CN112376385A - 一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，包括：预制混凝土顶板、预制波形钢腹板、预制底板和现浇混凝土底板；通过设置多样化的连接键将上述构件进行巧妙连接；本发明还公开了一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的施工方法，本发明将波形钢腹板组合箱梁节段，分为四个构件，其中三个可以标准化预制，一个部件现场浇筑，标准化预制大大提高了预制的速度，降低了成本；同时，将整体的大截面箱梁节段，分为四部分，大大降低了吊装的难度，从而提高了施工速度，减少了施工带来的环境污染。

Description

一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及公路和铁路的桥梁技术领域，特别是涉及一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法。

背景技术

波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型足额和结构桥梁，在构造上采用波形钢代替混凝土和平钢作为腹板，波形钢腹板上下翼缘均设置有剪力连接键嵌固在混凝土顶、底板中，形成由混凝土顶板、混凝土底板和波形钢腹板共同工作，协同受力的组合结构体系。

随着人力成本和环保意识的提高，加快施工速度和降低施工污染成了桥梁建设领域重点关注的问题，预制装配式桥梁正符合了这两个要求。但是，预制装配施工需要较高的吊装和运输能力，大截面的箱梁节段重量大，吊装困难，成本高。另外，变截面箱梁桥的预制无法实现标准化，每一个的节段的尺寸都是变化的，预制每一个节段都需要制作对应的模板，预制加工速度缓慢，成本高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的主要目的在于，为了克服现有大截面波形钢腹板组合箱梁的预制装配式各种施工难题，而提供一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥及其施工方法，达到降低吊装难度，提高预制标准化程度，加快施工速度等目的。

本发明提供一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，包括：预制混凝土顶板、预制波形钢腹板、预制底板和现浇混凝土底板；

所述预制混凝土顶板内部且沿着桥身纵向方向上设置有多对对称的第一槽孔，所述预制波形钢腹板的上端且沿着桥身纵向方向上固定有多个上翼缘板，每一个上翼缘板上固定有异形孔钢板，所述上翼缘板与所述第一槽孔数量相等且位置一一对应，所述异形孔钢板固定设置在所述第一槽孔内，所述预制波形钢腹板通过所述第一槽孔以及所述异形孔钢板与所述预制混凝土顶板固定连接；所述预制混凝土顶板底面两侧出各固定有一片预制波形钢腹板；

所述预制波形钢腹板的下端固定有下翼缘板，所述下翼缘板的顶面固定有底板预制剪力连接键，所述预制波形钢腹板的下端内侧面处设置有腹板预制剪力钉，在所述底板预制剪力连接键和所述腹板预制剪力钉的端头位置之间设有底板预制剪力钉，所述底板预制剪力钉垂直设置在所述下翼缘板的顶面上；

所述预制底板内部且沿着桥身纵向方向上设置有多对对称的第二槽孔，所述第二槽孔与所述底板预制剪力连接键数量相等且位置一一对应，所述底板预制剪力连接键小于所述第二槽孔，并且底板预制剪力连接键置于所述第二槽孔内，所述底板预制剪力连接键与所述第二槽孔固定连接；所述预制底板通过所述第二槽孔以及所述底板预制剪力连接键与所述预制波形钢腹板固定连接；

所述现浇混凝土底板浇筑在所述预制底板的顶面，所述底板预制剪力钉和所述腹板预制剪力钉嵌入所述现浇混凝土底板内部。

进一步的，所述异形孔钢板上沿开口且向板身凹陷形成孔，所述预制混凝土顶板内部设有多个第一横向贯穿钢筋，所述第一横向贯穿钢筋穿过所述第一槽孔，并且穿过所述异形孔钢板中的孔；

所述底板预制剪力连接键包括：开孔钢板、第一剪力钉和第二剪力钉；

所述开孔钢板、所述第一剪力钉和所述第二剪力钉均垂直设置在所述下翼缘板的顶面，所述第一剪力钉和第二剪力钉均匀的设置在所述开孔钢板周围；

所述开孔钢板平行于桥身的横向方向设置，并且所述开孔钢板穿出所述第二槽孔并且一端嵌入所述现浇混凝土底板内部，所述开孔钢板的孔处于现浇混凝土底板的内部。

进一步的，第一剪力钉高于所述第二剪力钉，所述第一剪力钉的长度大于所述预制底板的厚度并且小于所述预制底板和所述现浇混凝土底板厚度之和，所述第一剪力钉的一端穿出所述第二槽孔并且嵌入所述现浇混凝土底板的内部，所述第二剪力连接钉短于所述预制底板的厚度。

进一步的，所述预制底板的内部设置有多个第二横向贯穿钢筋，所述第二贯穿钢筋穿过所述第二槽孔，所述第二贯穿钢筋的两端均穿出所述预制底板的侧壁一定距离；

所述现浇混凝土底板内部设有多个纵向贯穿钢筋，所述纵向贯穿钢筋穿过所述开孔钢板的孔。

进一步的，所述第一槽孔和所述第二槽孔孔内填充有高强砂浆。

进一步的，所述上翼缘板上设有一对异形孔钢板，每一个异形孔钢板上设有两个孔，所述第一槽孔内部的第一横向贯穿钢筋的数量等于所述异形孔钢板上孔的数量，并且所述第一横向贯穿钢筋处于孔的中心位置。

本发明还提供一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1、在施工现场，在工作面设置一对平行的预制波形钢腹板，然后在将所述预制混凝土顶板吊装至所述预制波形钢腹板的上方进行拼接；

步骤S2、在进行拼接的过程中，保证所述预制波形钢腹板上的每一块异形孔钢板均嵌入所述第一槽孔中，并且保证第一槽孔内部的所述第一横向贯穿钢筋均滑入所述异形孔钢板中的孔内；

步骤S3、将所述预制底板吊装至所述两块预制波形钢腹板之间，保证每一个第二槽孔均套设有所述底板预制剪力连接键；

步骤S4、在所述预制底板的上方浇筑混凝土，形成现浇混凝土底板，保证所述纵向贯穿钢筋穿过所述开孔钢板的孔，保证所述第一剪力钉、所述底板预制剪力钉和所述腹板预制剪力钉均嵌入所述现浇混凝土底板内部；

步骤S5、在所述第一槽孔内和所述第二槽孔内部注入高强砂浆。

进一步的，在进行完所述步骤S5之后，在所述上翼缘板、所述下翼缘板以及所述预制波形钢腹板外表面涂抹防水涂层。

本发明的有益效果是：

1、本发明将波形钢腹板组合箱梁节段，分为四个构件，其中三个可以标准化预制，一个部件现场浇筑，标准化预制大大提高了预制的速度，降低了成本；同时，将整体的大截面箱梁节段，分为四部分，大大降低了吊装的难度，从而提高了施工速度，减少了施工带来的环境污染。

2、本发明根据预制混凝土顶板、预制变截面波形钢腹板、预制UHPC底板和现浇混凝土底板之间的连接特点，设计了多种多样的剪力连接键，提高了装配部件的连接。

附图说明

图1为本发明提出的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的主视图。

图2为图1中A区域的放大图。

图3为本发明提出的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的一个完整节段的侧视图。

图4为预制混凝土顶板的正视图。

图5为预制混凝土顶板的俯视图。

图6为预制波形钢腹板的侧视图。

图7为图6中I-I截面的截面图。

图8为图6中II-II截面的截面图。

图9为现浇混凝土底板的正视图。

图10为现浇混凝土底板的俯视图。

图11为预制底板的正视图。

图12为预制底板的俯视图。

附图标记说明：

1-预制混凝土顶板，2-预制波形钢腹板，3-现浇混凝土底板，4-预制底板，101-第一槽孔，102-第一横向贯穿钢筋，201-异形孔钢板，202-开孔钢板，203-腹板预制剪力钉，204-底板预制剪力钉，205-第一剪力钉，206-第二剪力钉，301-纵向贯穿钢筋，401-第二槽孔，402-第二横向贯穿钢筋。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定：

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

实施例1

参见图1-图12，本实施例1提出一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，包括：预制混凝土顶板1、预制波形钢腹板2、预制底板4和现浇混凝土底板3；

预制混凝土顶板1内部且沿着桥身纵向方向上设置有多对对称的第一槽孔101，预制波形钢腹板2的上端且沿着桥身纵向方向上固定有多个上翼缘板，每一个上翼缘板上固定有一对异形孔钢板201，上翼缘板与第一槽孔101数量相等且位置一一对应，异形孔钢板201固定设置在第一槽孔101内，预制波形钢腹板2通过第一槽孔101以及异形孔钢板201与预制混凝土顶板1固定连接；预制混凝土顶板1底面两侧处各固定有一片预制波形钢腹板2；

预制波形钢腹板2的下端固定有下翼缘板，下翼缘板的顶面固定有底板预制剪力连接键，预制波形钢腹板2的下端内侧面处设置有腹板预制剪力钉203，在底板预制剪力连接键和腹板预制剪力钉203的端头位置之间设有底板预制剪力钉204，底板预制剪力钉204垂直设置在下翼缘板的顶面上。

预制底板4内部且沿着桥身纵向方向上设置有多对对称的第二槽孔401，第二槽孔401与底板预制剪力连接键数量相等且位置一一对应，底板预制剪力连接键小于第二槽孔401，并且底板预制剪力连接键置于第二槽孔401内，底板预制剪力连接键与第二槽孔固定401连接；预制底板4通过第二槽孔401以及底板预制剪力连接键与预制波形钢腹板2固定连接。

现浇混凝土底板3浇筑在预制底板4的顶面，纵向贯穿钢筋301从开孔钢板202的孔洞中穿过，底板预制剪力钉204和腹板预制剪力钉203嵌入现浇混凝土底板3内部。

具体的说，在本实施例中：

异形孔钢板201上沿开口且向板身凹陷形成双孔，预制混凝土顶板1内部设有多根第一横向贯穿钢筋102，其中穿过第一槽孔101内部的第一横向贯穿钢筋102为两根，这两根第一横向贯穿钢筋102穿过异形孔钢板201中的孔并且处于孔的中心位置处。

底板预制剪力连接键包括：开孔钢板202、第一剪力钉205和第二剪力钉206；开孔钢板202、第一剪力钉205和第二剪力钉206均垂直设置在下翼缘板的顶面，第一剪力钉205和第二剪力钉206均匀的设置在开孔钢板202周围；开孔钢板202平行于桥身的横向方向设置，并且开孔钢板202穿出第二槽孔401并且一端嵌入现浇混凝土底板3内部，开孔钢板202的孔处于现浇混凝土底板3的内部，第一剪力钉205高于第二剪力钉206，第一剪力钉205的长度大于预制底板4的厚度并且小于预制底板4和现浇混凝土底板3厚度之和，第一剪力钉205的一端穿出第二槽孔401并且嵌入现浇混凝土底板3的内部，第二剪力钉206短于预制底板4的厚度。

预制底板4的内部设置有多个第二横向贯穿钢筋402，第二横向贯穿钢筋402穿过第二槽孔401，第二横向贯穿钢筋402的两端均穿出预制底板4的侧壁一定距离；现浇混凝土底板3内部设有多个纵向贯穿钢筋301，纵向贯穿钢筋301从开孔钢板202的孔洞中穿过。

为了保证结构强度，第一槽孔101和第二槽孔101孔内填充有高强砂浆。

实施例2

参见图1-图11，本实施例提供了一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的施工方法，其特在在于，包括如下步骤：

步骤S1、在施工现场，在工作面设置一对平行的预制波形钢腹板2，然后再将所述预制混凝土顶板1吊装至所述预制波形钢腹板2的上方进行拼接；

步骤S2、在进行拼接的过程中，保证所述预制波形钢腹板2上的每一块异形孔钢板201均嵌入所述第一槽孔101中，并且保证第一槽孔101内部的所述第一横向贯穿钢筋102均滑入所述异形孔钢板201中的孔内；

步骤S3、将所述预制底板吊装至所述两块预制波形钢腹板之间，保证每一个第二槽孔均套设有所述底板预制剪力连接键；

步骤S4、在所述预制底板4的上方浇筑混凝土形成现浇混凝土底板3，保证所述纵向贯穿钢筋301穿过所述开孔钢板202的孔，保证所述第一剪力钉205、所述底板预制剪力钉204和所述腹板预制剪力钉203均嵌入所述现浇混凝土底板3内部；

步骤S5、在所述第一槽孔内101和所述第二槽孔401内部注入高强砂浆。

具体的，在进行完所述步骤S5之后，在所述上翼缘板、所述下翼缘板以及所述预制波形钢腹板2外表面涂抹防水涂层。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于，包括：预制混凝土顶板、预制波形钢腹板、预制底板和现浇混凝土底板；

所述预制混凝土顶板内部且沿着桥身纵向方向上设置有多对对称的第一槽孔，所述预制波形钢腹板的上端且沿着桥身纵向方向上固定有多个上翼缘板，每一个上翼缘板上固定有异形孔钢板，所述上翼缘板与所述第一槽孔数量相等且位置一一对应，所述异形孔钢板固定设置在所述第一槽孔内，所述预制波形钢腹板通过所述第一槽孔以及所述异形孔钢板与所述预制混凝土顶板固定连接；所述预制混凝土顶板底面两侧出各固定有一片预制波形钢腹板；

所述预制波形钢腹板的下端固定有下翼缘板，所述下翼缘板的顶面固定有底板预制剪力连接键，所述预制波形钢腹板的下端内侧面处设置有腹板预制剪力钉，在所述底板预制剪力连接键和所述腹板预制剪力钉的端头位置之间设有底板预制剪力钉，所述底板预制剪力钉垂直设置在所述下翼缘板的顶面上；

所述预制底板内部且沿着桥身纵向方向上设置有多对对称的第二槽孔，所述第二槽孔与所述底板预制剪力连接键数量相等且位置一一对应，所述底板预制剪力连接键小于所述第二槽孔，并且底板预制剪力连接键置于所述第二槽孔内，所述底板预制剪力连接键与所述第二槽孔固定连接；所述预制底板通过所述第二槽孔以及所述底板预制剪力连接键与所述预制波形钢腹板固定连接；

所述现浇混凝土底板浇筑在所述预制底板的顶面，所述底板预制剪力钉和所述腹板预制剪力钉嵌入所述现浇混凝土底板内部。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于，所述异形孔钢板上沿开口且向板身凹陷形成孔，所述预制混凝土顶板内部设有多个第一横向贯穿钢筋，所述第一横向贯穿钢筋穿过所述第一槽孔，并且穿过所述异形孔钢板中的孔；

所述底板预制剪力连接键包括：开孔钢板、第一剪力钉和第二剪力钉；

所述开孔钢板、所述第一剪力钉和所述第二剪力钉均垂直设置在所述下翼缘板的顶面，所述第一剪力钉和第二剪力钉均匀的设置在所述开孔钢板周围；

所述开孔钢板平行于桥身的横向方向设置，并且所述开孔钢板穿出所述第二槽孔并且一端嵌入所述现浇混凝土底板内部，所述开孔钢板的孔处于现浇混凝土底板的内部。

3.根据权利要求2所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于，第一剪力钉高于所述第二剪力钉，所述第一剪力钉的长度大于所述预制底板的厚度并且小于所述预制底板和所述现浇混凝土底板厚度之和，所述第一剪力钉的一端穿出所述第二槽孔并且嵌入所述现浇混凝土底板的内部，所述第二剪力连接钉短于所述预制底板的厚度。

4.根据权利要求3所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于，所述预制底板的内部设置有多个第二横向贯穿钢筋，所述第二贯穿钢筋穿过所述第二槽孔，所述第二贯穿钢筋的两端均穿出所述预制底板的侧壁一定距离；

所述现浇混凝土底板内部设有多个纵向贯穿钢筋，所述纵向贯穿钢筋穿过所述开孔钢板的孔。

5.根据权利要求4所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于，所述第一槽孔和所述第二槽孔孔内填充有高强砂浆。

6.根据权利要求5所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥，其特征在于，所述上翼缘板上设有一对异形孔钢板，每一个异形孔钢板上设有两个孔，所述第一槽孔内部的第一横向贯穿钢筋的数量等于所述异形孔钢板上孔的数量，并且所述第一横向贯穿钢筋处于孔的中心位置。

7.根据权利要求1-6任一一项权利要求所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的施工方法，其特在在于，包括如下步骤：

步骤S1、在施工现场，在工作面设置一对平行的预制波形钢腹板，然后在将所述预制混凝土顶板吊装至所述预制波形钢腹板的上方进行拼接；

步骤S2、在进行拼接的过程中，保证所述预制波形钢腹板上的每一块异形孔钢板均嵌入所述第一槽孔中，并且保证第一槽孔内部的所述第一横向贯穿钢筋均滑入所述异形孔钢板中的孔内；

步骤S3、将所述预制底板吊装至所述两块预制波形钢腹板之间，保证每一个第二槽孔均套设有所述底板预制剪力连接键；

步骤S4、在所述预制底板的上方浇筑混凝土，形成现浇混凝土底板，保证所述纵向贯穿钢筋穿过所述开孔钢板的孔，保证所述第一剪力钉、所述底板预制剪力钉和所述腹板预制剪力钉均嵌入所述现浇混凝土底板内部；

步骤S5、在所述第一槽孔内和所述第二槽孔内部注入高强砂浆。

8.根据权利要求7所述的一种预制装配式波形钢腹板组合梁桥的施工方法，其特征在于，在进行完所述步骤S5之后，在所述上翼缘板、所述下翼缘板以及所述预制波形钢腹板外表面涂抹防水涂层。

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