專利名稱：內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋及其施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土木工程橋梁技術領域，更具體地說，涉及一種內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，以及其施工方法。
背景技術：
大跨預應力混凝土變截面箱梁橋是目前廣泛采用的橋型，以連續(xù)梁和連續(xù)剛構橋最為多見，常采用掛籃懸臂澆筑法施工。

圖1為現有技術中一種大跨預應力混凝土變截面箱梁橋的立面布置圖，為連續(xù)剛構橋，跨中梁高小于位于橋墩06處的支點梁高，底部為箱梁底板01，主梁下緣立面為坦拱形，橋梁采用分段掛籃懸臂現澆工藝施工。其包括跨中合攏段08、邊跨合攏段09、墩頂節(jié)段箱梁011和邊跨現澆段010及掛籃懸臂現澆部分，其中相鄰的跨中合攏段08之間為墩頂節(jié)段箱梁011及掛籃懸臂現澆部分，橋梁兩端為邊跨現澆段010。墩頂節(jié)段箱梁011采用墩頂托架現澆，以后采用掛籃懸臂現澆至跨中合攏段08和邊跨合攏段09側面處，邊跨現澆段010在支架上現澆完成，再進行邊跨合攏段09施工，最后進行跨中合攏段08的施工。如圖3至圖5所示，現有技術這種變截面箱梁橋目前常用的截面形式為單箱單室截面，由于縱向受力需要，梁高由跨中L/2截面向支點截面不斷加大，導致底板01下緣立面成拱形，由跨中向橋墩06處懸臂根部支點方向，箱室凈空加大，梁高加大，底板01逐漸加厚，腹板02在靠近支點截面亦局部加厚，底板01立面縱向為拱形，底板01拱形矢跨比(矢高/主跨跨徑)一般為1/20左右。用于錨固底板索05的鋸齒塊03設置在腹板02和底板01的結合轉角處，以簡短傳力路線。如圖13至圖16所示，現有技術中其鋼索縱向布置方式是頂板負彎矩索水平布置，錨固在靠近腹板02處，腹板索07下彎布置提供一定的向上的抗剪分力，跨中正彎矩底板索05下彎布置在底板01內，底板索05錨固在鋸齒塊03上，底板索05下彎布置，底板索05立面為與底板01 —致的拱形，矢跨比(矢高/底板索跨徑)一般亦為1/20左右。因此拱形的底板索05在受拉力時會產生向下的徑向力，錨固端遠離跨中的底板索05向下的徑向力大。當橋梁跨徑增大時，現有技術是采用增加梁高、加厚底板01、加厚腹板02、增加配置底板索05等措施，而增加梁高、增加配索，下彎底板索05的徑向合力進一步加大，這種構造不合理導致受力不利的問題，橋的跨徑越大這種問題越嚴重，制約著該類橋梁的發(fā)展。如圖6至圖12所示為了解決上述問題設計了一種橋梁即內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋(專利號ZL200610167317. X)，圖2為其立面布置圖，包括構成箱梁的底板01及腹板02，在變截面箱梁橋箱梁內設置一斜腿剛架結構，斜腿剛架結構由內置縱梁041和內置斜腿042組成；內置縱梁041設在箱梁內跨中底板01相應梁高位置，跨中L/2截面至3L/8截面附近區(qū)段底板01和內置縱梁041融為一體，內置縱梁041高度和跨中底板01厚度一致；內置斜腿042 —端與內置縱梁041連為一體,其兩側與腹板02連為一體，內置斜腿042和箱梁底板01平行布置，內置斜腿042和底板01徑向距離為支點總梁高H的1/4 1/5，內置斜腿042、箱梁底板01和腹板02均采用等截面，厚度均為40 60cm ；箱梁底板Ol下緣線形采用懸連線，凈矢跨比為1/7 1/9 ;跨中正彎矩底板索05沿內置縱梁041水平布置，在底板索05張拉錨固位置的內置縱梁041上設置鋸齒塊03，底板索05張拉錨固端在鋸齒塊03處彎起到箱內，底板索05的兩個錨固端對稱張拉并錨固在鋸齒塊03上?，F有專利技術“內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋及其施工方法”(專利號ZL200610167317.X)的主要缺陷或不足表現在(I)底板索05布置和采用懸臂施工法的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋的彎矩包絡圖(一般為拋物線形)不能完全吻合，存在一定偏差。(2)為降低邊跨墩高節(jié)省造價，提高主跨橋下凈空或克服跨中下撓，主跨一般設置雙向2%左右縱坡，在設置縱坡的橋梁上，為方便設計施工，一般內置縱梁041和橋面平行設置，底板索05布置在雙向2%左右縱坡上，底板索05存在部分向下的徑向力。(3)不能提供向上的分力，不能平衡二期恒載及車道荷載向下作用力。(4)未提供消除或減小二期恒載引起主梁下撓變形的控制方法，主跨合攏后變形不易控制。(5)在主跨設置雙向縱坡的橋梁上，底板索05向下的徑向力、一期及二期恒載、車道荷載均向下，加劇混凝土收縮徐變效應，導致跨中運營期一定的持續(xù)下撓。(6)內置斜腿042和箱梁底板01平行布置，內置斜腿042和底板01徑向距離為支點總梁高H的1/4 1/5，大跨徑橋梁內置縱梁041和內置斜腿042間距過大，超過5至6米，腹板02穩(wěn)定性和箱梁抗扭能力欠佳。除此之外，現有技術采用懸臂施工法的大跨預應力混凝土變截面箱梁橋主梁合攏后的后續(xù)施工工作有以下特點現有技術大跨預應力混凝土變截面箱梁橋的箱梁合攏后進行厚10厘米左右現澆調平混凝土施工、厚10厘米左右浙青混凝土鋪裝施工、人行道、欄桿或防撞護欄施工。厚10厘米左右現澆調平混凝土、厚10厘米左右浙青混凝土鋪裝、人行道、欄桿或防撞護欄重量一般稱為二期恒載。二期恒載施工階段，底板索05 —般張拉完成。二期恒載一般采用混凝土材料，部分橋梁欄桿采用鋼結構，自重均較大。下表列出了二期恒載和公路設計車道荷載的比例關系。二期恒載一般為公路設計車道荷載的2倍左右，消除或減小二期恒載引起主梁下撓變形的影響對提高通行能力、減小施工控制難度意義重大。
權利要求
1.一種內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，包括構成箱梁的底板(I)及腹板(2)，其特征在于，變截面箱梁橋箱內設置有一斜腿剛架結構，所述斜腿剛架結構包括內置縱梁(41)和內置斜腿(42)，所述內置縱梁(41)由跨中向橋墩(6)方向沿箱梁縱向向上傾斜或彎起設置，在跨中L/2截面至3L/8截面區(qū)段，所述的內置縱梁(41)和底板(I)融為一體，其余部分內置縱梁(41)與底板(I)分尚； 所述內置斜腿(42)—端與所述內置縱梁(41)連接，另一端與所述橋墩(6)連接，其與內置縱梁(41)連接的一端高于與橋墩(6)連接的一端，且所述內置斜腿(42)與橋墩(6)連接的一端的截面位于所述內置縱梁(41)與底板(I)區(qū)間梁高的中間并與橋墩(6)的橫隔板相連接，所述內置斜腿(42)在L/4截面處箱梁高度的中間部位與所述內置縱梁(41)連接； 跨中正彎矩底板索(5)沿內置縱梁(41)上彎布置，所述內置縱梁(41)上所述底板索(5)張拉錨固位置上設置有鋸齒塊(3)，底板索(5)張拉錨固端在鋸齒塊(3)處彎起到箱內，底板索(5)在兩個張拉錨固端對稱張拉并錨固在鋸齒塊(3)上。
2.根據權利要求1所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述內置縱梁(41)在跨中合攏段施工節(jié)段為水平布置段，與所述底板(I)分離的分離段向上傾斜布置成斜直線或者曲線，當所述分離段呈曲線向上傾斜時，其錨固點位于同一斜直線上，所述底板索(5)上彎傾斜的傾斜坡率通過所述底板索(5)提供的向上分力能抵消箱梁合攏后期現澆的調平混凝土厚10厘米、浙青混凝土鋪裝厚10厘米、人行道、欄桿或防撞護欄重量和50%公路設計車道荷載合計計算確定，且所述內置縱梁(41)的水平布置段與上彎的分離段之間設置有曲線過渡段。
3.根據權利要求1所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述的內置縱梁(41)靠近橋墩(6)側的最后一個鋸齒塊(3)處水平布置，并延伸到橋墩(6)處，內置斜腿(42)在橋墩處設置有墩頂水平段，內置縱梁(41)和內置斜腿(42)均穿過墩頂橫隔板分別與相鄰跨的內置縱梁(41)和內置斜腿(42)連為一體，內置縱梁(41)的墩頂水平段和橋跨傾斜或上彎段間設置曲線過渡段。
4.根據權利要求1所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述內置縱梁(41)的主跨部分的表面向下凹陷呈凹形拋物線形表面，所述內置縱梁(41)的上部表面向上凸起設置呈凸形拋物線形表面且與所述橋墩的墩頂水平段相連，所述內置縱梁(41)下部與跨中合攏段施工節(jié)段的水平段的底板(I)融為一體。
5.根據權利要求1-4所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述內置縱梁(41)和內置斜腿(42)的橫向構造鋼筋在腹板(2)處彎起并和所述腹板(2)的豎向鋼筋焊接牢固或搭接，當采用搭接時，所述內置縱梁(41)和內置斜腿(42)的橫向構造鋼筋在腹板(2)處彎起，并保證在腹板(2)內的錨固長度為鋼筋直徑的40倍以上。
6.根據權利要求5所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，在底板索(5)布置區(qū)段的內置縱梁(41)上的各施工段設置一道橫向加強肋。
7.根據權利要求6所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，其特征在于，所述橫向加強肋上施加有橫向預應力，橫向預應力可采用在箱外兩端張拉，或采用一端錨固在腹板(2)處混凝土內，另一端彎起到箱內張拉，橫向加強肋上施加的橫向預應力施工要早于縱向底板索(5)的張拉施工。
8.一種內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋施工方法，其特征在于，橋梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，施工時內置縱梁(41)、內置斜腿(42)和箱梁節(jié)段一起懸臂現澆，或內置縱梁(41)和內置斜腿(42 )推遲一個施工階段，在箱內支架或吊架上現澆。
9.根據權利要求8所述的內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋施工方法，其特征在于，底板索(5)的張拉根據跨中標高的變化分多批分階段進行施工；箱梁合攏后張拉40%，后期現澆的調平混凝土厚10厘米完成后張拉20%，人行道、欄桿或防撞護欄完成后張拉20%，浙青混凝土鋪裝厚10厘米完成后張拉20% ;當不設置調平混凝土時，箱梁合攏后張拉40%，人行道、欄桿或防撞護欄完成后張拉30%，浙青混凝土鋪裝厚10厘米完成后張拉30% ;施工時根據跨中截面測量標高進行上彎底板索(5)張拉過程的動態(tài)調整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋，包括構成箱梁的底板及腹板，變截面箱梁橋箱內設置有一斜腿剛架結構，所述斜腿剛架結構包括內置縱梁和內置斜腿，其內置縱梁由跨中向橋墩方向沿箱梁縱向向上傾斜或彎起設置，在跨中至3L/8截面區(qū)段，內置縱梁和底板融為一體，其余部分分離，跨中正彎矩底板索沿內置縱梁上彎布置，所述內置縱梁上所述底板索張拉錨固位置上設置有鋸齒塊，底板索張拉錨固端在鋸齒塊處彎起到在箱內，底板索在兩個張拉錨固端對稱張拉并錨固在鋸齒塊上。底板索向上的徑向力消除或減小二期恒載引起主梁下撓變形影響，箱梁構造受力合理。本發(fā)明還提供了一種內置斜腿剛架預應力混凝土變截面箱梁橋的施工方法。
文檔編號E01D2/04GK103015304SQ20131000764
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權日2013年1月9日
發(fā)明者吳國松, 胡嘉鴻 申請人:重慶交通大學, 重慶國通土木工程技術有限公司