结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法、主梁及斜拉桥

摘要

本发明涉及桥梁建造技术领域，具体涉及结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法、主梁及斜拉桥，该方法包括：根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力，模拟计算得到的结合梁斜拉桥钢梁上拱线形，进行钢梁的匹配制造；在辅助墩顶设置临时抄垫后架设所述钢梁，并在钢梁架设完成后，直接在钢梁上方铺设全部的混凝土桥面板，形成主梁；拆除临时抄垫，使主梁回落，以在辅助墩顶区域内的混凝土桥面板产生压应力。本发明能够简化施工工序，变现场作业改为工厂作业，解决了需要加大支点顶、落梁时的位移值，而位移值加大进而增大千斤顶的起顶吨位，增加了现场施工困难，且支点位移的大幅变化增加斜拉索、主塔的施工状态控制难度的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁建造技术领域，具体涉及结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法、主梁及斜拉桥。

背景技术

结合梁泛指主梁在高度方向上由混凝土板和钢梁叠合而成。一般而言，结构负弯矩区指该区域内主梁断面上缘受拉、下缘受压；进一步，结合梁负弯矩区指该区域内混凝土板受拉，钢梁受压。而混凝土板处于受拉状态容易引起开裂，影响结构耐久性，因此负弯矩区混凝土板需采取工程措施施加预压应力。

结合梁负弯矩区混凝土板施加预压应力的工程措施常见有混凝土板内张拉预压应力(方法一)以及改变混凝土板浇筑次序配合支点钢梁顶、落梁施加预压应力(方法二)。但方法一中由于钢梁截面远大于混凝土板，张拉预压应力产生的预压应力大部分施加于钢梁截面上，存在施加混凝土板预压应力效率低，难以有效施加压应力的问题。方法二中要求混凝土板浇筑分先后次序，即辅助墩顶区域混凝土板待支点起顶后再进行浇筑。浇筑完该区域混凝土板后再进行支点下落施加预压应力。另由于支点起顶时，除主梁上拱变形外，斜拉桥中斜拉索和主塔也会附带产生变形和内力变化，而该部分变形和内力在支点回落时对施加混凝土板预压应力会有干扰，会抵消部分预压应力，因此需要加大支点顶、落梁时的位移值，而位移值加大意味着顶落梁时千斤顶的起顶吨位加大，增加了现场施工困难，且支点位移的大幅变化对斜拉索、主塔的施工状态控制也带来难题。由此可见，方法二存在施工工序多、施工内容繁琐、施工周期长、施工效率低、施工控制难度大的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法、主梁及斜拉桥，能够简化现有技术中施工工序，变现场作业改为工厂作业，现场施工周期短，解决了现有技术中需要加大支点顶、落梁时的位移值，而位移值加大进而增大千斤顶的起顶吨位，增加现场施工困难，且支点位移的大幅变化增加斜拉索、主塔的施工状态控制难度的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法，包括以下步骤：

根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力，模拟计算得到的钢梁上拱线形，在工厂进行钢梁的匹配制造实现其上拱线形；

在辅助墩顶设置临时抄垫后架设所述钢梁，并在钢梁架设完成后，直接在钢梁上方铺设全部的混凝土桥面板，形成主梁；

拆除临时抄垫，使主梁回落，以在辅助墩顶区域内的混凝土桥面板产生压应力。

在上述技术方案的基础上，所述钢梁上拱线形采用多项式拟合、指数拟合或高斯拟合进行曲线拟合得到。

在上述技术方案的基础上，以多项式拟合、指数拟合或高斯拟合进行曲线拟合得到对应的钢梁上拱线形中与实际上拱线形差值最小的钢梁上拱线形作为最终的钢梁上拱线形。

在上述技术方案的基础上，在进行钢梁的匹配制造时，通过调整钢梁无应力的尺寸使钢梁实现钢梁上拱线形。

在上述技术方案的基础上，所述钢梁上拱线形在辅助墩处的抬升高度与所述临时抄垫的高度相同。

在上述技术方案的基础上，在架设钢梁时，采用支架法或悬臂拼装法进行钢梁的架设安装。

另一方面，本发明提供一种结合梁负弯矩区砼板施加压应力的主梁，包括：

一根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力来确定钢梁上拱线形的钢梁；

混凝土桥面板，其铺设所述钢梁上。

在上述技术方案的基础上，所述钢梁在辅助墩位置向上拱起。

还有一方面，本发明提供一种斜拉桥，包括：

在设定位置间隔设置的辅助墩和主塔；

一根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力来确定钢梁上拱线形的钢梁，其设置在所述辅助墩和主塔上；

混凝土桥面板，其铺设所述钢梁上。

在上述技术方案的基础上，所述钢梁在辅助墩位置向上拱起。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用根据钢梁上拱线形匹配制造的钢梁架设的斜拉桥，简化了现场施工步骤，通过在工厂内调整钢梁的无应力尺寸改变其制造线形，实现了钢梁的预抬高，减少了现场工作内容，降低了现场施工难度，使现场工作内容变为工厂工作内容，缩短现场施工时间，提高了现场施工功效。同时，本发明中钢梁在工厂内的预抬升仅调整了钢梁的无应力尺寸，对斜拉索5和主塔4的变形没有影响，因此现场混凝土桥面板和钢梁结合后，主梁回落可在混凝土桥面板内产生显著的预压应力。依某结合梁斜拉桥施工计算分析可知，同常规的顶、落梁方法相比，达到同样的混凝土板面板面板预加应力效果，本发明中的临时抄垫值△仅为常规方法中顶、落梁高度的1/3。可知，采用本发明能起到事半功倍的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明现有技术中方法二措施的步骤S1的示意图；

图2为本发明现有技术中方法二措施的步骤S2的示意图；

图3为本发明现有技术中方法二措施的步骤S3的示意图；

图4为本发明现有技术中方法二措施的步骤S4的示意图；

图5为本发明实施例中主梁的示意图；

图6为本发明实施例中在辅助墩顶设置临时抄垫的示意图；

图7为本发明实施例中钢梁架设的示意图；

图8为本发明实施例中在钢梁上铺设混凝土桥面板的示意图；

图9为本发明实施例中撤掉临时抄垫的示意图。

图中：1、钢梁；2、混凝土桥面板；3、辅助墩；4、主塔；5、斜拉索。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

现有技术中，结合梁斜拉桥常见混凝土板预压应力通过顶、落梁方案施加。如图1-图4所示：S1：首先按要求在钢梁1架设完成后，先浇筑辅助墩顶区域以外的混凝土桥面板2；S2：然后在辅助墩3顶支点通过千斤顶进行起顶；S3：再在起顶完成后浇筑辅助墩区域以内的混凝土桥面板2；S4：最后待混凝土桥面板2浇筑完成后，与钢梁1结合为整体，形成结合梁后，进行辅助墩3顶支点回落，完成结合梁斜拉桥负弯矩区混凝土板预压应力施加。

如图5-图9所示，本发明提供一种结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法，包括以下步骤：

S1：根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力，模拟计算得到的钢梁上拱线形，在工厂进行钢梁的匹配制造实现钢梁上拱线形。

在一些可选地实施例中，采用数学方法通过有限元模拟辅助墩上抬升高度后的钢梁上拱线形。根据钢梁上拱线形在工厂内完成对钢梁1的匹配制造。

在一些可选的实施例中，采用数学方法可以为多项式拟合、指数拟合和高斯拟合。本实施例中，钢主梁上拱线形采用多项式拟合、指数拟合或高斯拟合进行曲线拟合得到对应的钢梁上拱线形。

优选地，以多项式拟合、指数拟合或高斯拟合进行曲线拟合得到对应的钢梁上拱线形中与实际上拱线形差值最小的钢梁上拱线形作为最终的钢梁上拱线形。这样可以得到更加适合的预压应力。

优选地，在进行钢梁的匹配制造时，通过调整钢梁无应力的尺寸使钢梁匹配实现钢梁上拱线形。这样的设置对斜拉索5和主塔4的变形均没有影响，因此现场混凝土桥面板2和钢梁1结合后，主梁回落在辅助墩3顶区域内混凝土桥面板2产生预压应力的效率显著高于常规工程措施。

S2：在辅助墩顶设置临时抄垫后架设钢梁，并在钢梁架设完成后，直接在钢梁上方铺设完整的混凝土桥面板，形成结合梁主梁。

在本实施例中，所述钢梁上拱线形在辅助墩处的抬升高度与所述临时抄垫的高度相同。由于在预制钢梁1时，已经考虑在辅助墩3的位置钢梁向上拱起，此时临时抄垫仅仅起到辅助支撑的作用，其与辅助墩支座高度相应。本例中，混凝土桥面板即为砼桥面板。

在一些可选的实施例中，在架设钢梁时，采用支架法或悬臂拼装法进行钢梁的架设安装。在本实施例中，支架法或悬臂拼装法为比较现有的架梁手段，采用常规的架梁手段即可完成该方法的实施，所以不用研究对应的架梁方法和设备，可节省时间。

S3：撤掉辅助墩顶的临时抄垫，使主梁回落并在辅助墩顶区域的主梁内产生压应力。

本实施例中，撤掉辅助墩3顶的临时抄垫，主梁在自重作用下回落，在辅助墩顶区域结合梁主梁内产生压应力，施加了混凝土板预压应力。

在使用该结合梁负弯矩区砼板施加压应力的方法时，首先通过有限元程序计算模拟钢梁在辅助墩顶抬升△高度后的钢梁上拱线形。以拟合后线形作为制造线形，在工厂通过调整钢梁的无应力尺寸实现该制造线形，按此制造线形进行钢梁匹配制造；现场施工时在辅助墩顶先进行临时抄垫，临时抄垫高度为△；工厂制造好的钢梁运输到现场后，按斜拉桥架设方案采用支架法或悬臂拼装法进行钢梁架设安装；待钢梁安装完成后，施工钢梁上方混凝土桥面板，将混凝土桥面板与钢梁结合，形成结合梁主梁；之后撤掉辅助墩顶的临时抄垫，主梁在自重作用下回落，在辅助墩顶区域结合梁主梁内产生压应力，从而给混凝土板施加预压应力。本发明简化了现场施工步骤，通过在工厂内调整钢梁的无应力尺寸改变其制造线形，实现了钢梁的预抬高，减少了现场工作内容，降低了现场施工难度，使现场工作内容变为工厂工作内容，缩短现场施工时间，提高了现场施工功效。

再次参见图5-图9，另一方面，本发明还提供一种结合梁负弯矩区砼板施加压应力的主梁，包括：一根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力来确定钢梁上拱线形的钢梁1；混凝土桥面板2，其铺设所述钢梁1上。

优选地，所述钢梁1在辅助墩3位置向上拱起。

再次参见图5-图9，另一方面，本发明还提供一种斜拉桥，包括：在设定位置间隔设置的辅助墩3和主塔4；还包括一根据混凝土桥面板克服辅助墩区域结合梁的负弯矩所需的压应力来确定钢梁上拱线形的钢梁1，其设置在所述辅助墩3和主塔4上；还包括混凝土桥面板2，其铺设在所述钢梁1上。

综上所述，本发明采用根据钢梁上拱线形匹配制造的钢梁架设的斜拉桥，简化了现场施工步骤，通过在工厂内调整钢梁的无应力尺寸改变其制造线形，实现了钢梁的预抬高，减少了现场工作内容，降低了现场施工难度，使现场工作内容变为工厂工作内容，缩短现场施工时间，提高了现场施工功效。同时，本发明中钢梁在工厂内的预抬升仅调整了钢梁的无应力尺寸，对斜拉索5和主塔4的变形没有影响，因此现场混凝土桥面板和钢梁结合后，主梁回落可在混凝土桥面板内产生显著的预压应力。依某结合梁斜拉桥施工计算分析可知，同常规的顶、落梁方法相比，达到同样的混凝土板面板面板预加应力效果，本发明中的临时抄垫值△仅为常规方法中顶、落梁高度的1/3。可知，采用本发明能起到事半功倍的效果。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。