[发明专利]下承式预应力钢桁-砼组合连续刚构桥及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程领域，特别涉及一种下承式预应力钢桁-砼组合连续刚构桥及施工方法。

背景技术

连续刚构桥是在T形刚构和连续梁两种建桥技术基础上发展起来的，均属梁式桥体系，其构形简单，对V形河谷具有较好的适应性，其主梁为受弯构件，主梁体连续、梁墩固结，既保持连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持T型刚构桥不设支座、不需转换体系的优点，便于悬臂施工，具有很大的抗弯和抗扭刚度，能满足特大跨径桥梁的受力要求。结构整体性能好、抗震能力强、桥体简洁明快，具有较好的使用性能。连续刚构桥采用的分节段悬臂浇注或悬臂拼装施工方法，对施工场地要求较低，工艺成熟、安全性较高，因而得到广泛的使用。

但是常规混凝土连续刚构桥存诸多难以克服的缺点，主要表现在：随着桥梁跨径的增加，主梁自重显著增大，极大限制了混凝土连续刚构桥向更大跨径桥梁发展的可能性；施工期长、施工环节多，混凝土材料性能不稳定和弯曲预应力长束施工偏差难以避免，导致混凝土后期的收缩、徐变和预应力损失难以把握，易使桥梁的设计理想状态与成桥后实际状态存在明显偏差，从而产生结构裂缝和长期挠度过大等病害；为解决上述问题，申请号为200910104675.X的中国专利申请公开了一种钢桁-砼组合连续刚构桥，该桥梁下部结构同普通砼连续刚构桥形式相同，上部结构则是由钢桁架梁和预制桥道板组合而成的钢混组合结构，并适时分期施加适量预应力，充分发挥了钢和砼两者的材料优势，使主梁自重相对于常规预应力砼梁显著降低，下部结构尺寸及地基承载力要求相应降低，能够适用于特大跨径连续刚构桥的建设。已公开的钢桁-砼组合连续刚构桥属上承式桥梁，适用于桥梁建筑高度无严格限定的条件。

但是，对于桥梁建筑高度严格受限，且同时又要满足桥下通航净空要求的条件下，已公开的钢桁-砼组合连续刚构桥很难适于在此条件下的特大跨径桥梁结构建设。为此，迫切需要开发一种新型的连续刚构桥，要求具有钢桁-砼组合连续刚构桥的全部优点，即自重较轻，施工显著简化，施工质量易控，结构受力明确合理；同时，具有较强的通用性，能够适用于在给定桥面标高条件下易于满足桥下通航净空要求和桥梁建筑高度严格受限的双重要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种下承式预应力钢桁-砼组合连续刚构桥及施工方法，要求具有钢桁-砼组合连续刚构桥的全部优点，即自重较轻，施工方便，质量易控，结构受力明确合理；同时，能够适用于在给定桥面标高条件下易于满足桥下通航净空要求和桥梁建筑高度严格受限的双重要求。

本发明的下承式预应力钢桁-砼组合连续刚构桥，包括主梁，所述主梁由纵向平行设置的钢桁架梁构成，钢桁架梁均设有上弦杆和下弦杆，相邻钢桁架梁的上弦杆之间以及下弦杆之间分别设有横向联系；

所述上弦杆和下弦杆均为空心结构；靠近桥墩承受负弯矩的主梁梁段中：钢桁架梁的上弦杆内部设有纵向预应力钢束，相邻钢桁架梁的下弦杆内和下弦杆之间现浇混凝土形成钢箱-混凝土组合结构；

相邻桥墩之间承受正弯矩的中跨主梁梁段中：钢桁架梁的上弦杆内灌注混凝土；相邻钢桁架梁的下弦杆之间采用钢桥面板固连；

混凝土底板与钢桥面板联结形成整体的桥面结构。

进一步，承受正弯矩的边跨主梁梁段中：钢桁架梁的上弦杆内灌注混凝土，相邻钢桁架梁的下弦杆之间的横向联系上铺设纵向可自由伸缩的先简支后连续的预应力混凝土桥道板；

进一步，内部设有纵向预应力钢束的上弦杆杆段内灌注混凝土；

进一步，混凝土底板与相邻钢桁架梁的下弦杆之间通过PBH剪力键连接；

进一步，相邻桥墩之间的钢桁架梁的上弦杆为由桥墩向中部逐渐变低的结构；桥墩外侧边跨的钢桁架梁的上弦杆为由桥墩向端部逐渐变低的结构；

进一步，混凝土底板厚度从桥墩沿主梁向两侧由厚逐渐变薄；上弦杆内的预应力钢束数量从桥墩沿主梁向两侧逐渐减少，所述下弦杆内和上弦杆内灌注的混凝土均为自密实微膨胀混凝土；

进一步，所述钢桁架梁上与桥墩对应的竖杆截面尺寸大于其它竖杆且其内灌注混凝土；

本发明还公开了一种下承式预应力钢桁-砼组合连续刚构桥施工方法，包括以下步骤：

A.靠近桥墩承受负弯矩的主梁梁段的施工步骤如下：

A1.完成桥墩结构施工，在桥墩顶部固定安装联结墩顶钢桁架梁节段；

A2.将预制好的钢桁架梁节段分别由墩顶钢桁架梁节段两端沿桥跨方向依次对称悬臂拼装至设定的钢桁架梁悬臂长度；

A3.在钢桁架梁的上弦杆内通过张拉预应力钢束对上弦杆施加预压应力；