[发明专利]预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于交通运输桥涵工程领域，尤其涉及一种预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁及其施工方法。

背景技术

与普通混凝土箱梁相比，波形钢腹板组合梁采用了波形钢腹板代替混凝土腹板，可大幅降低自重。但是，波形钢腹板组合梁需预应力以确保跨中的刚度以及防止跨中下翼缘的混凝土板开裂，目前工程上主要采用体外预应力束，可体外预应力束的耐久性低，且容易发生疲劳，经过一定年限(20-30年)的使用后，可能出现腐蚀、断裂，埋下了该种结构的安全隐患，因此，制约了该结构的广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种结构简单、预制吊装工序简便、经济性能好的预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁，组合箱梁的跨中部位采用鱼腹梁段，鱼腹梁段下翼缘为混凝土翼缘，跨中鱼腹梁段的腹板采用波形钢腹板，支座梁段采用等高的混凝土箱梁，在跨中鱼腹梁段混凝土下翼缘-支座梁段混凝土箱梁腹板中张拉通长的体内预应力束。

跨中鱼腹梁段的下翼缘曲线采用圆曲线、抛物线或悬链线。

跨中梁高与梁跨径L之比控制在1/13-1/25之间。

组合箱梁支座梁段截面采用等高箱梁截面，等高箱梁截面与鱼腹梁段变高截面的交界处截面与开始设置波形钢腹板的截面距离大于梁跨径的1/20。

跨中波形钢腹板沿梁纵向的布置长度控制在梁跨径的1/2-3/4之间。

支座梁段的等高箱梁高度与跨中鱼腹梁段最大高度的比控制在1/2-2/3之间。

上述预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁的施工方法，包括以下步骤：

<1>预制波形钢腹板，按鱼腹腹板所需形状预制加工波形钢腹板及其上、下钢翼缘及剪力连接件；

<2>搭设箱梁混凝土模板，绑扎钢筋，并将预制波形钢腹板定位安装在混凝土模板上，在跨中鱼腹梁段混凝土下翼缘-支座梁段混凝土腹板中设置波纹管，波纹管端部设置在梁端腹板与顶板交界区域；

<3>浇筑混凝土，养护混凝土后张拉跨中鱼腹梁段混凝土下翼缘-支座梁段混凝土腹板中的通长预应力筋，形成鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁。

在开始设置波形钢腹板截面附近的腹板有平顺的过渡段，过渡段长度为L/20-L/30之间。

在支座区域的等高截面与鱼腹梁段变高截面的交界处截面设置混凝土横隔板。

在跨中鱼腹梁段设置混凝土横隔板，在波形钢腹板上焊接剪力钉用以连接；横隔板采用混凝土空洞横隔板，剪力钉在波形钢腹板上呈列垂直分布2-3列。

针对波形钢腹板梁体外预应力束耐久性低的技术难题，发明人设计一种预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁，箱梁的跨中部位采用鱼腹梁段，鱼腹梁段下翼缘为混凝土翼缘，跨中鱼腹梁段的腹板采用波形钢腹板，支座梁段采用等高的混凝土箱梁，在跨中鱼腹梁段混凝土下翼缘-支座梁段混凝土箱梁腹板中张拉通长的体内预应力束。预应力筋在梁端部的腹板与顶板交界部位锚固，跨中鱼腹梁段腹板采波形钢腹板可以大幅降低桥梁自重，利于预制、吊装，降低了梁体的造价；同时，跨中鱼腹梁段混凝土下翼缘-支座梁段混凝土箱梁腹板中张拉通长的体内预应力束，解决了波形钢腹板组合梁桥体外预应力耐久性低的问题。据此，发明人还建立了相应的施工方法，采用该法施工安全、方便、快捷。总之，本发明大幅提高了梁体的刚度，避免了波形钢腹板组合梁的预应力索的空气暴露，大幅提高了组合梁结构的耐久性与可靠性，清除了波形钢腹板组合梁大范围推广的一大障碍。

附图说明

图1是本发明预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁的立面布置示意图。

图2是本发明预制吊装鱼腹波形钢腹板体内预应力组合箱梁的立体示意图。

图3是应用1中的公路工程组合梁立面布置图。

图4是图3中的跨中横截面布置图。

图5是图3中的支座等截面横截面布置图。

图6是应用2中的铁路工程组合梁立面布置图。

图7是图6中的跨中横截面布置图。

图8是图6中的支座等截面横截面布置图。