装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁及施工方法

摘要

本发明公开一种装配式钢‑椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁及施工方法，组合梁包括至少两段跨梁单元，跨梁单元包括钢梁和桥面板，钢梁下缘部分在支点旁侧焊接有加劲钢箱，钢梁端部焊接有加劲肋，加劲肋上预留有第一螺栓孔；桥面包括现浇的椰子纤维‑磷酸镁水泥板以及钢筋混凝土板，椰子纤维‑磷酸镁水泥板铺设在位于固定支座上方的节段处，其余节段处均设置钢筋混凝土板，椰子纤维‑磷酸镁水泥板和钢筋混凝土板通过预应力精扎螺纹钢筋连接，钢梁顶部设置有第二螺栓孔。利用现场浇筑的椰子纤维‑磷酸镁水泥板来抵抗连续梁负弯矩区的拉应力，通过焊接加劲钢箱提高钢梁下缘抗压能力，预制与现浇相结合，装配整体式、标准化程度高，施工作业快。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁及其施工方法。

背景技术

据对公路桥梁不完全的检测与统计，现在的车辆超载现象日益严重，超限车辆已占到日平均交通量的57％以上，总重量在30t以上的车辆占到了15％，这表明，超限车辆已大大超出了公路桥梁的负荷，使桥梁的承重结构遭到损坏，以至危及桥梁结构本身和行车安全。而我国既有的公路桥梁修建于不同的各个时期，且多数已年代久远，其建筑材料质量落后，设计荷载等级偏低，工程技术落后，承载能力不足，许多桥梁已经无法满足目前大交通量的需求，处于危桥状态。针对上述情况，近20年来，工程界多采用旧桥拓宽和改建的方法来解决问题，但这些方法都不可避免地存在着既有桥涵的合理评估、合理利用及新旧桥的拼接问题，且桥梁建设周期较长、技术难度较大、作业难度高、对交通和沿线的环境影响较大。

进入21世纪以来，在城市桥梁建设中，为避免传统施工方法产生的弊端，预制装配化施工技术因能有效缩短施工工期，提高施工质量，减少对城市环境污染得到广泛应用。但是，预制装配式结构节段划分、节段之间的连接设计、以及如何充分利用新材料性能来提高预制桥梁的质量和耐久性，显然是一个迫切需要解决的问题。

传统的装配式组合梁在预制桥面板时采用单一类型的钢筋混凝土板，不利于连续梁沿着长度方向，不同部位受力要求。传统的普通混凝土预制构件，存在强度低，抗拉性能差，养护时间长等问题。UHPC超高性能混凝土板预制不方便，存在蒸养条件苛刻，养护费用高等问题。通过添加纤维材料提高磷酸镁水泥的韧性和抗裂性是改善磷酸镁水泥性能的常用方法，但是，目前常用的人造纤维不仅价格昂贵，而且在生产和处理中会产生巨大的能耗问题。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁及其施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁，包括至少两段跨梁单元，各所述跨梁单元包括若干钢梁和桥面板，所述钢梁为变截面钢梁，所述钢梁的下缘部分在支点旁侧焊接有加劲钢箱，所述钢梁的端部焊接有加劲肋，所述加劲肋上预留有第一螺栓孔，相邻的钢梁之间通过第一高强螺栓穿过第一螺栓孔固定连接；所述桥面包括现浇的椰子纤维-磷酸镁水泥板以及预制的钢筋混凝土板，桥面设置在钢梁上方，所述椰子纤维-磷酸镁水泥板铺设在位于固定支座上方的节段处，其余节段处均设置所述钢筋混凝土板，所述椰子纤维-磷酸镁水泥板和所述钢筋混凝土板通过预应力精扎螺纹钢筋连接，所述钢梁顶部设置有第二螺栓孔，所述桥面通过第二高强螺栓穿过第二螺栓孔与钢梁紧固连接。

有益效果：该装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁利用现场浇筑的椰子纤维-磷酸镁水泥板来抵抗连续梁负弯矩区的拉应力，并通过焊接加劲钢箱提高钢梁下缘的抗压能力，具有预制与现浇相结合，装配整体式、标准化程度高，现场施工作业快的优点。

进一步地，所述钢梁上焊接有腹板加强筋。

进一步地，相邻的两个所述钢梁的连接处的下端部焊接有盖板。

进一步地，所述加劲钢箱和所述加劲肋之间具有预留槽口。

进一步地，所述桥面板上浇筑有沥青路面，且安装有护栏。

一种装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、制作变截面钢梁：根据跨度大小、荷载等级、型钢规格，选择合适的钢梁，按设计要求布设第二螺栓孔，钢梁的下缘部分焊接加劲钢箱，钢梁的端部焊接加劲肋，加劲肋上预设有第一螺栓孔；

S2、预制钢筋混凝土板，钢筋混凝土板上预留有供第二高强螺栓穿过的穿孔，钢筋混凝土板预制完成后至少存放3个月，以便混凝土的收缩徐变基本发生完成；

S3、将焊接好的钢梁运至现场，先用吊机逐片逐跨吊装钢梁就位成钢结构简支梁，再紧固钢梁加劲肋的第一高强螺栓，使其成为钢结构连续梁，最后待所有钢梁拼装完成后，焊接节点下缘加劲区的盖板，使外钢板形成整体；

S4、现浇桥面板：逐片吊装桥面板，除固定支座上方采用单块连续的椰子纤维-磷酸镁水泥板外，其他钢梁上方均使用普通的钢筋混凝土板，椰子纤维-磷酸镁水泥板在现场根据实际大小和规格需要浇筑，之后紧固桥面板和钢梁间的第二高强螺栓；

S5、在桥面板上浇筑沥青路面、安装护栏，至此完成施工。

进一步地，步骤S1中，在钢梁上焊接腹板加强筋。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为本实施例中3跨简支变连续组合梁的1/2桥梁立面结构图；

图2为图1中A-A截面的剖面结构示意图；

图3为焊接单片钢梁结构示意图；

图4为第一跨钢梁吊装就位后示意图；

图5为第二跨钢梁吊装就位后示意图；

图6为吊装第三跨钢梁并焊接盖板示意图；

图7为吊装桥面板示意图；

图8为桥面铺装完成后结构示意图。

附图标记说明：钢梁-1、加劲钢箱-11、加劲肋-12、第一螺栓孔-121、第一高强螺栓-13、第二螺栓孔-14、椰子纤维-磷酸镁水泥板21、钢筋混凝土板-22、第二高强螺栓-23、固定支座-3、盖板-4、预留槽口-5、沥青路面-6。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图8，本发明实施例提供一种新型的装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁。具体地，图1为利用本发明组成的一种3跨简支变连续组合梁的结构示意图。该组合梁包括三段跨梁单元，各跨梁单元包括若干钢梁1和桥面板，钢梁1为变截面钢梁，钢梁1的下缘部分在支点旁侧焊接有加劲钢箱11，增强了受压稳定性。钢梁1的端部焊接有加劲肋12，加劲肋12上预留有第一螺栓孔121，相邻的钢梁1之间通过第一高强螺栓13穿过第一螺栓孔121固定连接；桥面包括现浇的椰子纤维-磷酸镁水泥板21以及预制的钢筋混凝土板22，桥面设置在钢梁1上方，椰子纤维-磷酸镁水泥板21铺设在位于固定支座3上方的节段处，其余节段处均设置钢筋混凝土板22，椰子纤维-磷酸镁水泥板21和钢筋混凝土板22通过预应力精扎螺纹钢筋连接，钢梁1顶部设置有第二螺栓孔14，桥面通过第二高强螺栓23穿过第二螺栓孔14与钢梁1紧固连接。

该装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁利用现场浇筑的椰子纤维-磷酸镁水泥板21来抵抗连续梁负弯矩区的拉应力，并通过焊接加劲钢箱11提高钢梁1下缘的抗压能力，具有预制与现浇相结合，装配整体式、标准化程度高，现场施工作业快的优点。

优选地，为进一步加强钢梁1的强度，钢梁1上焊接有腹板加强筋。

进一步地，为了使得外钢板形成整体，相邻的两个钢梁1的连接处的下端部焊接有盖板4。

优选地，桥面板上浇筑有沥青路面6，且安装有护栏。

加劲钢箱11和加劲肋12之间具有预留槽口5，便于实现第一高强螺栓13的安装。

上述装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、制作变截面钢梁1：根据跨度大小、荷载等级、型钢规格，选择合适的钢梁1，按设计要求布设第二螺栓孔14，钢梁1的下缘部分焊接加劲钢箱11，钢梁1的端部焊接加劲肋12，加劲肋12上预设有第一螺栓孔121；同时，在钢梁1上焊接腹板加强筋以进一步提高钢梁1的强度；

S2、预制钢筋混凝土板22，钢筋混凝土板22上预留有供第二高强螺栓23穿过的穿孔，钢筋混凝土板22预制完成后至少存放3个月，以便混凝土的收缩徐变基本发生完成；

S3、将焊接好的钢梁1运至现场，先用吊机逐片逐跨吊装钢梁1就位成钢结构简支梁，再紧固加劲肋12的第一高强螺栓13，使其成为钢结构连续梁，最后待所有钢梁1拼装完成后，焊接节点下缘加劲区的盖板4，使外钢板形成整体；

S4、现浇桥面板：逐片吊装桥面板，除固定支座3上方采用单块连续的椰子纤维-磷酸镁水泥板21外，其他钢梁1上方均使用普通的钢筋混凝土板22，椰子纤维-磷酸镁水泥板21在现场根据实际大小和规格需要浇筑，之后紧固桥面板和钢梁1间的第二高强螺栓23；

S5、在桥面板上浇筑沥青路面6、安装护栏，至此完成施工。

由此可知，本装配式钢-椰子纤维磷酸镁水泥桥面板组合梁中，支点附近节段采用椰子纤维-磷酸镁水泥板21，其余节段采用普通钢筋混凝土板22，形成多种板的组合桥面板，满足钢-混凝土组合连续梁沿着长度方向，不同部位受力的要求。采用现浇的椰子纤维-磷酸镁水泥板21，充分发挥了两种材料性能，抗压强度高，受拉性能好。同时，椰子纤维-磷酸镁水泥板21，操作简便无需蒸汽养护，且养护时间短，有利于快速制备和后期更换。利用价格低廉、可降解、可再生的椰子纤维代替人造纤维改善磷酸镁水泥的韧性和抗裂性，具有绿色可持续发展的优点。

桥面板由椰子纤维-磷酸镁水泥板21和钢筋混凝土板22组合而成，可满足钢-混凝土组合连续梁沿着长度方向不同部位受力的要求，既充分利用不同材料的特性，又降低了建造成本；端部加劲肋12和支点加劲钢箱11等，桥跨连接和防止受压失稳的构造。

与传统的钢-混凝土装配式组合梁桥相比，本发明桥面板通过横桥向的施工缝，实现在桥跨方向分节，在负弯矩区采用椰子纤维-磷酸镁水泥板21，其余节段采用普通钢筋混凝土板22，充分发挥了两种桥面板的优良性能，有效改善连续组合梁负弯矩区受力不利的问题；同时，在钢梁1下缘焊接加劲箱，提高下缘的抗压能力。与传统的超高性能混凝土相比，本发明中涉及的椰子纤维-磷酸镁水泥材料具有凝结时间短、体积稳定性高、耐磨性能好、韧性好等优点，因此采用工厂化预制与部分现浇相结合的方式，既保证现场施工高效快捷，又提高装配式结构的整体性、安全性和可靠性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。