一种自锚式悬索桥钢-混结合段及其施工方法与流程

一种自锚式悬索桥钢
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混结合段及其施工方法
技术领域
1.本发明属于桥梁施工技术领域，特别涉及一种自锚式悬索桥钢
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混结合段及其施工方法，主要应用于公路、铁路、轨道、市政桥梁结构中。


背景技术：

2.悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。根据锚碇固定位置的不同可分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。自锚式悬索桥与地锚式悬索桥相比，取消了庞大的锚碇，降低了对地基的要求，可以适用于地质条件较差的地区，近几年国内外相继修建了多座自锚式悬索桥。
3.混凝土结构桥梁造价低，但自重大、桥梁跨度小且施工周期长；钢结构桥梁则具有自重轻，强度高、用钢量大、造价高的特点，因此，自锚式悬索桥主体结构一般采用钢箱梁结构，而锚跨连续梁采用混凝土箱梁结构，在中间需设置钢
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混结合段，使钢结构和混凝土结构有效连接，例如中国专利文献，公开号为cn110835884a，公开了一种用于大跨径自锚式悬索桥的有格室钢
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混结合段结构，所述变高度加劲段设有底板，所述钢
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混结合段结构依次包括混凝土横梁段、钢格室段、钢梁加劲变高段和钢梁加劲等高段。中国专利文献，授权公告号为cn208105015u，公开了一种用于钢
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混结合梁的界面锚固结构，在所述钢梁的上翼缘上焊接有高强螺栓，所述混凝土桥面板在对应于所述高强螺栓的位置处预留有阶梯形圆孔，所述阶梯形圆孔的顶部开口露出于所述混凝土桥面板的表面，所述阶梯形圆孔的底部开口与所述钢梁的上翼缘相接触，所述阶梯形圆孔的孔径大于所述高强螺栓的直径，所述高强螺栓插装于所述阶梯形圆孔之中，所述阶梯形圆孔内灌注有砂浆使所述钢梁和所述混凝土桥面板锚固连接。
4.这种钢
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混结合段能充分发挥不同材料的受力性能，减轻桥梁上部结构的重量、改善结构的受力，进而增大桥梁的跨越能力，提高桥梁的经济性；因此，针对自锚式悬索桥使用的钢
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混结合段的结应不断深入研究及进一步改进以提高整个悬索桥的性能。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种自锚式悬索桥钢
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混结合段及其施工方法；为达到上述目的所采取的技术方案是：一种自锚式悬索桥钢
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混结合段，包括混凝土梁段和钢梁段，所述混凝土梁段和钢梁段之间通过钢
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混连接机构和张拉机构相连接，所述的连接机构包含界面承压板和钢结构外伸钢板上焊接的栓钉剪力键；所述张拉机构包括设置在混凝土梁段内的预应力混凝土区域，在预应力混凝土区域与钢梁段之间设有多根张拉预应力筋进行张拉连接。
6.优选的，多根张拉预应力筋分为上组筋、中组筋和下组筋，其中上组筋、中组筋和下组筋均包括多个张拉预应力筋，所述上组筋位于混凝土梁段和钢梁段的顶部位置，中组筋位于混凝土梁段和钢梁段的中部位置，下组筋位于混凝土梁段和钢梁段的底部位置。
7.优选的，所述中组筋的张拉预应力筋最大承载力大于上组筋和下组筋的张拉预应
力筋最大承载力。
8.优选的，所述钢
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混连接机构包括在钢梁段的连接端一体成型设置的顶部结合板、中部结合板、底部结合板，所述顶部结合板和底部结合板均伸出钢梁段的连接端且对应搭接在混凝土梁段的顶面和底面上，所述中部结合板竖直设置且紧贴混凝土梁段的连接端；所述顶部结合板、中部结合板、底部结合板均通过阵列均布的栓钉与混凝土梁段相连接。
9.优选的，所述混凝土梁段为t型梁、π型梁或者箱型梁。
10.优选的，所述钢梁段为工字钢梁或者箱型梁。
11.优选的，所述混凝土梁段和钢梁段之间还设有横向连接机构从而形成桥梁整体结构。
12.优选的，所述钢梁段的钢桥面采用u肋加劲形成正交异性钢桥面板。
13.一种如上所述的自锚式悬索桥钢
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混结合段的施工方法，包括如下步骤：步骤a：将预先在钢厂预制完成的钢梁段运输至桥位处，然后现场制作混凝土梁段；待混凝土梁段达到设计强度的100%之后，将混凝土梁段和钢梁段进行位置对接安装，最后通过钢
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混连接机构和张拉机构将两者相连接，从而形成钢
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混组合梁；步骤b：对钢
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混组合梁进行横向联系施工,从而形成桥梁整体结构；步骤c：最后进行桥面铺装以及附属设施施工。
14.优选的，混凝土梁段采用挂篮施工工艺分段施工方法进行制作。
15.本发明所具有的有益效果为：在增强桥梁结构的强度和刚度并保证安全储备提高的前提下，充分利用混凝土以及钢材的各自优越的材料性能,既增加了桥梁的跨度，又减小了桥梁本身的自重和建设工期；使得混凝土和钢材在施工及运营阶段发挥其各自的优势,以达到节省钢材和混凝土工程量的目的,进而可以达到节省工程造价,促进公路桥梁建设发展的效果。
16.钢
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混组合梁首先在钢结构加工厂预制生产相应的钢梁段,钢梁段的钢桥面采用u肋加劲形成正交异性钢桥面板，抗屈曲和疲劳性能优越，将加工完成的钢梁结构运输至桥位处，以钢梁结构作为钢
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混组合梁连接处模板，采用挂篮施工工艺分段施工制作混凝土梁段，待混凝土梁段达到设计强度的100%之后，张拉预应力，待预应力达到稳定值之后, 进行横向联系、桥面铺装以及附属设施施工，形成整体桥梁。
17.本发明的自锚式悬索桥钢
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混结合段，主要用于混凝土结构向钢结构转化的位置，混凝土段位于边跨位置，已达到压重的目的，钢梁段用于中跨位置，达到减少自重，增大桥梁跨径的目的，钢
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混结合段主要设置在主塔附近两侧或中跨支座弯矩反弯点附近，这样既利用了混凝土优越抗压性能，又利用钢材拉伸性能,充分发挥混凝土梁、钢梁各自的材料性能同时又降低成本和工期,达到比正常钢梁、钢
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混叠合梁等常规钢结构相关的桥梁用钢量减少,同时比常规混凝土梁的混凝土用量减少的效果。
18.采用本发明的结构与普通常规的结构对比，估算工程造价是钢梁结构65%左右、常规钢
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混叠合梁的80%左右,综合造价与预应力混凝土桥梁结构相当,因此，本发明可达到节省工程造价目的，且结构不仅安全富裕度高，而且符合创新、绿色、节约资源的理念,应用市场前景广阔。
附图说明
19.图1为本发明自锚式悬索桥钢
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混结合段的结构示意图；图2为图1内中部结合板的右视图；图3为图1内中部结合板的左视图；图4为钢梁段的俯视图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明进一步描述。
21.如图1至图4所示，一种自锚式悬索桥钢
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混结合段，包括混凝土梁段2和钢梁段6，所述混凝土梁段2和钢梁段6之间通过钢
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混连接机构和张拉机构相连接，所述张拉机构包括设置在混凝土梁段2内的预应力混凝土区域1，在预应力混凝土区域1与钢梁段6之间设有多根张拉预应力筋进行张拉连接。
22.其中，多根张拉预应力筋分为上组筋10、中组筋9和下组筋8，其中上组筋10、中组筋9和下组筋8均包括多个张拉预应力筋，所述上组筋10位于混凝土梁段2和钢梁段6的顶部位置，中组筋9位于混凝土梁段2和钢梁段6的中部位置，下组筋8位于混凝土梁段2和钢梁段6的底部位置。
23.为了使得中间部分具有较大拉力承载力，所述中组筋9的张拉预应力筋最大承载力大于上组筋10和下组筋8的张拉预应力筋最大承载力；同时上组筋10和下组筋8的张拉预应力筋的最大承载力也可以根据实际受力分布进行调整，例如可以将两侧的张拉预应力筋承载力设置成较大些，中间的张拉预应力筋承载力设置成较小些。
24.所述钢
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混连接机构包括在钢梁段6的连接端一体成型设置的顶部结合板4、中部结合板5、底部结合板7，所述顶部结合板4和底部结合板7均伸出钢梁段6的连接端且对应搭接在混凝土梁段2的顶面和底面上，所述中部结合板5竖直设置且紧贴混凝土梁段2的连接端；所述顶部结合板4、中部结合板5、底部结合板7均通过阵列均布的栓钉3与混凝土梁段2相连接。
25.上述结构不限于混凝土梁段2和钢梁段6的具体结构类型，根据实际情况两者之间可以进行不同类型的搭配组合均可，其中，混凝土梁段2可以为t型梁、π型梁或者箱型梁；所述钢梁段6为工字钢梁或者箱型梁。
26.为了进一步增加连接强度和整体性，所述混凝土梁段2和钢梁段6之间还设有横向连接机构从而形成桥梁整体结构。
27.最后，所述钢梁段6的钢桥面还可以采用u肋加劲形成正交异性钢桥面板，提高抗屈曲和抗疲劳的性能。
28.本实施例还公开了一种如上所述的自锚式悬索桥钢
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混结合段的施工方法，包括如下步骤：步骤a：将预先在钢厂预制完成的钢梁段6运输至桥位处，然后现场制作混凝土梁段2；待混凝土梁段2达到设计强度的100%之后，将混凝土梁段2和钢梁段6进行位置对接安装，最后通过钢
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混连接机构和张拉机构将两者相连接，从而形成钢
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混组合梁；步骤b：对钢
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混组合梁进行横向联系施工,从而形成桥梁整体结构；步骤c：最后进行桥面铺装以及附属设施施工。
29.优选的，在步骤a中，混凝土梁段采用挂篮施工工艺分段施工方法进行制作。
30.本发明的自锚式悬索桥钢
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混结合段，主要用于桥梁边跨位置，已达到压重的目的，钢梁段6用于中跨位置，达到减少自重，增大桥梁跨境的目的，钢
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混结合段主要设置在主塔附近两侧或中跨支座弯矩反弯点附近，这样既利用了混凝土优越抗压性能，又利用钢材拉伸性能,充分发挥混凝土梁、钢梁各自的材料性能同时又降低成本和工期,达到比正常钢梁、钢
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混叠合梁等常规钢结构相关的桥梁用钢量减少,同时比常规混凝土梁的混凝土用量减少的效果。
31.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。