一种铁路四线大跨度桥简支梁及施工方法

摘要

本发明公开了一种铁路四线大跨度桥简支梁及施工方法，方法如下：加固地基，搭设支架；搭设模板；浇筑梁体；张拉预应力体系；安装斜撑杆；拆除模板及支架并施工下一跨；结构包括底板、顶板、内腹板、侧腹板和若干斜撑杆，内腹板的顶端与顶板底中轴线连接，内腹板的底端与底板顶中轴线连接，两道侧腹板分别垂直设置于所述底板的两侧，且侧腹板的顶端与顶板底连接；斜撑杆的一端倾斜支撑于所述侧腹板外侧，且斜撑杆的另一端向外延伸至顶板底并与顶板连接。通过上述方法浇筑成的简支梁相较于传统简支梁，可将跨度增大至60m，桥面宽度增大至22.8m，从而使得简支梁能够应用至更大跨度的铁路桥施工中，展现其施工成本低的优势。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种铁路四线大跨度桥简支梁及其施工方法。

背景技术

简支梁桥属于梁式桥，其形式上，简支梁不连续有间断，且每段简支梁都有两个桥墩做支承，且两个支承间的桥面需承受很大的弯矩力，故目前铁路简支梁的跨度一般为16m、24m、32m，桥面宽度一般为12.2或12.6m，导致简支梁式铁路桥无法适应跨度较大的工程，故而导致简支梁桥成本低的优势无法在大跨度工程上得不到体现，因此，亟需一种铁路四线大跨度桥简支梁及其施工方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明，目的在于提供一种铁路四线大跨度桥简支梁及其施工方法，简支梁的跨度能够达到60m，桥面宽度能够达到22.8m，能够有效的解决简支梁跨度小、桥面宽度小的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种铁路四线大跨度桥简支梁施工方法，包括如下步骤：

步骤S1：加固地基，平整地基并浇筑混凝土垫层；

步骤S2：搭设支架，在混凝土垫层上搭设支架并完成预压测试；

步骤S3：搭设模板，在支架上搭设模板完成钢筋的绑扎，并预设预应力体系；

步骤S4：浇筑梁体，依次浇筑底板、腹板和顶板；

步骤S5：张拉预应力体系，进行纵向和横向预应力筋张拉，并完成预应力管道压浆；

步骤S6：安装斜撑杆，进行斜撑杆的安装并向斜撑杆内压注混凝土；

步骤S7：拆除模板及支架并施工下一跨；

所述步骤四中，浇筑成的简支梁跨度达到60m，桥面宽度达到22.8m，桥面上可布置4条铁路线；

所述斜撑杆支撑于腹板外侧与顶板底，且腹板、顶板和斜撑杆构成一个三角稳定结构。为了解决上述技术问题，并实现相应技术效果，通过上述方法浇筑成的简支梁相较于传统简支梁，可将跨度增大至60m，桥面宽度增大至22.8m，从而使得简支梁能够应用至更大跨度的铁路桥施工中，展现其施工成本低的优势。

进一步的技术方案：

所述步骤S4中，顶板和底板间浇筑三道腹板，且所述腹板包括浇筑于所述底板中轴线的内腹板和浇筑于底板两侧的侧腹板，且简支梁两端为加厚段；

加厚段顶板的浇筑厚度为109.4cm，底板的浇筑厚度为120cm，加厚段内腹板和侧腹板的浇筑厚度均为160cm；

简支梁中段顶板的浇筑厚度为39.4cm，底板的浇筑厚度为36cm，简支梁中段内腹板的浇筑厚度为40cm，侧腹板的浇筑厚度为50cm。

进一步的：简支梁混凝土浇筑时按照先底板后腹板再顶板的顺序进行浇筑，在顶板浇筑模板上开设注浆孔，并从注浆孔向模板内注入C50混凝土，混凝土向下进入底板浇筑模板内并开始振捣，当底板混凝土浇筑完成后继续进行腹板浇筑与振捣，当腹板混凝土浇筑完成后继续进行顶板浇筑与振捣。

进一步的：所述步骤S2中，采用满堂碗扣式支架搭设起脚手架，并在脚手架顶用双U型钢做支撑主楞，用方木做支撑次楞，且桥墩顶部梁体用工字钢加方木进行支撑；

脚手架立杆的横向间距：顶板下方横向间距为5.4m，底板下方横向间距为1.2m，腹板下方为0.6m；

脚手架立杆的纵向间距：梁体两端加厚段及腹板下方纵向距离为0.6m，梁体其他位置下方纵向间距为1.2m。

进一步的：当支架搭设并验收合格后，在支架顶铺设一层1.5cm后的竹胶板，然后用混凝土预制块分级堆载的方式进行预压测试，具体方式如下：

在梁体底、1/4高度、1/2高度及3/4高度处设置标高观测点；

加载60％预压总荷载并静置1h，观察支架竖向和横向的变形值并记录；

加载至100％预压总荷载并静置1h，观察支架竖向和横向的变形值并记录；

记载至125％预压总荷载静置24h，且每个6h观测一次支架竖向和横向的变形值并记录,若相邻时间段内沉降差不超过2mm，则支架稳定，反之则不稳定。

进一步的：所述步骤S3具体步骤如下：

S31：在支架顶搭设底板浇筑模板并完成底板钢筋的绑扎；

S32：在底板钢筋基础上绑扎腹板钢筋并搭设腹板浇筑模板；

S33：在腹板钢筋基础上绑扎顶板钢筋并搭设顶板浇筑模板；

模板接缝处设置耐油橡胶密封条进行密封，且密封条与模板面平齐。

进一步的：所述步骤S3中，在模板搭设的同时进行预应力体系的预埋，所述预应力体系包括横向预应力体系和纵向预应力体系，预应力体系预埋具体步骤如下：

S34：纵向预应力管道和横向预应力管道的埋设；

S35：纵向预应力钢绞线和横向预应力钢绞线的布设；

其中，纵向预应力管道为直径100mm的圆形金属波纹管，横向预应力管道为70*19mm的矩形金属波纹管，且纵向预应力钢绞线和横向预应力钢绞线均为1×7-15.2-1860-GB/T5244-2014钢绞线。

进一步的：所述步骤S5中，当梁体混凝体强度达到设计值的90％，弹性模量达到100％，且养护时间超过10天方可进行预应力张拉，具体方法如下：

S51：进行纵向预应力张拉，且纵向预应力钢绞线分两次进行预应力张拉；

S52：进行横向预应力张力，且横向预应力钢绞线交错布置，并进行单端交替张拉；

S53：张拉完成后立即对锚垫板、夹片周围进行封锚处理，同时进行孔道串通检测，并对孔道串通进行封堵；

S54：封锚完毕待封锚水泥强度达10Mpa后进行压浆，采用全自动针孔辅助压浆设备进行压浆施工，且压浆时真空度维持在0.06～0.08Mpa。

进一步的：步骤S4中进行梁体浇筑前先预设斜撑杆锚板，当梁体混凝土达到设计强度值并完成预应力张拉后安装斜撑杆，所述斜撑杆的一端支撑于侧腹板的外侧，所述斜撑杆的另一端支撑于顶板底，且支撑位置位于顶板超出侧腹板部分的端部；

具体的斜撑杆安装方法：

S61：将斜撑杆焊接于预设斜撑杆锚板，并打磨焊缝；

S62：在斜撑杆下部开设灌浆口，在斜撑杆顶部开设排气口，并利用混凝土泵从下方灌浆口向斜撑杆内压注C50自密补偿收缩混凝土；

S63：带斜撑杆内混凝土强度达到设计强度的80％，切除灌浆口及排气口的外露部分，并将切割下的圆板补焊至开口处。

进一步的：所述步骤S1中，首先检测地基承载力，当承载力不小于200Kpa时平整场地，并浇筑20cm厚的C20混凝土垫层；

当承载力小于200Kpa时，用掺有3％水泥的稳定砂砾进行换填，且换填厚度不小于50cm。

一种大跨度铁路四线桥简支梁，包括底板、顶板、内腹板、侧腹板和若干斜撑杆，所述内腹板的顶端与顶板底中轴线连接，所述内腹板的底端与底板顶中轴线连接，两道所述侧腹板分别垂直设置于所述底板的两侧，且侧腹板的顶端与顶板底连接；

所述斜撑杆的一端倾斜支撑于所述侧腹板外侧，且所述斜撑杆的另一端向外延伸至顶板底并与顶板连接；

所述简支梁两端为加厚段，加厚段顶板厚度为109.4cm，底板厚度为120cm，加厚段内腹板和侧腹板厚度均为160cm；

简支梁中段顶板厚度为39.4cm，底板厚度为36cm，简支梁中段内腹板厚度为40cm，侧腹板厚度为50cm。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种铁路四线大跨度桥简支梁及其施工方法，通过上述方法浇筑成的简支梁相较于传统简支梁，可增大简支梁的跨度及桥面宽度，能够有效的解决简支梁跨度小、桥面宽度小的问题，从而使得简支梁能够应用至更大跨度的铁路桥施工中，展现其施工成本低的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：

图1为本发明施工流程图；

图2为实施例8中简支梁中段结构示意图；

图3为实施例8中简支梁加厚段结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-底板，2-顶板，3-内腹板，4-侧腹板，5-斜撑杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”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保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本发明一种大跨度铁路四线桥简支梁施工方法，包括如下步骤：

步骤S1：加固地基，平整地基并浇筑混凝土垫层；

步骤S2：搭设支架，在混凝土垫层上搭设支架并完成预压测试；

步骤S3：搭设模板，在支架上搭设模板完成钢筋的绑扎，并预设预应力体系；

步骤S4：浇筑梁体，依次浇筑底板、腹板和顶板；

步骤S5：张拉预应力体系，进行纵向和横向预应力筋张拉，并完成预应力管道压浆；

步骤S6：安装斜撑杆，进行斜撑杆的安装并向斜撑杆内压注混凝土；

步骤S7：拆除模板及支架并施工下一跨；

所述步骤四中，浇筑成的简支梁跨度达到60m，桥面宽度达到22.8m，桥面上可布置4条铁路线；

所述斜撑杆支撑于腹板外侧与顶板底，且腹板、顶板和斜撑杆构成一个三角稳定结构。本实施例中，以上述施工方法浇筑形成的简支梁跨度能够增大至60m，桥面宽度可增大至22.8m，不仅能够满足4条铁路线的布置需求，同时可实现简支梁在大跨度工程上的使用；其中，现浇简支梁结构结合斜撑杆的设置能够有效的增强简支梁的承载力，从而使其能够满足支撑需求。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上提供一种可实现的大跨度简支梁浇筑方法。

所述步骤S4中，顶板和底板间浇筑三道腹板，且所述腹板包括浇筑于所述底板中轴线的内腹板和浇筑于底板两侧的侧腹板，且简支梁两端为加厚段；加厚段顶板的浇筑厚度为109.4cm，底板的浇筑厚度为120cm，加厚段内腹板和侧腹板的浇筑厚度均为160cm；简支梁中段顶板的浇筑厚度为39.4cm，底板的浇筑厚度为36cm，简支梁中段内腹板的浇筑厚度为40cm，侧腹板的浇筑厚度为50cm。简支梁混凝土浇筑时按照先底板后腹板再顶板的顺序进行浇筑，在顶板浇筑模板上开设注浆孔，并从注浆孔向模板内注入C50混凝土，混凝土向下进入底板浇筑模板内并开始振捣，当底板混凝土浇筑完成后继续进行腹板浇筑与振捣，当腹板混凝土浇筑完成后继续进行顶板浇筑与振捣。本实施例中，当梁体钢筋及模板安装就位并检验合格后，即可开始浇筑梁体混凝土。由于梁体混凝土的浇筑量大，且采用的是高性能C50混凝土，为缩短灌注时间，施工时需采用混凝土输送泵将混凝土直接泵送至模板内完成梁体混凝土的浇筑。浇筑时优选采用水平分层一次浇筑成型的方式完成梁体浇筑，且在浇筑的同时进行振捣，提高混凝土的密实程度增强其强度保证梁体结构质量，且上方混凝土浇筑振捣施工完成，便不能在进行下方混凝土的振捣(如：腹板混凝土振捣完成后不得再对底板混凝土进行振捣)，避免上方混凝土下滑形成空洞而造成裂缝。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上提供一种支架搭设方法。

所述步骤S2中，采用满堂碗扣式支架搭设起脚手架，并在脚手架顶用双U型钢做支撑主楞，用方木做支撑次楞，且桥墩顶部梁体用工字钢加方木进行支撑；脚手架立杆的横向间距：顶板下方横向间距为5.4m，底板下方横向间距为1.2m，腹板下方为0.6m；脚手架立杆的纵向间距：梁体两端加厚段及腹板下方纵向距离为0.6m，梁体其他位置下方纵向间距为1.2m。当支架搭设并验收合格后，在支架顶铺设一层1.5cm后的竹胶板，然后用混凝土预制块分级堆载的方式进行预压测试，具体方式如下：在梁体底、1/4高度、1/2高度及3/4高度处设置标高观测点；加载60％预压总荷载并静置1h，观察支架竖向和横向的变形值并记录；加载至100％预压总荷载并静置1h，观察支架竖向和横向的变形值并记录；记载至125％预压总荷载静置24h，且每个6h观测一次支架竖向和横向的变形值并记录,若相邻时间段内沉降差不超过2mm，则支架稳定，反之则不稳定。本实施例中，优选采用大力神公司DURALOK新型加强型满堂碗扣式支架系统，以直径48.3mm，壁厚3.2mm的Q345B的低合金管做立柱，以配套的斜杆做剪刀撑在浇筑位置下方的地基上搭设起脚手架，然后再脚手架顶端下铺设一层双U型钢做主楞，并在双U型钢上铺设一层10*10cm的方木做次楞，如是便能够有效的在浇筑位置搭建起模板搭设所需的支架。支架搭设完成后再通过上述的预压测试方法来检验支架结构是否稳定，其中提到的预压总荷载取梁体自重+施工总载荷。堆载预压采用分级加载的方式进行，压载的先后顺序应按照混凝土的浇筑顺序进行(即先浇筑先压载)，且整个预压测试过程中需专人对压载数量进行核算，保证压载数量无误，同时认真记录每个加载段的变形数据，用于调整梁段底膜立模标高，控制梁体线形。同时，完成预压测试卸载后应在观察一次支架变化，并计算弹性变形(包括地基的弹性变形)作为预拱度设置的主要依据。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上提供一种模板搭设方法。

所述步骤S3具体步骤如下：

S31：在支架顶搭设底板浇筑模板并完成底板钢筋的绑扎；

S32：在底板钢筋基础上绑扎腹板钢筋并搭设腹板浇筑模板；

S33：在腹板钢筋基础上绑扎顶板钢筋并搭设顶板浇筑模板；

模板接缝处设置耐油橡胶密封条进行密封，且密封条与模板面平齐。本实施例中，依据上述步骤能够有效的搭设起用于梁体浇筑的模板，其中，所有模板均采用1.5cm的竹胶板，直接在支架顶方木上方铺设一层竹胶板作为底板浇筑模板的底，且当出现空隙时必须用木楔块顶紧，同时依据预压结果调整标高(下塞木楔块或垫钢板的方式完成标高调整)。同时还需设置端板和堵头板保证两端和孔道成形满足施工需求。

所述步骤S3中，在模板搭设的同时进行预应力体系的预埋，所述预应力体系包括横向预应力体系和纵向预应力体系，预应力体系预埋具体步骤如下：

S34：纵向预应力管道和横向预应力管道的埋设；

S35：纵向预应力钢绞线和横向预应力钢绞线的布设；

其中，纵向预应力管道为直径100mm的圆形金属波纹管，横向预应力管道为70*19mm的矩形金属波纹管，且纵向预应力钢绞线和横向预应力钢绞线均为1×7-15.2-1860-GB/T5244-2014钢绞线。依据上述方式进行预应力体系的预设，为后期预应力张拉做准备。

实施例5：

本实施例在实施例1的基础上提供一种预应力张拉方法。

所述步骤S5中，当梁体混凝体强度达到设计值的90％，弹性模量达到100％，且养护时间超过10天方可进行预应力张拉，具体方法如下：

S51：进行纵向预应力张拉，且纵向预应力钢绞线分两次进行预应力张拉；

S52：进行横向预应力张力，且横向预应力钢绞线交错布置，并进行单端交替张拉；

S53：张拉完成后立即对锚垫板、夹片周围进行封锚处理，同时进行孔道串通检测，并对孔道串通进行封堵；

S54：封锚完毕待封锚水泥强度达10Mpa后进行压浆，采用全自动针孔辅助压浆设备进行压浆施工，且压浆时真空度维持在0.06～0.08Mpa。本实施例中，预应力张拉以先纵向在横向的方式进行张拉；其中钢绞线下料时需考虑钢绞线长度、千斤顶型号、工具锚及穿束、张拉方式等。钢绞线采用砂轮机进行切割，且在切口20cm范围内用细铁丝进行绑扎，并且在梳直理顺后，每隔一米绑扎一道细铁丝，防止钢束松散或互相缠绕；钢绞线的下料时间优选安排在梁体混凝土浇筑完成后。封锚浇筑的水泥覆盖层厚度应不小于15mm，且封锚所用水泥优选为C50补偿收缩砼；封锚前需对锚穴进行凿毛处理，同时清洗端部及支撑板上的浮浆，外露的钢绞线用聚氨酯防水涂料进行涂刷，防止锈蚀；对锚圈与锚垫板间的交接缝用聚氨酯防水涂料进行防水处理，涂料厚度为1.5mm；锚穴内应按设计需求设置钢筋网，封锚钢筋严禁与预应力锚具，钢束连接或焊接；封锚砼初凝后进行保温、保湿养护。压浆时间最好保持在张拉完毕48h内；纵向预应力孔道应从底部开始压浆，且同一管道压浆作业需一次完成不可终端。

实施例6

本实施例在实施例1的基础上提供一种斜撑杆安装方法。

步骤S4中进行梁体浇筑前先预设斜撑杆锚板，当梁体混凝土达到设计强度值并完成预应力张拉后安装斜撑杆，所述斜撑杆的一端支撑于侧腹板的外侧，所述斜撑杆的另一端支撑于顶板底，且支撑位置位于顶板超出侧腹板部分的端部；

具体的斜撑杆安装方法：

S61：将斜撑杆焊接于预设斜撑杆锚板，并打磨焊缝；

S62：在斜撑杆下部开设灌浆口，在斜撑杆顶部开设排气口，并利用混凝土泵从下方灌浆口向斜撑杆内压注C50自密补偿收缩混凝土；

S63：带斜撑杆内混凝土强度达到设计强度的80％，切除灌浆口及排气口的外露部分，并将切割下的圆板补焊至开口处。本实施例中，斜撑杆优选Q335qD支撑的直径100mm的钢管，带梁体混凝土达到设计强度并完成预应力张力后，将斜撑杆焊接于预设的锚板，并焊缝打磨平顺，喷涂环氧富锌防锈底漆两道，云铁环氧中间漆一道；完成斜撑杆焊接后，在斜撑杆下部切割一个直径100mm的灌浆口，并连接灌浆设备，在斜撑杆上部切割一个直径100mm的排气口，然后再从灌浆口向斜撑杆内灌注水泥浆，此时内部的空气从上部的排气口排出便不会对注浆造成影响，且在灌浆完成后需对开设的灌浆口和排气口进行封堵。斜撑杆在焊接前需进行一次预处理，喷砂除锈等级应达到Sa2.5级，并喷涂20微米厚的无机硅酸底漆，斜撑杆焊接后对表面进行二次除锈，喷砂等级达到Sa3级，表面粗糙度Rz40～Rz80μm，然后喷涂两道环氧富锌防锈底漆(厚度100微米)，云铁环氧中间漆一道(厚度40微米)，氟碳面漆两道(厚度80微米)。

实施例7

本实施例在实施例1的基础上提供一种地基加固方法。

本实施例中，在进行地基加固之前，首先检测地基承载力，当承载力不小于200Kpa时平整场地，并浇筑20cm厚的C20混凝土垫层；当承载力小于200Kpa时，用掺有3％水泥的稳定砂砾进行换填，且换填厚度不小于50cm，然后再浇筑C20混凝土垫层。垫层在纵桥向约30m处设置一道1cm宽的横向伸缩缝，在伸缩缝内设置3个断面且每个断面设置两处沉降观测标，观测标0.5m范围内没有支架立杆；并在支架预压前、支架预压后、梁体浇筑前、梁体浇筑后、预应力张拉前、预应力张拉后进行沉降观测，若累计沉降量超过20mm，则需进行分析确定原因并制定相关措施后方可继续施工。

实施例8

如图2、图3所示，一种大跨度铁路四线桥简支梁，包括底板1、顶板2、内腹板3、侧腹板4和若干斜撑杆5，所述内腹板3的顶端与顶板2底中轴线连接，所述内腹板3的底端与底板1顶中轴线连接，两道所述侧腹板4分别垂直设置于所述底板1的两侧，且侧腹板4的顶端与顶板2底连接；

所述斜撑杆5的一端倾斜支撑于所述侧腹板4外侧，且所述斜撑杆5的另一端向外延伸至顶板2底并与顶板2连接；

所述简支梁两端为加厚段，加厚段顶板2厚度为109.4cm，底板1厚度为120cm，加厚段内腹板3和侧腹板4厚度均为160cm；

简支梁中段顶板2厚度为39.4cm，底板1厚度为36cm，简支梁中段内腹板3厚度为40cm，侧腹板4厚度为50cm。本实施例中，梁体的两侧均设置有16道斜撑杆5，梁端第一根斜撑杆5距梁端1.2m，第二根斜撑杆5距梁端4.1m，其与斜撑杆5均按照3.6m的间距进行均匀布置。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。