钢复合型psc桁架u型简支梁桥及连续梁桥的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种钢复合PSC(预应力混凝土)桁架U型简支梁桥及连续梁桥。_2] 当前
【背景技术】
[0003]过去的PSC U型梁主要使用以下方法。首先，利用以跨度为单位的后张法或预加张法制造，然后安置桥台、桥墩，最终使内侧支座通过桥板而呈现连续化。这与PSC I型梁相比，尽管梁的强度更大，实用性更高，施工费用低廉，但重量大幅增大，桥台、桥墩的制作、搬运、提升、安置所需要的制作厂商和支架等过多，因此，其实用性非常有限，在我国几乎不被使用。在最近的施工事例当中，PSC U型梁经常被制作成小规模单位节段形态。这种方法虽然通过减少U型梁单位重量，改善了制作和安置方面出现的问题，然而梁节段的接合数量过多，需要在梁节段连接处，大规模地设置钢结构临时装置，在中、小规模的桥梁建设当中，由于不能承担如此多的临时装置费用，缺乏经济效益，因此其实用性较差。并且，过去的钢箱梁与PSC U型梁相比，其重量更轻，而且在制作厂商以节段单位制作并在现场进行组合、安置，设置起来也更为简单，因此被广泛采用。尽管如此，事实上，过去的钢箱梁对钢的使用量更多，施工费用也非常高昂，不利于减少成本。
[0004]为此，虽然使用了施工费用比钢箱梁桥更少，施工也更为简单的U型钢梁，但与PSC U型梁相比，在经济性方面差距甚大。而且，事实上，过去虽然一部分工程会采用钢混凝土组合梁，但其施工方式不能得到改善，因此，也几乎不被使用于实际工程当中。
[0005]S卩，对于过去的钢复合PSC桁架U型梁，虽然可在其PSC梁下翼缘上使用桁架腹板，但由于钢结构桁架与PSC梁下翼结合的部分，PS钢丝的拉伸方法，以及锚固区等的效率低下，在绝大多数情况下，通过I次拉伸来完成桥梁的制作、安置、施工。因此，不仅梁的重量大，所需的钢材也很多，所以在国内一般不会使用。即使使用，对其实用性的评价也不高。不仅如此，针对施工过程中经常出现钢梁崩溃等问题，需要开发结构稳定且实用性优良的技术，然而，到目前为，技术的开发一直停滞不前。而且，该工程需要的最敏感也是难度最大的施工技术在于，在钢结构桁架与PSC梁下翼缘合成的节点上，能够使钢结构桁架与PSC梁下翼缘有效地结合在一起，从而增加工程的经济性。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供一种能够改善以往钢结构桁架的施工方式的钢复合 PSC 析架 U 型简支梁桥和连续梁桥(Steel composite PSC truss U girder simplebridge and continous bridge)。本发明解决上述技术问题的方案如下。本发明是集PSC和钢材的优点为一身的钢混凝土 U型组合梁。其梁下翼缘又PSC梁下翼缘构成，腹板由能够使用预应力的钢结构桁架腹板构成，并成功解决了过去钢结构桁架在施工实用性上的不足。并且，本发明提供一种工程费用低廉，梁的重量小的钢复合PSC桁架U型简支梁桥和连续梁桥。
[0007]通过本发明，仅选择集PSC与钢材的优点的梁，可制造出浅埋、大跨度的桥梁。与过去的钢复合PSC桁架U型梁相比，改善了桁架节点、镇墩及锚固区、鞍型形状、PC钢丝的结构与拉伸方式，增大了效率。并且，与过去的PSC U型梁相比，减少了混凝土的使用量，使梁的重量减轻。与钢箱梁或U型钢梁相比，节省了钢材的使用量，从而使经济效益。并且，因梁的重量减轻，使梁的安置更加容易，所受地形条件的限制小。而且，制作，安置等的施工更加简便。并且，导入预应力时，可使提升力均匀且有效地向梁的上部传递。
[0008]一种钢复合型PSC桁架U型简支梁桥，其包括U型梁40，桥台支座混凝土隔墙块体50，半预制桥面板60，第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2，第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4，第一、二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区7la，7Ib以及一对第一、二外部伸张PS钢丝镇墩和锚固区73a，73b，其特征在于，所述U型梁40包括有混凝土梁下翼缘10，一对混凝土梁上翼缘20以及分别连接所述混凝土梁下翼缘10两侧和一对所述混凝土梁上翼缘20的一对桁架腹板30 ;桥台支座混凝土隔墙块体50在所述U型梁40两侧端部，连接所述混凝土梁下翼缘10，一对混凝土梁上翼缘20以及一对桁架腹板30 ;半预制桥面板60安置在所述混凝土梁上翼缘20 ;第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2内设于所述混凝土梁下翼缘10 ;第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4内设于所述U型梁40的内部空间；第一、二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71a，71b分别锚固所述第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2 ;所述第一、二外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73a，73b分别锚固第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4 ;所述第一内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71a安置在所述U型梁40两端的下部，第二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71b偏离所述U型梁40两端，安置在所述梁下翼缘10上端；所述第一、二外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73a，73b从所述U型梁40两端的上部向下依次安置；所述第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2在桥梁制作厂商进行拉伸；所述第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4安置在所述U型梁40的桥台I上，在所述半预制桥面板60上浇筑桥板之后进行拉伸。
[0009]进一步的，所述简支梁桥还包括有一对外侧鞍形块体82、一对内侧鞍形块体81、外侧钢结构斜腹杆85、钢结构上弦杆87、内侧钢结构斜腹杆86 ;所述一对外侧鞍形块体82在所述第二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71b上，与所述混凝土梁下翼缘10接合，使所述第二外部拉伸PS钢丝W4偏转；所述一对内侧鞍形块体81在所述一对外侧鞍形块体82的内侧，与所述混凝土梁下翼缘10接合，使所述第一外部拉伸PS钢丝W3偏转；所述外侧钢结构斜腹杆85在从上述内、外侧鞍形块体81，82的各个位置到所述混凝土梁上翼缘20的区间上，与所述桁架腹板30的内侧接合；所述钢结构上弦杆87连接所述外侧钢结构斜腹杆85的上部；所述内侧钢结构斜腹杆86连接所述钢结构上弦杆87的中心以及在其两侧的所述内、外侧鞍形块体81，82 ;所述第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4的提升力能够通过在其左右的所述外侧钢结构斜腹杆85和内侧钢结构斜腹杆86，以构成的W形的支撑结构，向上部传送。
[0010]进一步的，所述简支梁桥还包括一对维持管理用的外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区74，以及用于维持管理的鞍型管74a ;所述一对维持管理用的外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区74安置在所述第一、二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71a，71b之间的混凝土梁下翼缘10上；所述用于维持管理的鞍型管74a安置在所述内、外侧鞍形块体81，82上。
[0011]一种钢复合PSC桁架U型连续梁桥，所述连续梁桥包括混凝土梁下翼缘10、一对混凝土梁上翼缘20以及分别连接所述混凝土梁下翼缘10两侧和一对混凝土梁上翼缘20的一对桁架腹板30，其特征在于，又包括外侧跨度U型梁110和内侧跨度U型梁120、桥台支座混凝土隔墙块体50和桥墩支座混凝土隔墙块体53、半预制桥面板60、第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2、第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4、第一、二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71a，71b以及第一、二外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73a，73b ;所述外侧跨度U型梁110安置在桥台I和桥墩2之间，所述内侧跨度U型梁120安置在桥墩2与桥墩2之间；所述桥台支座混凝土块体50和桥墩支座混凝土块体53，在所述外侧跨度U型梁110外侧端部和所述外、内侧跨度U型梁110，120的连接点上，连接所述混凝土梁下翼缘10、一对混凝土梁上翼缘20以及一对桁架腹板30 ;所述半预制桥面板60安置在所述外、内侧跨度U型梁110，120的混凝土梁上翼缘20上；所述第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2设置于所述外、内侧跨度U型梁110，120的混凝土梁下翼缘10内部；所述第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4设置于所述夕卜、内侧跨度U型梁110，120的内部空间；所述第一、二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71a，71b分别锚固所述第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2 ;所述第一、二外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73a，73b分别锚固第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4 ;所述第一内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71a安置在所述外、内侧跨度U型梁110，120两端的下部，所述第二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71b安置在从所述外、内侧跨度U型梁110，120两端向内侧偏离一定距离的所述混凝土梁下翼缘10上；所述第一外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73a分别安置于所述外侧跨度U型梁110的外侧上部和所述外、内侧跨度U型梁110，120连接点两侧的上部；所述第二外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73b安置在所述外侧跨度U型梁110的外侧上部，并处在所述第一外部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区73a的下方；所述第一、二内部拉伸PS钢丝Wl，W2在桥梁制作厂商进行拉伸，所述第一外部拉伸PS钢丝W3，在所述外、内侧跨度U型梁110，120连续安置于所述桥台I及桥墩2后，与相邻的所述外、内侧跨度U型梁110，120连接并拉伸。所述第二外部拉伸钢丝W4，在所述半预制桥面板60上浇筑桥板后，将所述外侧跨度U型梁110之间的所有桥梁进行连接并拉伸。
[0012]进一步的，还包括外侧鞍形块体82、一对内侧鞍形块体81、外侧钢结构斜腹杆85、钢结构上弦杆87及内侧钢结构斜腹杆86 ;所述外侧鞍形块体82在所述外、内侧U型梁110，120上的第二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71b内侧，与所述混凝土梁下翼缘10接合，并使所述第二外部拉伸PS钢丝W4发生偏转；所述一对内侧鞍形块体81在所述一对外侧鞍形块体82的内侧，与所述混凝土梁下翼缘82接合，使所述第一外部拉伸PS钢丝W3发生偏转；从所述内、外侧鞍形块体81，82分别到所述混凝土梁上翼缘20，设有与所述桁架腹板30的内侧相邻的外侧钢结构斜腹杆85 ;所述钢结构上弦杆87连接所述外侧钢结构斜腹杆85的上部；所述内侧钢结构斜腹杆86连接所述钢结构上弦杆87中心与两侧的所述内、外侧鞍形块体81，82 ;所述第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4的提升力，可通过左右侧的由外侧钢结构斜腹杆85与内侧钢结构斜腹杆86构成的W型支撑结构，传递到上部。
[0013]进一步的，在所述内侧跨度U型梁120的内侧鞍形块体81上，将所述第二外部拉伸PS钢丝W4的位置摆在比所述第一外部拉伸PS钢丝W3更高的位置上，使所述外侧跨度U型梁110和内侧跨度U梁120之间的力矩达到平衡。
[0014]进一步的，钢复合PSC桁架U型连续梁桥还包括用于维持管理的外部拉伸PS钢丝镇墩及锚固区74和用于维持管理的鞍型管74a ;在混凝土梁下翼缘10的上部和的内侧跨度U型梁的连接支座上部的两侧上，可构成用于维持管理的外部拉伸PS钢丝镇墩及锚固区74 ;所述混凝土梁下翼缘10位于所述外侧U型梁110的外侧端部和与其相连的所述第二内部拉伸PS钢丝镇墩和锚固区71b之间；用于维持管理的鞍型管74a安置于所述内、外侧鞍形块体81，82上；利用所述用于维持管理的外部拉伸PS钢丝镇墩及锚固区74和用于维持管理的鞍型管74a可必要时与相邻的桥梁节段相连接，用以增加用于维持管理的外部拉伸PS钢丝的张力。
[0015]一种钢复合PSC桁架U型连续梁桥，其包括混凝土梁下翼缘10、一对混凝土梁上翼缘20以及连接所述混凝土梁下翼缘两侧10和一对混凝土梁上翼缘20的一对桁架腹板，其特征在于，还包括桥台支座U型梁节段、桥墩支座U型梁节段、跨度中心U型梁节段、桥台支座混凝土隔墙块体50、桥墩支座混凝土隔墙块体53、半预制桥面板60、第一、二、三内部拉伸PS钢丝Wl，W2, W5、第一、二外部拉伸PS钢丝W3，W4