一种大跨径铰接转固结钢盖梁及施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁结构领域，尤其涉及一种大跨径铰接转固结钢盖梁及施工方法。


背景技术：

2.伴随着基础设施建设进入新时期，社会经济发展的水平进一步提高，国内已建成的铁路、公路、油气管网的密度逐渐加大，新建桥梁与既有设施交汇频率急剧增加，小角度斜交时一般采用门式墩方案较为经济，避免出现过多大跨度以及超大跨度桥梁。跨越既有铁路或公路时为减小对既有线的干扰，避免中断运营，一般采用钢盖梁门式墩方案。常用的盖梁与桥墩的连接方式为固结，盖梁与桥墩、桩基形成框架结构。由于钢盖梁跨的径较大，盖梁在桥墩处、桥墩墩顶处均产生较大弯矩，恒载作用下结构弯矩如图6(a)所示，桥墩受力极为不利，需要较大的截面及配筋率来抵抗墩顶弯矩，造成一定程度上的材料浪费。
3.因此，钢盖梁与混凝土桥墩的连接方式尤为重要。现有技术公开了一种刚构-连续桥墩构造，包括盖梁和沿其纵向间隔布设的至少两个墩柱，墩柱包含一根顶端与盖梁形成固结的固结墩柱，其余墩柱为顶部通过活动支座与盖梁形成铰接的铰接墩柱。该方案虽然包括铰接墩柱，但其实质是通过铰接墩柱和固结墩柱共同支撑盖梁，依然存在单一固结墩柱在施工时墩顶处产生较大弯矩的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种大跨径铰接转固结钢盖梁及施工方法，施工过程中钢盖梁与桥墩先铰接，成桥后再固结，桥墩仅承受运营阶段荷载产生的弯矩，桥墩受力明确，减小桥墩结构尺寸。恒载作用下结构弯矩如图6(b)所示。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明的实施例提供了一种大跨径铰接转固结钢盖梁，包括钢盖梁、桥墩，钢盖梁和桥墩之间预先通过若干铰接构造连接，铰接构造两侧通过对称的固定板件形成浇筑空间，成桥后在浇筑空间内填充混凝土以使钢盖梁与桥墩固结。
7.作为进一步的实现方式，所述铰接构造通过第一承压板与钢盖梁连接，并通过第二承压板与桥墩顶部预埋板连接。
8.作为进一步的实现方式，所述固定板件包括桥墩外包钢板和与钢盖梁连接的对接板，桥墩外包钢板和对接板的端部固定。
9.作为进一步的实现方式，所述固定板件安装有与钢盖梁底部连接的加劲肋。
10.作为进一步的实现方式，所述钢盖梁根据后期养护难度选择耐候钢、桥梁用结构钢或低合金高强度结构钢中的一种。
11.第二方面，本发明的实施例还提供了一种大跨径钢盖梁施工方法，钢盖梁置于下部结构上方，钢盖梁与桥墩通过铰接构造连接；上部结构施工完成后，桥墩外包钢板与钢盖梁底部对接板固定以形成浇筑空间，向浇筑空间内灌注混凝土使钢盖梁与桥墩固结。
12.作为进一步的实现方式，桥墩外包钢板与对接板焊接固定，且桥墩外包钢板外侧
通过加劲肋与钢盖梁连接。
13.作为进一步的实现方式，在钢盖梁底板预留浇筑孔，通过浇筑孔向浇筑空间内灌注混凝土。
14.作为进一步的实现方式，桥墩外包钢板、钢盖梁底板、对接板与混凝土接触面均设置剪力钉。
15.作为进一步的实现方式，采用侧向顶推或者吊装的方式安装钢盖梁。
16.本发明的有益效果如下：
17.本发明在施工过程中钢盖梁与桥墩通过临时铰接构造先铰接，成桥后再固结，使桥墩仅承受活载产生的弯矩，恒载作用下仅产生轴力，恒载产生的弯矩由钢盖梁承受，减小桥墩结构尺寸及配筋率；解决了盖梁与桥墩固结在荷载作用下桥墩墩顶产生较大弯矩的问题。
18.本发明的钢盖梁采用吊装或侧向顶推的施工方案，实现了施工期内不中断既有公路交通通行而开展桥梁架设的效果。
19.本发明的桥墩外包钢板与对接板焊接固定，通过钢盖梁底板预留浇筑孔，灌注墩顶现浇混凝土，各钢板与混凝土接触面均设置一定数量的剪力钉，桥墩外包钢板外侧设置一定数量的加劲肋，加强桥墩与钢盖梁的连接，从而形成结构稳定的钢盖梁与桥墩固结构造。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1是本发明根据一个或多个实施方式的横桥向断面示意图；
22.图2是本发明根据一个或多个实施方式的顺桥向断面示意图；
23.图3是本发明根据一个或多个实施方式的钢盖梁与桥墩固结构造示意图；
24.图4(a)是本发明根据一个或多个实施方式的钢盖梁支座处横断面示意图；
25.图4(b)是本发明根据一个或多个实施方式的钢盖梁跨中横断面示意图；
26.图5是本发明根据一个或多个实施方式的钢盖梁整体构造示意图；
27.图6(a)是传统盖梁与桥墩固结方式恒载作用下的结构弯矩图；
28.图6(b)是本发明根据一个或多个实施方式的恒载作用下结构弯矩图。
29.其中，1、钢盖梁，2、桥墩，3、传力板，4、第一承压板，5、预埋板，6、对接板，7、桥墩外包钢板，8、销轴，9、加劲肋，10、混凝土，11、顶板，12、底板，13、腹板，14、横隔板，15、第二承压板。
具体实施方式
30.实施例一：
31.本实施例提供了一种大跨径铰接转固结钢盖梁，如图1-图3及图5所示，包括钢盖梁1、桥墩2，钢盖梁1和桥墩2之间预先通过若干铰接构造连接，铰接构造沿钢盖梁1长度方向间隔设置多个；铰接构造两侧通过对称的固定板件形成浇筑空间，成桥后在浇筑空间内填充混凝土10以使钢盖梁1与桥墩2固结。
32.本实施例的钢盖梁1采用钢结构，充分发挥钢材的材料性能，提高了盖梁的计算跨径。
33.具体的，铰接构造由传力板3通过销轴8连接而成，以图1所示方向为参考，位于上侧的传力板3通过第一承压板4连接钢盖梁1，位于下侧的传力板3通过第二承压板15与桥墩2顶部的预埋板5连接，桥墩钢筋通过预埋板5的预留孔伸入后浇混凝土内部，增加钢盖梁与桥墩的连接。
34.在本实施例中，第一承压板4和第二承压板15横桥向尺寸为900mm，顺桥向尺寸为300mm，厚度为30mm；传力板3高560mm，顶宽为700mm，底部设置半径为200mm的圆倒角，厚度为60mm；销轴8直径为120mm。第二承压板15与桥墩2采用m30高强螺栓栓接，螺栓孔采用长圆孔，可满足盖梁横向变形。
35.当然，在其他实施例中，上述尺寸也可设置为其他值。
36.预埋板5与桥墩2平面尺寸一致，预埋板5厚度可根据实际要求选择，例如厚度为40mm。
37.固定板件包括桥墩外包钢板7和对接板6，桥墩外包钢板7对称布置于桥墩外侧，对接板6对称设置于钢盖梁1底部，相对设置的对接板6间距与相对设置的桥墩外包钢板7间距一致，桥墩外包钢板7和对接板6的端部焊接固定。
38.固定板件外侧安装有与钢盖梁1底部连接的加劲肋9，同一侧的加劲肋9可间隔设置多个，以增强钢盖梁1与桥墩2的连接强度。
39.在本实施例中，桥墩外包钢板7、对接板6的厚度均为30mm，加劲肋9高1000mm，厚度为20mm。可以理解的，上述尺寸可根据实际要求调整。
40.钢盖梁1根据后期养护难度选择耐候钢、桥梁用结构钢或低合金高强度结构钢中的一种。在本实施例中，对于后期养护难度较低、二次涂装较方便的工程，钢盖梁1可采用桥梁用结构钢或低合金高强度结构钢；对于后期养护难度较大、二次涂装较困难的工程，钢盖梁1可采用耐候钢。
41.如图4(a)和图4(b)所示，钢盖梁1包括顶板11、底板12、腹板13和横隔板14，顶板11和底板12通过腹板13连接，且顶板11和底板12之间设置多个横隔板14；顶板11上安装支座。
42.为了提高其整体和局部稳定性，顶板11、底板12及腹板13设置一定数量的水平、竖向加劲肋。为保证支点处钢盖梁1受压翼缘钢板不发生局部屈曲现象，在支座处设置加劲肋。
43.钢盖梁1高度可根据实际情况具体设置，其高度取值范围为2.5-4.5米，箱室个数由钢盖梁1总宽度确定。
44.顶板11、底板12、腹板13和横隔板14尺寸可根据实际情况具体设置，例如：顶板11设置2％横坡、宽3100mm；顶板11采用板肋加劲，横向标准间距500mm，板肋尺寸为200mm
×
18mm。底板12与顶板11平行，宽3100mm；底板12采用板肋加劲，横向标准间距500mm，板肋尺寸为200mm
×
18mm。腹板13共2道，且竖直设置，采用板肋加劲。横隔板14采用实腹式横隔板，标准间距2.5m，厚14mm～28mm，设置一定数量的水平、竖向加劲肋。
45.实施例二：
46.如图6(a)所示，传统盖梁与桥墩固结的方式，盖梁在桥墩处、桥墩墩顶处均产生较大弯矩，桥墩受力极为不利，需要较大的截面及配筋率来抵抗墩顶弯矩，造成一定程度上的
材料浪费。
47.本实施例提供了一种大跨径钢盖梁施工方法，施工过程中钢盖梁1与桥墩2先铰接，成桥后再固结，使桥墩2仅承受活载产生的弯矩，恒载作用下仅产生轴力，恒载产生的弯矩由钢盖梁1承受，如图6(b)所示，减小桥墩结构尺寸及截面配筋率。
48.具体的施工过程如下：
49.步骤一：基础及桥墩等下部结构完成后，采用侧向顶推或者吊装的施工方案安装钢盖梁1，钢盖梁1到位后，钢盖梁1与桥墩2铰接。
50.如图1所示，钢盖梁1与桥墩2之间安装铰接构造，铰接构造顶部通过第一承压板4与钢盖梁1底板固定，铰接构造底部与桥墩2顶部的预埋板5固定；其中，铰接构造的转动轴线与钢盖梁1长度方向保持一致。
51.本实施例的钢盖梁1采用吊装或侧向顶推的施工方案，达到了施工期内不中断既有公路交通通行而开展桥梁架设的目的。
52.对于后期养护难度较低、二次涂装较方便的工程，钢盖梁1可采用桥梁用结构钢或低合金高强度结构钢；对于后期养护难度较大、二次涂装较困难的工程，钢盖梁1可采用耐候钢。
53.在本实施例中，钢盖梁1包括顶板11、底板12、腹板13和横隔板14，顶板11和底板12通过腹板13连接，且顶板11和底板12之间设置多个横隔板14，顶板11上安装支座。
54.为了提高其整体和局部稳定性，顶板11、底板12及腹板13设置一定数量的水平、竖向加劲肋。为保证支点处钢盖梁1受压翼缘钢板不发生局部屈曲现象，在支座处设置加劲肋。
55.如图2所示，铰接构造沿钢盖梁1宽度方向间隔布置多个，且各铰接构造的中心在一条水平线上，以保证支撑稳定性。铰接构造由传力板3通过销轴8连接而成，位于上侧的传力板3通过第一承压板4连接钢盖梁1，位于下侧的传力板3通过第二承压板15与桥墩2顶部的预埋板5连接。
56.步骤二：上部结构施工，主梁安装就位后铺设桥面铺装、护栏等。
57.步骤三：桥墩外包钢板7与对接板6焊接连接，桥墩外包钢板7、对接板6与钢盖梁1底面、预埋板5顶面形成浇筑空间；通过钢盖梁1底板预留浇筑孔，灌注墩顶现浇混凝土，形成如图3所示的钢盖梁构造。
58.如图3所示，浇筑空间周向各板，即桥墩外包钢板7、对接板6、钢盖梁1底板、预埋板5与混凝土10接触面均设置一定数量的剪力钉，桥墩外包钢板7外侧设置一定数量的加劲肋9，桥墩2主筋通过预埋板5预留孔伸入后浇混凝土10内，加强桥墩2与钢盖梁1的连接。
59.步骤四：主体工程完成后，安装路灯等附属构造。
60.本实施例施工过程中钢盖梁与桥墩先铰接，即在施工过程中钢盖梁与桥墩先通过临时铰接构造连接，使桥墩仅承受活载产生的弯矩，恒载作用下仅产生轴力，恒载产生的弯矩由钢盖梁承受；成桥后再固结，能够充分满足桥梁的承载要求。
61.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。