽度及混凝土板厚决定。

混凝土桥面板1的桥面板预应力筋9的线形按直线布置，桥面板预应力筋9的股数和孔数可以为零，也可以为一个至多个，视其对桥梁的具体用途及施工恒载和活载的大小、桥幅宽度及混凝土板厚决定。 

实施例1：

如图1、2、3所示，本发明方法中使用到的包括混凝土桥面板1、钢箱梁2、剪力连接件3、普通钢筋4、导索装置5、锚固体系6、箱梁预应力筋7、钢横隔梁8和桥面板预应力筋9。

本实施例中，多梁式钢-混组合小箱梁跨径为40m，桥面宽24m，各小钢箱梁宽2.4m,高2.2m。钢箱梁2及钢横隔梁8使用钢材Q345Qc；桥面板1混凝土使用C50低收缩混凝土，其中的普通钢筋使用热轧R235和HRB335钢筋。箱梁预应力筋7和桥面板预应力筋9使用钢绞线。按上述方法步骤将宽2.4m,高2.2m的钢箱梁2和Q345Qc的钢横隔梁8安装到位，根据桥例设计在钢箱梁2中预留2个孔洞；在钢箱梁2预留的孔洞中安装导索装置5，安装到位后，箱梁预应力筋7贯穿导索装置5，箱梁预应力筋7取钢绞线(1×7),控制张拉预应力为1000Mpa；张拉箱梁预应力筋7达到控制张拉预应力1000Mpa，然后将箱梁预应力筋7张拉端用锚固体系6锚紧，灌浆填满箱梁预应力筋7和导索装置5之间的空隙；在钢箱梁2翼板上以0.2m剪力连接件3间距焊接多个剪力连接件3,安装浇筑混凝土桥面板1所需临时支撑体系和模板体系；浇筑混凝土桥面板1，并在混凝土桥面板1中预留9个孔洞，孔洞所在位置与钢横隔板所在位置对应，且在孔洞中安装导索装置5；在导索装置5中穿桥面板预应力筋9，桥面板预应力筋9取钢绞线(1×7),控制张拉预应力为500Mpa，待浇筑的混凝土达到一定强度(28天强度)后，拆除临时支撑体系和模板体系；张拉桥面板预应力筋9至控制张拉预应力500Mpa，然后锚固体系6对桥面板预应力筋9张拉端进行锚固,灌浆填满箱梁桥面板预应力筋9和导索装置5之间的空隙。

具体布置形式如图1、2、3所示。箱梁预应力筋7的线形以钢横隔梁8跨中为顶点按抛物线对称布置。箱梁预应力筋7设置两股，分别为临时预应力筋和永久预应力筋。临时预应力筋主要用于施工期间，可以减少施工支架的搭设，在混凝土桥面板1完成浇筑后拆除临时预应力筋。混凝土中的桥面板预应力筋9的线形按直线布置。

实施例2

如图4、5、6所示，对于已建桥梁，随着服役时间的增长结构损伤、开裂、承载力降低等各种问题频现。这种情况下采用提高多梁式钢混组合小箱梁桥桥面结构横向整体性的方法对桥梁进行加固同样有效。即只需在钢箱梁和钢横隔梁中施加箱梁预应力筋7以达到提高结构整体性和耐久性的目的。

本实施例中，钢混组合小箱梁桥跨径为40m，桥面宽15m,各小钢箱梁宽2.2m,高2.0m，为已建且桥面开裂严重亟需提高横向整体性的桥梁。在钢箱梁2中按箱梁预应力筋7的抛物线线形要求凿孔道布设导索装置5，沿桥跨方向布设3孔，安装到位后，箱梁预应力筋7贯穿导索装置5，箱梁预应力筋7取钢绞线(1×7),控制张拉预应力为1000Mpa；张拉箱梁预应力筋7达到控制张拉预应力1000Mpa，然后将箱梁预应力筋7张拉端用锚固体系6锚紧，灌浆填满箱梁预应力筋7和导索装置5之间的空隙。

本实施例中应用本发明对在役开裂钢箱梁混凝土桥进行加固，箱梁预应力筋7均为永久预应力筋。