[发明专利]一种预应力混凝土变截面箱梁桥及其施工方法

权利要求书

1.一种预应力混凝土变截面箱梁桥，包括桥墩（5）和构成箱梁箱室的顶板（4）、底板（1）及腹板（2），其特征在于，所述顶板（4）的上表面和下表面均粘贴有FRP结构（8）；

在跨中L/2截面至L/4截面区段内的所述腹板（2）的左表面和右表面均粘贴有FRP结构（8）；

在跨中L/2截面至L/4截面区段内的所述底板（1）的下表面粘贴有FRP结构（8）；

所述FRP结构（8）包括FRP方格布且每层所述FRP方格布的两个表面均粘贴有FRP短切毡，所述FRP方格布和所述FRP短切毡间通过粘结剂粘贴固化形成所述FRP结构（8）。

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述FRP结构（8）包括一层或者两层所述FRP方格布。

3.根据权利要求1所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述变截面箱梁桥的锯齿板外壁上均粘贴有所述FRP结构（8）。

4.根据权利要求3所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述桥墩（5）墩顶箱梁箱室的上半部分腹板（2）内壁上和横隔板的两侧表面上均粘贴有所述FRP结构（8）。

5.根据权利要求1所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述预应力混凝土变截面箱梁桥的桥面板上粘贴有所述FRP结构（8），且所述FRP结构（8）上表面上投刷粘结剂，所述粘结剂固化前其上依次铺筑两层厚均为3-4厘米的且骨料直径为10mm-13mm的沥青混凝土铺装层；或者所述粘结剂固化后其上直接浇筑一层6-8厘米厚的C50混凝土铺装层。

6.根据权利要求1所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述FRP结构（8）具体为GFRP结构。

7.根据权利要求4所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述桥墩（5）墩顶箱梁箱室的上半部分腹板（2）内壁上和横隔板的两侧表面上的FRP结构（8）均包括一层FRP方格布；

所述顶板（4）的上下表面、在跨中L/2截面至L/4截面区段内的所述腹板（2）的左右两侧表面和底板（1）的下表面以及锯齿板外壁上的FRP结构（8）均包括两层FRP方格布。

8.根据权利要求1所述的预应力混凝土变截面箱梁桥，其特征在于，所述粘结剂为环氧树脂胶。

9.一种预应力混凝土变截面箱梁桥的施工方法，其特征在于，包括步骤：

第一步：分两次浇筑墩顶箱梁，第一次浇筑下半部分墩顶箱梁，施工到墩顶箱梁的腹板高度的中点，预埋该段的腹板的沿桥高方向的竖向预应力和沿桥跨方向的纵向预应力，并且预埋墩顶横隔板（6）的沿桥高方向的竖向预应力和沿桥宽方向的横向预应力；第二次浇筑余下的上半部分箱梁，并且预埋该段的顶板（4）的沿桥跨方向的纵向预应力和沿桥宽方向的横向预应力，预埋腹板（2）的沿桥跨方向的纵向预应力，预埋墩顶横隔板（6）沿桥宽方向的横向预应力；

其中，第二次浇筑的上半部分墩顶箱梁的混凝土龄期为2至3天时张拉30%预应力以防止温度裂缝，采用单顶单束张拉，横隔板（6）的预应力按先横向预应力，再竖向预应力的顺序施工；腹板（2）预应力按先纵向预应力，再竖向预应力的顺序施工，混凝土龄期5至6天时张拉60%预应力，采用大吨位千斤顶群锚整索张拉；张拉60%预应力后，拆除内模，同时进行墩顶箱梁第二次浇筑的上半部分腹板（2）箱梁箱室内侧表面和横隔板（6）两侧表面及顶板（4）下表面粘贴FRP结构（8）的施工，然后同步完成顶板（4）上表面的FRP结构（8）的施工；混凝土龄期不小于9至10天，保证混凝土强度和弹性模量均大于设计值的80%时张拉100%预应力，采用大吨位千斤顶群锚整索张拉；

第二步：安装悬臂浇筑施工挂篮，在挂篮上完成第一个悬臂浇筑块件的混凝土浇筑施工，混凝土龄期2至3天时张拉30%预应力防止温度裂缝，预应力按先竖向预应力、再横向预应力、最后纵向预应力的顺序施工；混凝土龄期5至6天时张拉60%预应力，行走挂篮到第二个悬臂浇筑施工节段进行模板和钢筋工作，第一个悬臂浇筑块件混凝土龄期不小于9至10天，保证混凝土强度和弹性模量均大于设计值的80%时张拉100%预应力；完成第一个悬臂浇筑块件100%预应力张拉后，浇筑第二个悬臂浇筑施工节段的混凝土；

第二个悬臂浇筑施工节段的混凝土龄期2至3天时张拉30%预应力防止温度裂缝，预应力按先竖向预应力、再横向预应力、最后纵向预应力的顺序施工；混凝土龄期5至6天时张拉60%预应力，行走挂篮到第三个悬臂浇筑施工节段，利用内模系统支架后设的工作平台完成第一个悬臂浇筑块件的混凝土顶板（4）下表面FRP结构（8）的施工，同步完成顶板（4）上表面FRP结构（8）的施工；

完成第一个悬臂浇筑块件的混凝土顶板（4）上下两表面FRP结构（8）的施工后，进行第三个悬臂浇筑施工节段的模板和钢筋工作，第二个悬臂浇筑块件混凝土龄期不小于9至10天，可保证混凝土强度和弹性模量均大于设计值的80%时张拉100%预应力；完成第二个悬臂浇筑块件100%预应力张拉后，再浇筑第三个悬臂浇筑施工节段的混凝土；混凝土浇筑、预应力张拉到100%、完成FRP结构（8）的施工各差一个施工节段；按照先完成第一段顶板（4）上下两表面FRP结构（8）的施工、再完成第二段预应力张拉到100%的施工、最后完成第三段混凝土浇筑的顺序进行重复作业；

第三步：悬臂施工到L/4截面时，FRP结构（8）的施工分为顶板（4）上表面和下表面、腹板（2）左表面和右表面以及底板（1）下表面七个工作面的施工，进行顶板（4）上下两表面FRP结构（8）施工的同时，增加箱梁箱室的腹板（2）内侧表面的FRP结构（8）的施工、利用侧模系统支架后设的工作平台完成箱梁箱室的腹板（2）外侧表面FRP的施工，利用底模系统支架后设的工作平台完成底板（1）下表面FRP的施工工序，按照先完成第一段顶板（4）上表面和下表面、腹板（2）左表面和右表面以及底板（1）下表面FRP结构（8）的施工、再完成第二段预应力张拉到100%的施工、最后完成第三段混凝土浇筑的顺序进行重复作业；

其中以下程序重复作业：混凝土龄期2至3天时张拉30%预应力防止温度裂缝，预应力按先竖向预应力、再横向预应力、最后纵向预应力的顺序施工；混凝土龄期5至6天时张拉60%预应力，行走挂篮到下个悬臂浇筑施工节段进行模板和钢筋工作，上一个悬臂浇筑块件混凝土龄期不小于9至10天，可保证混凝土强度和弹性模量均大于设计的80%时张拉100%预应力；

第四步：悬臂施工完成后，利用挂篮进行中跨合拢段的施工，完成中跨锯齿块（3）FRP结构（8）的施工，混凝土龄期2至3天时张拉30%预应力，预应力按先竖向预应力、再横向预应力、最后纵向预应力的顺序施工，混凝土龄期5至6天时张拉60%预应力，拆除中跨合拢段内模系统，完成中跨合拢段的顶板（4）上下两表面、箱梁箱室的腹板内侧FRP结构（8）的施工；

第五步：利用悬臂施工挂篮继续进行边跨1到2个节段的悬臂浇筑施工，退回两边跨挂篮到靠近桥墩（5）处或拆除，同时利用内模系统支架后设的工作平台完成该段的顶板（4）上下两表面、箱梁箱室的腹板内侧FRP结构（8）的施工，利用侧模系统支架后设的工作平台完成该段的箱梁箱室的腹板外侧FRP结构（8）的施工，利用底模系统支架后设的工作平台完成底板（1）下表面FRP结构（8）的施工；

第六步：利用墩旁托架（7）浇筑两边跨合拢段的施工，完成两边跨段的锯齿块（3）FRP结构（8）的施工，混凝土龄期2至3天时张拉30%预应力防止温度裂缝，预应力按先竖向预应力、再横向预应力、最后纵向预应力的顺序施工，混凝土龄期5至6天时张拉60%预应力，拆除边跨合拢段内模系统，完成顶板（4）上下两表面、箱梁箱室的腹板内侧表面FRP结构（8）的施工；

第七步：对称退回中跨合拢段挂篮到靠近桥墩（5）处或拆除，同步完成底板（1）下表面、箱梁箱室的腹板外侧FRP结构（8）的施工，拆除边跨合拢段墩旁托架，同步完成底板（1）下表面、箱梁箱室的腹板外侧表面的FRP结构（8）的施工，完成中跨合拢段预应力张拉到100%的施工，进行边跨合拢段预应力张拉到100%的施工；

第八步：在全桥的桥面板即顶板4的FRP结构（8）上再粘贴包括一层FRP方格布的所述FRP结构（8），形成桥面板即顶板4上的FRP结构（8）包括两层FRP方格布；在所述FRP结构（8）上表面上投刷粘结剂，所述粘结剂固化前其上依次铺筑两层铺装层，所述铺装层为各层厚3-4厘米，且骨料直径为10mm-13mm的沥青混凝土铺装层；或者所述粘结剂固化后其上直接浇筑一层6-8厘米厚的C50混凝土铺装层。