可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，在置有底板預(yù)應(yīng)力鋼筋段的底板上部沿順橋向有間隔設(shè)置的底板加厚橫梁，在底板的底面有與底板加厚橫梁上下對(duì)應(yīng)的鋼板；在底板加厚橫梁和底板中有由精軋螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋伸出底板加厚橫梁的上端和伸出鋼板的下端分別由螺母固定。施工時(shí)，用旋擰豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，并按計(jì)算值控制豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的伸長(zhǎng)量。該主梁底板通過(guò)底板加厚橫梁使底板剛度增強(qiáng)；用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋抵消張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)底板的徑向力，二者結(jié)合，可有效防止施工中和橋梁投入運(yùn)營(yíng)后主梁底板發(fā)生崩裂。
【專利說(shuō)明】
可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及公路橋梁，特別是一種可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié) 構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 本實(shí)用新型所述寬幅箱梁橋是指底板平均厚度(主梁跨中處底板厚度與主梁根部 處底板厚度之和的平均值)為底板寬度的1/50~1/20的單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋和 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。
[0003] 這種寬幅箱梁橋的主梁因下述原因?qū)е缕涞装逶谑┕ぶ泻蜆蛄和度脒\(yùn)營(yíng)后易發(fā) 生朋裂：
[0004] 主梁在跨中和邊支點(diǎn)處高度較小，在中支點(diǎn)處高度較大，中支點(diǎn)處的梁高一般以 拋物線形式向跨中和邊支點(diǎn)處的梁高過(guò)渡，使底板形成曲面(見(jiàn)圖1)。底板預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 于底板內(nèi)，其立面上的布置形狀與底板相似，也呈曲線形。曲線形的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋以張拉 力^張拉后會(huì)對(duì)底板產(chǎn)生徑向力(見(jiàn)圖2)，因底板平均厚度與底板寬度之比過(guò)小，底板的長(zhǎng) 細(xì)比過(guò)大，使底板剛度不足，在底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的徑向力作用下，底板容易發(fā)生崩裂。
[0005] 防止寬幅箱梁橋底板崩裂的傳統(tǒng)方法，是在底板設(shè)置防崩鋼筋。該方法存在的問(wèn) 題是:一是防崩鋼筋的設(shè)計(jì)缺乏依據(jù)，包括防崩鋼筋是否設(shè)置、設(shè)置的間距、所用防崩鋼筋 的鋼筋等級(jí)和直徑等均無(wú)直接規(guī)定;二是施工中防崩鋼筋難以完全扣住底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的 波紋管，不易發(fā)揮作用;三是不能解決底板自身剛度不足的問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 針對(duì)上述防止寬幅箱梁橋底板崩裂的傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是 提供一種可有效防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)。
[0007] 本實(shí)用新型提供的可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，在置有底板預(yù)應(yīng) 力鋼筋段的底板上部沿順橋向有間隔設(shè)置的底板加厚橫梁，在底板的底面有與底板加厚橫 梁上下對(duì)應(yīng)的鋼板，底板加厚橫梁的頂面和鋼板的底面呈水平狀態(tài);在底板加厚橫梁和底 板中有間隔分布、上下對(duì)應(yīng)的孔道，孔道中穿有由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，豎 向預(yù)應(yīng)力鋼筋伸出底板加厚橫梁的上端和伸出鋼板的下端分別由螺母固定。
[0008]所述底板加厚橫梁沿順橋向的相互間距sv的取值范圍為：150cm< sv< 300cm;底板 加厚橫梁的中心高度d2的取值范圍為：d2 < (K/10-dj)，式中K為底板寬度，dj為 底板平均厚度。
[0009] 上述寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)的施工方法包括以下步驟：
[0010] 步驟1、澆筑主梁
[0011] 按設(shè)計(jì)架設(shè)模板和綁扎鋼筋(包括主梁和底板加厚橫梁的鋼筋)后，澆筑主梁及底 板加厚橫梁的混凝土，同時(shí)在底板的底面預(yù)埋鋼板，在底板加厚橫梁和底板中預(yù)留上下對(duì) 應(yīng)的孔道，鋼板中預(yù)留與該孔道對(duì)應(yīng)的鉆孔；
[0012] 步驟2、安裝和張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0013] 待步驟1的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋逐根穿過(guò)底板加 厚橫梁和底板中預(yù)留的孔道及鋼板的鉆孔，利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母將豎向預(yù)應(yīng)力 鋼筋的上端固定在底板加厚橫梁的上部(螺母與底板加厚橫梁之間放鋼墊圈）；用手指旋擰 豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端的螺母，使其與鋼板表面貼緊，以手指用正常力不能繼續(xù)旋擰豎向預(yù) 應(yīng)力鋼筋時(shí)其下端伸出螺母的長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，用旋擰工具繼續(xù)旋擰豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端的螺 母的方式對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，同時(shí)測(cè)量豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端伸出螺母長(zhǎng)度的增加 值，將該增加值定義為豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量，待豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量達(dá)到限 定值△時(shí)停止張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋；
[0014] 限宙倌Δ桉下式龍得：
[0015]
[0016] 式中
[0017] σ?η:底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力(MPa)，
[0018] Ap:底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的總截面面積(mm2)，
[0019] sv:底板加厚橫梁沿順橋向的相互間距(m)，
[0020] η:在同一底板加厚橫梁上的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋肢數(shù)，
[0021] r:底板的圓曲線半徑(m)，當(dāng)為其它曲線形式時(shí)，按照^ = 計(jì)算取用，其 中1為曲線弦長(zhǎng)，β為曲線矢高f與弦長(zhǎng)1之比，
[0022] Es:豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋(5)的彈性模量(MPa)，
[0023] APV:單肢豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積(mm2)，
[0024] di:底板厚度(mm)，
[0025] d2:底板加厚橫梁的中心高度(mm);
[0026] 步驟3、張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0027]所有豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋全部張拉完畢后，張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋，完成寬幅箱梁橋主 梁底板結(jié)構(gòu)施工。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0029] (1)通過(guò)底板加厚橫梁使底板的剛度增強(qiáng);通過(guò)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋可抵消張拉底板 預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)底板的徑向力，二者結(jié)合，可有效防止底板在張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)和橋梁 投入運(yùn)營(yíng)后發(fā)生崩裂。
[0030] (2)張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，按照計(jì)算公式計(jì)算出的限定值△控制豎向預(yù)應(yīng)力鋼 筋張拉伸長(zhǎng)量，可使豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力恰好抵消底板預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的徑向 力，起到有效防止底板發(fā)生崩裂的作用，又不會(huì)因過(guò)度張拉對(duì)底板結(jié)構(gòu)造成損害。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為本實(shí)用新型寬幅箱梁橋主梁的側(cè)視圖；
[0032]圖2為底板預(yù)應(yīng)力鋼筋徑向力示意圖；
[0033]圖3為底板曲線弦長(zhǎng)1與矢高f示意圖；
[0034] 圖4為沿主梁縱向局部剖視圖；
[0035] 圖5為圖4中A-A斷面圖；
[0036]圖6為圖4中部B放大圖。
[0037]圖中：1_主梁，2-底板，3-底板預(yù)應(yīng)力鋼筋，4-鋼墊圈，5-豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，6-底板 加厚橫梁，7-孔道，8-鋼板，9-螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]如圖1所示，本實(shí)施例可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋， 其底板2為曲面，置于底板內(nèi)的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋3也呈曲線形。寬幅箱梁橋的主梁1的跨度為 90m，跨中梁高2.2m，中支點(diǎn)處梁高5.5m。底板寬度K= 1200cm;底板厚度在跨中KZ處為25cm， 底板厚度在主梁根部GB處為50cm，底板平均厚度dj = 37.5cm，為底板寬度的1/32,屬于寬幅 箱梁橋。置有底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的底板厚度由25 · 0cm漸增至37 · 0cm 〇
[0040] 如圖3所示，跨中底板曲線弦長(zhǎng)1 = 84.0m，由跨中和中支點(diǎn)處的梁高可得，矢高f = 5.5-2.2 = 3.3m，求得底板的圓曲線半徑
[0041]
[0042]如圖4所示，在底板上共布置有16孔底板預(yù)應(yīng)力鋼筋，單個(gè)孔道的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋 的截面面積為2919mm2,16孔底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的總截面面積為Ap = 46704mm2,底板預(yù)應(yīng)力鋼 筋的設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力〇_=1395MPa(圖2所示底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力^與其對(duì)應(yīng)）。
[0043]如圖2所示，曲線形的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋以張拉力^張拉后會(huì)對(duì)底板產(chǎn)生徑向力。因 底板平均厚度與底板寬度之比過(guò)小，底板的長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，使底板剛度不足，施工中和橋梁投 入運(yùn)營(yíng)后，在張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的徑向力作用下，底板容易發(fā)生崩裂變形。
[0044]如圖4、圖5和圖6所示，為防止底板發(fā)生崩裂，在底板上部澆筑沿橋縱向相互間距 Sv= 2.5m的底板加厚橫梁6，底板加厚橫梁截面呈類梯形，底板加厚橫梁中心高度d2 = 55cm， 澆筑時(shí)，在底板的底面預(yù)埋厚20mm、寬10cm的Q235C型鋼板8,并使底板加厚橫梁的頂面及鋼 板的底面呈水平狀態(tài)。在底板加厚橫梁和底板中利用金屬波紋管預(yù)留相互間距3200mm、 4400mm、3200mm的4個(gè)孔道7,其中兩側(cè)的孔道位于底板加厚橫梁的兩端，在鋼板中加工出與 該孔道對(duì)應(yīng)的鉆孔;用直徑為18mm的PSB785精乳螺紋鋼筋作為豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋5(其彈性模 量E s = 2.0 X 105Mpa，單肢豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積APV = 254.4mm2)，分別穿過(guò)底板加厚橫 梁和底板中的孔道及鋼板中的鉆孔，其伸出底板加厚橫梁的上端和伸出鋼板的下端分別用 螺母9固定，同一底板加厚橫梁上的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋肢數(shù)η = 4。
[0045]上述結(jié)構(gòu)的主梁按以下步驟施工：
[0046] 步驟1、澆筑主梁
[0047]按設(shè)計(jì)架設(shè)模板和綁扎鋼筋后，澆筑主梁及底板加厚橫梁的混凝土，同時(shí)在底板 的底面預(yù)埋所述鋼板，在底板加厚橫梁和底板中預(yù)留所述孔道，在鋼板中加工出與該孔道 對(duì)應(yīng)的鉆孔；
[0048]步驟2、安裝和張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0049] 待步驟1的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過(guò)底板加厚橫 梁和底板中預(yù)留的孔道及鋼板的鉆孔，利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母和鋼墊圈4將豎向 預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在底板加厚橫梁上部，用手指旋擰豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端的螺母，使 其與鋼板表面貼緊，當(dāng)手指用正常力不能繼續(xù)旋擰豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，以此時(shí)豎向預(yù)應(yīng)力 鋼筋下端伸出螺母的長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，用旋擰工具繼續(xù)旋擰豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端的螺母的方式 對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，同時(shí)用精度為0.01mm的數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下 端伸出螺母長(zhǎng)度的增加值，將該增加值定義為豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量，待豎向預(yù)應(yīng)力 鋼筋張拉伸長(zhǎng)量達(dá)到其限定值A(chǔ)時(shí)停止張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。
[0050] 以圖4所示的一段底板為例，對(duì)應(yīng)該段底板有1#~11#共11個(gè)底板加厚橫梁，每個(gè) 底板加厚橫梁上有4根豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋（如圖5所示），將對(duì)應(yīng)1#~11#底板加厚橫梁的底板 厚度cU代入下式中：
[0051]
[0052] 計(jì)算出對(duì)應(yīng)的1#~11#底板加厚橫梁上的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量限定值Δ如 下表： 「00531
[0054]對(duì)該段底板的1#~11#底板加厚橫梁上的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋分別按表中所列限定值 A進(jìn)行張拉;對(duì)底板其它底板加厚橫梁上的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋按同樣方法計(jì)算△值，并按△ 值進(jìn)行張拉。
[0055]步驟3、張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0056] 所有豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋全部張拉完畢后，張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋，完成寬幅箱梁橋主 梁底板結(jié)構(gòu)施工。
[0057] 施工中，底板在張拉底板預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)未發(fā)生崩裂現(xiàn)象;橋梁投入運(yùn)營(yíng)后，經(jīng)一年 時(shí)間考驗(yàn)，底板亦未發(fā)生崩裂，證明本實(shí)用新型效果良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，其特征在于:在置有底板預(yù)應(yīng)力 鋼筋(3)段的底板(2)上部沿順橋向有間隔設(shè)置的底板加厚橫梁(6)，在底板的底面有與底 板加厚橫梁上下對(duì)應(yīng)的鋼板(8)，底板加厚橫梁的頂面和鋼板的底面呈水平狀態(tài);在底板加 厚橫梁和底板中有間隔分布、上下對(duì)應(yīng)的孔道(7)，孔道中穿有由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向 預(yù)應(yīng)力鋼筋(5)，豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋伸出底板加厚橫梁的上端和伸出鋼板的下端分別由螺母 (9)固定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可防止底板崩裂的寬幅箱梁橋主梁底板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所 述底板加厚橫梁(6)沿順橋向的相互間距S v的取值范圍為：150cm < Sv < 300cm;底板加厚橫 梁的中心高度d2的取值范圍為：（K/15-d j )< d2 < (K/10-d j)，式中K為底板寬度，d j為底板平 均厚度。
【文檔編號(hào)】E01D21/00GK205474787SQ201620296329
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】薛興偉, 包龍生, 宋福春
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)建筑大學(xué)