[发明专利]预应力钢束连接的预制小箱梁式隐盖梁及其施工方法

说明书

本发明公开了一种预应力钢束连接的预制小箱梁式隐盖梁及其施工方法。预制小箱梁式隐盖梁包括预制小箱梁、现浇隐式盖梁及预应力体系，预制小箱梁的端头与现浇隐式盖梁之间具有呈多突式齿块咬合的预制‑现浇界面，预应力体系包括体内预应力体系以及体外预应力体系；体内预应力体系包括若干根体内预应力钢束，各体内预应力钢束的锚固点均设置于预制小箱梁的腹板端部并沿着预制小箱梁的腹板高度方向分布；体外预应力体系包括若干根体外预应力钢束；各体外预应力钢束与预制小箱梁的腹板之间存在倾角α。由此可知，本发明可以提升高架整体高度，满足桥梁局部净空不足，并有效地解决了预制小箱梁与现浇现浇隐式盖梁之间的承载力、变形及耐久性问题。

技术领域

本发明公开了一种预应力钢束连接的预制小箱梁式隐盖梁及其施工方法，属于土木工程设计领域。

背景技术

在国家战略引导、社会及产业发展需求的推动下，桥梁建造技术正朝着装配化、工业化、标准化的方向发展。在城市快速路高架建设中，预制装配式结构逐渐替代现浇结构。一方面，同等跨径下，预制小箱梁的混凝土用量仅为现浇箱梁的50%；在软土地区，预制小箱梁方案的建设成本不到现浇箱梁的75%（下部结构工程量减少，现场地基处理费用取消）（预制小箱梁式的城市高架每平米概算指标约4439元/m2，现浇箱梁每平米概算指标约5944元／m2），具有显著的经济效益（以宁波市为例，2011年竣工的机场路高架，主线上部结构均采用现浇箱梁结构；2015年竣工的南环、北环高架，上部结构75%采用预制小箱梁结构或预制空心板梁，仅曲线段、变宽段、匝道衔接段采用现浇箱梁；2017年启动的机场路高架南延、2018年启动的西洪大桥连接线工程及环城南路西延工程，全线95%采用预制小箱梁（曲线段、变宽段、匝道衔接段均为预制结构），仅通行净空受限段采用现浇箱梁）；另一方面，预制小箱梁采用工厂化制造，现场安装的模式，在施工工期、质量控制方面具有显著的优势（工厂制作可以与现场其他结构施工同步，节省工期；工厂采用流水线、标准化作业，较现场作业更容易把控质量）。

然而，预制小箱梁在通行净空方面存在明显的劣势，原因在于常规预制混凝土梁（预制小箱梁）架设在盖梁上，其具体构造参见附图1。当桥面标高一定时，预制混凝土梁方案所需占用净空（预制小箱梁高度+盖梁高度）大于现浇箱梁，故当桥面道路线型确定且桥梁净空受限时，即无法采用预制混凝土梁式体系（除非调整桥面标高，但会影响整个工程道路线型）。

常规的预制混凝土梁结构，在预制小箱梁间设有1道25cm宽的湿接缝，参见附图2。尽管湿接缝与预制小箱梁间无有效的连接，湿接缝位于支座范围内，支座反力呈45°扩散时，大部分反力扩散区位于预制小箱梁区域，故对于常规的预制混凝土梁结构来讲，湿接缝的作用并不用于承担荷载。相反地，对于常规的预制混凝土梁结构来讲，其桥跨部分与横梁部分采用一次浇筑成型，依据大量破坏性试验数据显示，按规范要求设计时，支点附近剪切破坏呈斜截面，故需要依靠密布的箍筋来抑制裂缝开展，参见附图3。

《预制小箱梁中隐盖梁设计关键技术研究》（城市道桥与防洪，2020年第10期）报道了一种预制小箱梁式隐盖梁结构体系，通过有限元分析计算表明，该体系在各类荷载工况下，存在0.42MPa的拉应力，故结构体系需按A类预应力混凝土构件设计。据调查，目前国内城市高架通常按“全预应力混凝土构件”设计，当采用隐式盖梁体系代替现浇箱梁体系时，结构体系的安全状态不应调整。此外，在宁波北环高架建设期间，部分匝道采用基于预制空心板梁的隐式盖梁体系，与上述文献采用相类似的设计方法，在高架运营5年后，隐盖梁接缝区域出现了普遍的竖向裂缝。换言之，如何加强隐盖梁接缝区域承载力，提高隐盖梁接缝区域耐久性，是当前隐式盖梁结构体系在设计阶段必须要加以解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种预应力钢束连接的预制小箱梁式隐盖梁，以提升高架整体高度，满足桥梁局部净空不足，并有效地解决了预制小箱梁与现浇隐式盖梁之间的承载力、变形及耐久性问题。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：