一种钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥及施工方法与流程

1.本发明属于桥梁结构建筑技术领域，具体涉及一种钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥及施工方法。


背景技术：

2.连续梁拱组合结构具有结构刚度大、动力性能好、跨越能力大、造型美观等特点，在我国高速铁路桥梁建设中应用广泛。该桥型的结构自重由主梁承担，主跨范围内的二期恒载与活载由加劲拱承担。
3.由于该桥型上部结构与下部结构采用支座联结，大跨度混凝土连续梁拱组合结构需采用大吨位桥梁支座，支座制作和养护成本高；大跨度混凝土连续梁拱组合结构梁体重量大，当应用于高烈度震区时地震响应较大，桥墩、基础设计困难；为平衡拱脚水平推力，混凝土主梁内设置了大量预应力，导致梁体收缩徐变较大，影响高速铁路行车时的轨道平顺性，长期运营跨中存在下挠的问题。
4.以上等因素限制了连续梁拱组合结构跨越能力及应用范围，目前200米以上跨度较少采用连续梁拱组合结构。


技术实现要素：

5.本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥及施工方法。
6.本发明的技术方案是：一种钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥，包括梁体、拱肋和吊杆，所述梁体包括钢腹板-混凝土组合箱梁段、混凝土梁段以及过渡连接二者的梁段过渡结合区，所述混凝土梁段布置于中支点和边支点附近，所述钢腹板-混凝土组合箱梁段布置于中跨或同时布置于中跨、边跨，中跨范围处的拱肋与钢腹板-混凝土组合箱梁段通过吊杆连接。
7.更进一步的，所述钢腹板-混凝土组合箱梁段包括钢腹板部、混凝土部，所述混凝土部包括位于顶部的混凝土顶部和位于底部的混凝土底板，所述钢腹板部顶端与混凝土顶部的下部固定，钢腹板部底端混凝土底板的上部固定。
8.更进一步的，所述钢腹板部顶部焊接有吊点耳板，所述吊点耳板对吊杆进行固定。
9.更进一步的，所述钢腹板部在吊点位置处各设置一道钢横隔板，所述钢横隔板中开设有过人孔。
10.更进一步的，所述钢腹板部与混凝土部之间采用剪力连接件连接，所述混凝土部中设置有沿顺桥向布置的预应力钢束。
11.更进一步的，所述梁段过渡结合区包括承压板以及固定用的承压板剪力连接件，所述承压板对混凝土梁段中腹板内的预应力钢束进行锚固固定。
12.更进一步的，所述钢腹板-混凝土组合箱梁段中混凝土顶板、混凝土底板内的预应力钢束与混凝土梁段中顶底板的预应力钢束通长、对应布置。
13.更进一步的，所述钢腹板部横向布置个数为两个以上，最外侧的钢腹板部垂直/斜交于混凝土部。
14.一种钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥的施工方法，包括以下步骤：a.现场搭设满堂支架，施工混凝土梁段和梁段过渡结合区；b.工厂内加工钢腹板部节段，钢腹板部顶板顶部和底板底部焊接剪力连接件，顶板顶部的吊点位置焊接吊点耳板；c.悬臂拼装钢腹板部节段至钢腹板部合龙，节段之间采用焊接方式连接；d.施工拱肋，以钢腹板部为支承搭设支架拼装施工，或在中支点混凝土梁段顶部搭设塔架进行竖转施工；e.在拱肋与吊点耳板之间安装吊杆，并进行初张拉；f.在钢腹板部上方和下方分别支模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土，形成混凝土部，分段张拉纵向预应力钢束；j.对吊杆进行终张拉，拆除满堂支架进行体系转换，施工二期，成桥。
15.本发明的有益效果如下：本发明中部分主梁节段用钢腹板—混凝土组合箱梁梁替代混凝土主梁，节段重量轻，现场作业量少、施工速度快。
16.本发明中主桥结构自重小、支座吨位小，支座制作和养护成本低，可进一步扩展连续梁拱桥的适用跨度，同时有利于桥梁抗震，该桥型在高烈度震区有广阔应用前景。
17.本发明中拱桥施工先施工钢腹板部，再以其为支承施工拱肋和混凝土部的顶底板，该施工方法可将结构自重产生的拱脚推力完全传给钢腹板部，二期恒载和活载产生的拱脚推力由钢腹板部和混凝土部中预应力钢束共同承受，可大幅减少预应力钢束的用量。
18.本发明中由于主梁部分采用钢腹板-混凝土组合梁，工后徐变较小，轨道平顺性好，可保证高速列车行驶的安全性、平稳性和舒适性；本发明中边跨长度灵活多变，若边跨有通行净空要求，则可采用波形钢腹板-混凝土组合箱梁以增加边跨跨度；若边跨无通行净空要求，则可采用纯混凝土梁以减小边跨跨度，进而节省材料用量。
附图说明
19.图1是本发明中实施例一的整体结构示意图；图2是本发明中实施例二的整体结构示意图；图3是本发明图1中
ⅰ‑ⅰ
横断面示意图；图4是本发明图1中
ⅱ‑ⅱ
横断面示意图；图5是本发明图1中
ⅲ‑ⅲ
横断面示意图；图6是本发明中梁段过渡结合区的立面示意图；图7是本发明的施工方法图；图中：1钢腹板-混凝土组合箱梁段2混凝土梁段3梁段过渡4拱肋5吊杆
1-1钢腹板部1-2混凝土部1-3吊点耳板1-4钢横隔板1-5剪力连接件1-6预应力钢束3-1承压板3-2承压板剪力连接件。
具体实施方式
20.以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1~7所示，一种钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥，包括梁体、拱肋4和吊杆5，所述梁体包括钢腹板-混凝土组合箱梁段1、混凝土梁段2以及过渡连接二者的梁段过渡结合区3，所述混凝土梁段2布置于中支点和边支点附近，所述钢腹板-混凝土组合箱梁段1布置于中跨或同时布置于中跨、边跨，中跨范围处的拱肋4与钢腹板-混凝土组合箱梁段1通过吊杆5连接。
21.所述钢腹板-混凝土组合箱梁段1包括钢腹板部1-1、混凝土部1-2，所述混凝土部1-2包括位于顶部的混凝土顶部和位于底部的混凝土底板，所述钢腹板部1-1顶端与混凝土顶部的下部固定，钢腹板部1-1底端混凝土底板的上部固定。
22.所述钢腹板部1-1顶部焊接有吊点耳板1-3，所述吊点耳板1-3对吊杆5进行固定。
23.所述钢腹板部1-1在吊点位置处各设置一道钢横隔板1-4，所述钢横隔板1-4中开设有过人孔。
24.所述钢腹板部1-1与混凝土部1-2之间采用剪力连接件1-5连接，所述混凝土部1-2中设置有沿顺桥向布置的预应力钢束1-6。
25.所述梁段过渡结合区3包括承压板3-1以及固定用的承压板剪力连接件3-2，所述承压板3-1对混凝土梁段2中腹板内的预应力钢束1-6进行锚固固定。
26.所述钢腹板-混凝土组合箱梁段1中混凝土顶板、混凝土底板内的预应力钢束1-6与混凝土梁段2中顶底板的预应力钢束1-6通长对应布置。
27.所述钢腹板部1-1横向布置个数为两个以上，最外侧的钢腹板部1-1垂直/斜交于混凝土部1-2。
28.如图2所示，所述钢腹板-混凝土组合箱梁段1布置于中跨时，所述钢腹板部1-1采用直钢腹板，直钢腹板为工字型截面，内侧壁设有纵向加劲肋。
29.如图1所示，所述钢腹板-混凝土组合箱梁段1同时布置于中跨、边跨，边跨中的钢腹板部1-1采用波形钢腹板。
30.相应的，所述吊点耳板1-3可为节点板形式、锚拉板形式、带销孔的吊耳形式：吊点耳板1-3可为节点板形式，用以连接刚性吊杆；吊点耳板1-3可为为锚拉板形式，用以连接柔性吊索；吊点耳板1-3可为为带销孔的吊耳形式，用以连接带销轴的吊杆。
31.相应的，所述剪力连接件1-5为刚性连接件，如型钢、pbl剪力键等；剪力连接件1-5还可以为柔性连接件，如栓钉、螺栓、钢筋剪力键等；剪力连接件1-5还可以为为摩擦性连接件，如高强螺栓连接件等；或者为以上剪力键的复合形式。
32.所述钢腹板-混凝土组合箱梁段1布置于中跨时，其中跨可为一跨或多跨。
33.所述承压板剪力连接件3-2与承压板3-1为一体结构，所述承压板剪力连接件3-2固定承压板3-1的同时，保证承压板3-1与预应力钢束1-6垂直。
34.所述混凝土部1-2中预应力钢束1-6的位置与钢腹板部1-1相对应。
35.在非吊点耳板1-3所在截面，所述混凝土部1-2进行减厚，减厚位置在钢腹板部1-1固定位置之间。
36.作为一种实施方式如图1所示，中跨采用直钢腹板-混凝土组合箱梁、边跨采用波形钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥的施工方法，包括以下步骤：a.现场搭设满堂支架，施工混凝土梁段2和梁段过渡结合区3；b.工厂内加工钢腹板部1-1节段，钢腹板部1-1顶板顶部和底板底部焊接剪力连接件1-5，顶板顶部的吊点位置焊接吊点耳板1-3；c.悬臂拼装钢腹板部1-1节段至钢腹板部1-1合龙，节段之间采用焊接方式连接；此方式中，悬臂拼装钢腹板部1-1节段至钢腹板部1-1合龙，包含中跨合龙和边跨合龙。
37.d.施工拱肋4，以钢腹板部1-1为支承搭设支架拼装施工，或在中支点混凝土梁段2顶部搭设塔架进行竖转施工；e.在拱肋4与吊点耳板1-3之间安装吊杆5，并进行初张拉；f.在钢腹板部1-1上方和下方分别支模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土，形成混凝土部1-2，分段张拉纵向预应力钢束1-6；j.对吊杆5进行终张拉，拆除满堂支架进行体系转换，施工二期，成桥。
38.作为又一种实施方式如图2所示，仅中跨采用直钢腹板-混凝土组合箱梁的连续梁拱桥的施工方法，包括以下步骤：a.现场搭设满堂支架，施工混凝土梁段2和梁段过渡结合区3；b.工厂内加工钢腹板部1-1节段，钢腹板部1-1顶板顶部和底板底部焊接剪力连接件1-5，顶板顶部的吊点位置焊接吊点耳板1-3；c.悬臂拼装钢腹板部1-1节段至钢腹板部1-1合龙，节段之间采用焊接方式连接；此方式中，悬臂拼装钢腹板部1-1节段至钢腹板部1-1合龙，仅包含中跨合龙。
39.d.施工拱肋4，以钢腹板部1-1为支承搭设支架拼装施工，或在中支点混凝土梁段2顶部搭设塔架进行竖转施工；e.在拱肋4与吊点耳板1-3之间安装吊杆5，并进行初张拉；f.在钢腹板部1-1上方和下方分别支模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土，形成混凝土部1-2，分段张拉纵向预应力钢束1-6；j.对吊杆5进行终张拉，拆除满堂支架进行体系转换，施工二期，成桥。
40.本发明中部分主梁节段用钢腹板—混凝土组合箱梁梁替代混凝土主梁，节段重量轻，现场作业量少、施工速度快。
41.本发明中主桥结构自重小、支座吨位小，支座制作和养护成本低，可进一步扩展连续梁拱桥的适用跨度，同时有利于桥梁抗震，该桥型在高烈度震区有广阔应用前景。
42.本发明中拱桥施工先施工钢腹板部，再以其为支承施工拱肋和混凝土部的顶底板，该施工方法可将结构自重产生的拱脚推力完全传给钢腹板部，二期恒载和活载产生的拱脚推力由钢腹板部和混凝土部中预应力钢束共同承受，可大幅减少预应力钢束的用量。
43.本发明中由于主梁部分采用钢腹板-混凝土组合梁，工后徐变较小，轨道平顺性好，可保证高速列车行驶的安全性、平稳性和舒适性；本发明中边跨长度灵活多变，若边跨有通行净空要求，则可采用波形钢腹板-混凝土组合箱梁以增加边跨跨度；若边跨无通行净空要求，则可采用纯混凝土梁以减小边跨跨度，进而节省材料用量。