一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构及其施工方法与流程

本发明提供了一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构及其施工方法，属于装配式桥梁建造技术领域。

背景技术：

钢结构桥梁具有质量可靠度高、力学性能明确、抗震性能好、节能环保、可循环使用等性能优势和品质特征。2016年7月，交通部发文《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》的出台，对钢桥梁的推广使用具有重要意义，将推动公路桥梁转型升级发展。钢结构桥梁不仅是大跨度桥梁的设计和地震区以及地裂缝地区的最佳上部结构的首选方案，同时也是一种可回收再利用资源的方便材料，便于维修和长效防护涂装。目前现有直线公路钢桥梁主要有大多采用钢箱型梁或钢板梁桥，桥面采用钢桥面板，有些是桥面施工容易，缺点是相对增加用钢量，以及对梁体的工厂标准化制造难度较大，则需要分段分块制造，首先满足运输条件的要求，工地还需要焊接或栓接成整体。需满足现场不同工况的安装架设方法，缺乏有效统一的工艺措施来保证施工质量。多数工地焊缝很难满足设计要求。目前拟寻求一种基于装配式桥梁结构、利用钢混组合技术，可拆卸，对原墩柱或桥梁结构不造成较大影响施工方法就显得十分重要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构及其施工方法，能够提高桥体结构整体的受力性和抗震性能，部分构件采用高强度混凝土利于节材降低造价。

本发明采用的技术方案如下：

一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构，包括桥墩墩柱、承接梁、预应力箱梁、减震支座；所述桥墩墩柱底部延伸到基底土层并固定在土层内部，桥墩墩柱顶部与承接梁连接；承接梁的两端上部布置减震支座，减震支座上布置预应力箱梁；两个预应力箱梁之间安装蜂窝状形钢支撑体系；蜂窝状形钢支撑体系下端部承接梁连接；预应力箱梁和蜂窝状形钢支撑体系上端部均与预制桥面板连接。

进一步地，所述蜂窝状形钢支撑体系包括若干个x型组合结构和工型钢支柱；所述x型组合结构由两块梯形钢板对接形成，x型组合结构的两端上、下部均布置有梯角处垫板，相邻两个x型组合结构之间布置工型钢支柱，梯形钢板、工型钢支柱、梯角处垫板通过连接螺栓连接，x型组合结构下部的梯角处垫板通过锚固螺栓固定在承接梁上，x型组合结构上部的梯角处垫板与预制桥面板搭接。

进一步地，所述桥墩墩柱与承接梁现场浇筑而成；桥墩墩柱等距布置；桥墩墩柱内部布置的墩柱竖向配筋延伸到承接梁内部并与承接梁内部布置的承接梁横向配筋固定在一起；桥墩墩柱内部围绕墩柱竖向配筋布置墩柱环向箍筋；承接梁内部布置横纵分布的承接梁横向配筋和承接梁竖向配筋。

进一步地，所述梯形钢板由水平端、倾斜肋板、腹板组成；水平端布置在梯形钢板的左右两端，左右两端的水平端的内侧均与倾斜肋板连接，两个倾斜肋板通过腹板连接，倾斜肋板与水平方向夹角70度，水平端和腹板上均布置有若干连接孔。

进一步地，所述工型钢支柱上下翼缘板的左右边部上分别预留一排与水平端上的连接孔位置相对应的连接孔。

进一步地，所述梯角处垫板上预制与水平端上的连接孔位置相对应的连接通孔。

进一步地，所述梯角处垫板下端部和减震支座下端部均通过连接螺栓与承接梁连接；减震支座上端部直接与预应力箱梁搭接在一起；预应力箱梁、梯角处垫板均直接与预制桥面板搭接在一起。

一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构的施工方法，包括以下步骤：

（a）现场施工浇筑桥墩墩柱及承接梁结构；

（b）承接梁上部两端布置减震支座，并在减震支座上部布置预应力箱梁；

（c）现场组装梯形钢板与梯角处垫板，形成x型组合结构，并在两个x型组合结构之间布置工型钢支柱；

（d）通过连接螺栓连接梯形钢板、梯角处垫板、工型钢支柱，并组成蜂窝状形钢支撑体系；

（e）预应力箱梁、蜂窝状形钢支撑体系上端部安装预制桥面板。

本发明的有益效果是：结构体系受力性能好，适用于大跨度桥梁使用，工厂化生产、装配化安装工艺，安装快速简便，提高施工效率，预应力箱梁与承接梁连接处布置减震支座及桥腹内布置布置蜂窝状形钢支撑体系，提高了桥体结构整体的受力性和抗震性能，部分构件采用高强度混凝土利于节材降低造价，可拆卸、可更换、可重复利用。

附图说明

图1为桥梁结构体系示意图；

图2为桥梁结构体系正视图；

图3为桥墩墩柱、承接梁、预应力箱梁连接结构示意图；

图4为桥墩墩柱、承接梁、应力箱梁与蜂窝状形钢支撑体系结构示意图；

图5为桥墩墩柱、承接梁配筋连接细节图；

图6为蜂窝状形钢支撑体系结构示意图；

图7为蜂窝状形钢支撑体系正视图；

图8为x型组合结构与梯角处垫板连接示意图；

图9为梯形钢板、工型钢支柱、梯角处垫板连接示意图；

图10为图9正视图；

图11为梯形钢板结构示意图；

图12为两块梯形钢板对接结构示意图。

图中：1为桥墩墩柱；2为承接梁；3为预应力箱梁；4为减震支座；5为梯形钢板；6为工型钢支柱；7为梯角处垫板；8为连接螺栓；9为预制桥面板；10为预制连接孔；11为x型组合结构；1-1为墩柱竖向配筋；1-2为墩柱环向箍筋；2-1为承接梁横向配筋；2-2为承接梁竖向配筋；5-1为水平端；5-2为倾斜肋板；5-3为腹板。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例：一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构，包括桥墩墩柱1、承接梁2、预应力箱梁3、减震支座4、蜂窝状形钢支撑体系；桥墩墩柱1等距布置；桥墩墩柱1底部延伸到基底土层并固定在土层内部，桥墩墩柱1顶部与承接梁2连接；承接梁2内部布置承接梁横向配筋2-1和承接梁竖向配筋2-2；其中桥墩墩柱1内部布置的墩柱竖向配筋1-1延伸到承接梁2内部并与承接梁2内部布置的承接梁横向配筋2-1固定在一起；桥墩墩柱1内部围绕墩柱竖向配筋1-1布置墩柱环向箍筋1-2。

承接梁2上端部纵向方向等距布置两排减震支座4，减震支座4上安放两排预应力箱梁3；预应力箱梁3沿承接梁2的左右端部布置；两个预应力箱梁3之间安装蜂窝状形钢支撑体系；蜂窝状形钢支撑体系下端部承接梁2连接；预应力箱梁3、蜂窝状形钢支撑体系上端部共同与预制桥面板9连接。

蜂窝状形钢支撑体系由梯形钢板5、工型钢支柱6、梯角处垫板7组成；其中梯形钢板5是型钢钢板通过工厂提前预制的一种形状规则、受力均匀的波状形预制板；梯形钢板5由水平端5-1、倾斜肋板5-2、腹板5-3组成；水平端5-1布置在梯形钢板5板身主体的左右两端，其尺寸规格为：长2.8m、宽度度为0.3m、板身厚0.005m；左右水平端5-1内侧连接两个倾斜肋板5-2、一个腹板5-3，倾斜肋板5-2与水平方向夹角70度，腹板5-3布置在两个倾斜肋板5-2中间；腹板5-3尺寸规格为：长2.8m、宽0.08m，板身厚0.005m；水平端5-1上等距布置连接孔10；腹板5-3上也等距布置连接孔10。

工型钢支柱6上下翼缘板的左右边部上分别预留一排连接孔10；梯角处垫板7尺寸规格为长2.8m、宽0.03m，板身厚0.005m，梯角处垫板7上预制连接通孔，其连接通孔位置与水平端5-1上的连接孔10相匹配。

两块梯形钢板5的腹板5-3对接在一起，并通过连接螺栓8穿过腹板5-3上的连接孔10连接形成一个x型组合结构11；沿梯形钢板5的水平端5-1上下端部外侧布置梯角处垫板7；一个x型组合结构11布置四块梯角处垫板7；相邻两个x型组合结构11布置在一起形成一个蜂窝口，蜂窝口内布置工型钢支柱6，工型钢支柱6的上下翼缘板安放在梯形钢板5的水平端5-1上；靠近预应力箱梁3的x型组合结构11的一端不布置工型钢支柱6。

梯形钢板5、工型钢支柱6、梯角处垫板7三者通过连接螺栓8穿过梯形钢板5、工型钢支柱6上的连接孔10以及梯角处垫板7上布置的连接通孔，将梯形钢板5、工型钢支柱6、梯角处垫板7固定在一起。

x型组合结构11下部的梯角处垫板7的下端部通过锚固螺栓固定在承接梁2上，x型组合结构11上部的梯角处垫板7的上端部与预制桥面板9接触。

桥墩墩柱1与承接梁2现场浇筑而成；预应力箱梁3由工厂提前预制，通过运输台车吊放在指定位置。桥梁设计时横向相邻的两个预应力箱梁3之间的宽度为x型组合结构11宽度的倍数。梯角处垫板7下端部和减震支座4下端部均通过连接螺栓与承接梁2连接；减震支座4上端部直接与预应力箱梁3搭接在一起；预应力箱梁3、梯角处垫板7均直接与预制桥面板9搭接在一起。

一种轻薄化装配式形钢混组合抗震桥梁结构的施工方法，包括以下步骤：

（a）现场施工浇筑桥墩墩柱1及承接梁2结构；

（b）承接梁2上部两端布置减震支座4，并在减震支座4的上部布置预应力箱梁3；

（c）现场组装梯形钢板5与梯角处垫板7，形成x型组合结构11，并在两个x型组合结构11之间布置工型钢支柱6；

（d）通过连接螺栓8连接梯形钢板5、梯角处垫板7、工型钢支柱6，并组成蜂窝状形钢支撑体系；

（e）预应力箱梁3、蜂窝状形钢支撑体系上端部安装预制桥面板9。