具有可拆换桥面板的钢管混凝土桁架组合梁及施工方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，特别是涉及一种具有可拆换桥面板的钢管混凝土桁架组合梁及施工方法。

背景技术：

钢管混凝土桁架组合梁是一种新型桥梁结构，已建成此类型桥梁有干海子特大桥等。该类型桥梁自重较同跨径混凝土梁桥减少50％左右，在增大桥梁跨越能力同时，也可减少桥梁下部结构工程量，因此该桥型具有很好的发展前景。

目前国内外空间钢管混凝土桁架组合梁施工，一般先采用拖拉、分段吊装等方法架设钢管桁架，然后再向钢管桁架的上弦钢管和下弦钢管内压注混凝土，待钢管内的混凝土达到设计要求后，以钢管桁架为现浇桥面板模板的支撑，高位架设桥面板模板，现场浇注桥面板。采用此方法浇注桥面板，模板安装、混凝土浇注均在高空原位完成，工期较长，施工难度较大，桥面板施工质量不易保证，人员安全及结构质量存在极大隐患，并且拆换困难。

为缩短工期、保证桥面板施工质量，也可以将桥面板在安装钢管桁架前浇筑，即浇筑完成的桥面板和钢管桁架一起拖拉或吊装架设。采用此种施工方法时，桥面板将增加钢管桁架安装时的结构重量。对于桥墩不高、能设置临时支墩的场地，可采用大吨位吊车分段吊装带有桥面板的钢管桁架；但是当桥墩较高或不能设置临时支墩时，采用吊车分段吊装的方法则无法实现，只能采用拖拉架设，此时，大重量的桥面板结构将导致大悬臂工作时产生很大内力，致使这种结构体系和施工方法无法实现，只能采用先架设钢管桁架、再施工浇筑桥面板的施工方法。

综上所述，有必要设计一种可拓宽钢管混凝土桁架结构场地适用范围、缩短工期、保证施工过程人员安全及施工质量的新型安装结构以及施工方法。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中钢管混凝土桁架安装周期长、受安装场地限制严重的技术问题而提供一种可缩短施工周期、降低施工难度、可保证施工质量以及人员安全、降低对施工场地要求的具有可拆换桥面板的钢管混凝土桁架组合梁及施工方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种具有可拆换桥面板的钢管混凝土桁架组合梁，包括钢管桁架，所述钢管桁架的上部具有上弦管，还包括顺桥向依次铺设在所述钢管桁架上部的多块可拆换的桥面板，其特征在于：所述上弦管上固定有多组连接板，所述连接板上具有螺孔；所述桥面板的下部设有与多组所述连接板一一对应的定位凹槽以及与所述螺孔一一对应的锚栓孔，所述定位凹槽与所述连接板平面接触，所述桥面板与所述连接板通过贯穿所述螺孔和锚栓孔的机械锚栓固定连接；相邻的两块所述桥面板之间通过齿轮拨销锚固连接；所述机械锚栓包括锚杆、衬板、销钉、撑紧弹簧；所述锚杆的上下两端均具有螺纹部，所述锚杆的外侧圆周均布有若干所述衬板，相邻两所述衬板之间通过所述销钉连接，所述衬板与所述锚杆之间设有施加径向支撑力的所述撑紧弹簧；配装有所述机械锚栓的所述锚栓孔内灌注有聚氨酯弹性材料；所述齿轮拨销包括拨动销键和拨动齿轮，所述拨动销键的两侧部设有直齿部，所述拨动齿轮上固定有中心螺杆；所述桥面板的顺桥向一端面上设有拨销孔，所述桥面板的顺桥向另一端面的对应位置上设有拨销插孔，所述桥面板的端部顶面上对应所述拨销插孔的位置设有固定孔，所述拨销孔的两侧设有拨动孔；所述拨动销键配装在所述拨销孔内，所述拨动孔内配装所述拨动齿轮，所述拨动销键的两侧部与拨动齿轮通过齿啮合；所述固定孔内配装有用于锁紧所述拨动销键的拨销固定螺栓，所述拨动孔内填封有聚氨酯弹性材料，所述拨动齿轮的中心螺杆上部配盖有拨孔盖板和用于锁紧拨孔盖板(11)的拨杆螺母。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述钢管桁架的上弦管上、沿管长方向焊接有多组耳板，所述连接板焊接在所述耳板上。

相邻所述桥面板之间的接缝内涂制有密封胶，所述接缝上部嵌入有遇水膨胀的橡胶条。

所述锚栓孔上扣盖有锚孔盖板，所述锚孔盖板通过配装在所述锚杆的锚栓螺母锁紧。

一种权所述的具有可拆换桥面板的钢管混凝土桁架组合梁的施工方法，包括如下施工步骤：

1)、松动顺桥向拨销固定螺栓，打开拨孔盖板，通过拨动齿轮拨回拨动销键；

2)、打开锚孔盖板，烧除锚栓孔内聚氨酯弹性材料和撑紧弹簧，机械锚栓(5)失效，旋出锚杆；

3)、起吊桥面板；

4)、重新吊放同样规格的可拆换式桥面板；

5)、将机械锚栓放入锚栓孔，锚杆下端旋入连接板，松除机械锚栓的销钉完成机械锚固，锚栓孔内灌入聚氨酯弹性材料，并用锚孔盖板盖住锚栓孔，旋紧锚栓螺母；

6)、拨动拨动销键插入拨销插孔中，用拨销固定螺栓固定拨动销键，完成桥面板顺桥向锚固连接，然后用拨孔盖板盖住拨动孔并用拨杆螺母旋紧。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明所述的钢管混凝土桁架组合梁结构中，预制桥面板工序可与桥梁下部结构、桁架梁施工工序同步进行，并将后续桥面板的浇筑施工改为装配施工，避免高空混凝土浇筑、振捣作业，能缩短工期、保证工程质量和施工人员安全。桥面板安装时，桥面板与钢管桁架、相邻桥面板与桥面板的连接方式为机械式锚固，这种锚固方式既能保证钢与混凝土的有效结合，又具有一定的变形能力，可以通过连接件的刚度变化重新分配结合面剪力，能避免个别连接件受力过大，同时防止钢管与混凝土发生局部应力集中。采用机械锚固式连接件，还可以减小由于钢材和混凝土不同线膨胀系数造成的温度效应。由于连接件安装时没有与桥面板浇筑成整体，所以保证了桥面板的拆换性，这给桥梁的健康养护提供了便利。综上所述，该发明可拓宽钢管混凝土桁架组合梁的场地适用范围、缩短周期、保证施工过程中人员安全以及施工质量，具有很好的现实意义。

附图说明

图1是本组合梁结构横截面示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的俯视图；

图4是可拆换桥面板的俯视图；

图5是图4的正视图；

图6是耳板和连接板正视图；

图7是图6的侧视图；

图8是图6的俯视图；

图9是机械锚栓撑紧时的正视图；

图10是图9的俯视图；

图11是机械锚栓未锚固时的俯视图；

图12是齿轮拨销的俯视图；

图13是图12的正视图；

图14是桥面板拆装示意图。

图中：1、钢管桁架；1-1、上弦管；1-2、下弦管；1-3、腹管；1-4、上平管；2、桥面板；2-1、定位凹槽；2-2、锚栓孔；2-3、拨销孔；2-4、拨销插孔；2-5、拨动孔；2-6、固定孔；3、耳板；4、连接板；5、机械锚栓；5-1、锚杆；5-2、撑紧弹簧；5-3、衬板；5-4、销钉；6、锚孔盖板；7、锚栓螺母；8、聚氨酯弹性材料；9、齿轮拨销；9-1、拨动销键；9-2、拨动齿轮；10、拨销固定螺栓；11、拨孔盖板；12、拨杆螺母。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-图14，一种具有可拆换桥面板的钢管混凝土桁架组合梁，包括钢管桁架1。钢管桁架1的结构如建筑领域技术人员所熟知，一种由钢管彼此在两端用铰链连接而成的结构，是由直杆组成的具有三角形单元的平面或空间结构，其包括两根上弦管1-1、一根下弦管1-2、若干腹管1-3和上平管1-4，上弦管1-1和下弦管1-2平行，腹管1-3连接在所述上弦管1-1和下弦管1-2之间，上平管1-4连接在所述上弦管1-1之间。

上述上弦管1-1和下弦管1-2的轴向为桥向，还包括顺桥向依次铺设在所述钢管桁架上部的多块可拆换的桥面板2。桥面板2为施工先期混凝土浇筑预制而成。桥面板2与钢管桁架1之间的连接方式为如下：

所述上弦管1-1上固定有多组连接板4，所述连接板4上具有螺孔。所述桥面板2的下部设有与多组所述连接板4一一对应的定位凹槽2-1以及与所述螺孔一一对应的锚栓孔2-2，所述定位凹槽2-1与所述连接板4平面接触，所述桥面板2与所述连接板4通过贯穿所述螺孔和锚栓孔2-2的机械锚栓5固定连接。

本实施例中，所述钢管桁架1的上弦管1-1上、沿管长方向焊接有多组耳板3，所述连接板4焊接在所述耳板3上。所述机械锚栓5包括锚杆5-1、衬板5-3、销钉5-4、撑紧弹簧5-2。所述锚杆5-1的上下两端均具有螺纹部，所述锚杆5-1的外侧圆周均布有若干所述衬板5-3，相邻两所述衬板5-3之间通过所述销钉5-4连接，所述衬板5-3与所述锚杆5-1之间设有施加径向支撑力的所述撑紧弹簧5-2。配装有所述机械锚栓5的所述锚栓孔2-2内灌注有聚氨酯弹性材料。

具体的，将桥面板2的锚栓孔2-2中心与连接板4的螺孔中心对齐，将机械锚栓5的带螺纹的锚杆5-1下端旋入连接板4的螺孔，抽去机械锚栓5的用于连接衬板5-3的销钉5-4，撑紧弹簧5-2将衬板5-3顶紧到桥面板2的锚栓孔2-2内壁上，形成机械锚固。随后在锚栓孔2-2内灌入聚氨酯弹性材料8，盖上锚孔盖板6，在锚杆5-1上端旋紧锚栓螺母7。

目前，国内施工设备和施工技术可以保证桥面板2的预制精度，这种组合结构的关键是桥面板2和钢管桁架1能否共同工作。为增强桥面板2和钢管桁架1的上弦钢管1-1之间的联结，防止桥面板2和上弦钢管1-1间出现相对剪切滑移，除采用在上弦钢管1-1上焊接耳板3及连接板4、通过机械锚栓5将桥面板2锚固在一起外，每块连接板4还嵌入桥面板2底面凹槽2-1中，使得发生水平位移时连接板4与凹槽2-1水平向顶紧。

为确保顺桥向相邻桥面板2间剪力传递及方便安装对位，相邻的两块所述桥面板2之间通过齿轮拨销9锚固连接。本实施例中，邻的两块所述桥面板2之间的具体连接方式如下：

所述齿轮拨销9包括拨动销键9-1和拨动齿轮9-2。所述拨动销键9-1的两侧部设有直齿部，所述拨动齿轮9-2上固定有中心螺杆。所述桥面板2的顺桥向一端面上设有拨销孔2-3，所述桥面板2的顺桥向另一端面的对应位置上设有拨销插孔2-4，所述桥面板2的端部顶面上对应所述拨销插孔2-4的位置设有固定孔2-6，所述拨销孔2-3的两侧设有拨动孔2-5。所述拨动销键9-1配装在所述拨销孔2-3内，所述拨动孔2-5内配装所述拨动齿轮9-2，所述拨动销键9-1的两侧部与拨动齿轮9-2通过齿啮合。所述固定孔2-6内配装有用于锁紧所述拨动销键9-1的拨销固定螺栓10，所述拨动孔2-5内填封有聚氨酯弹性材料，所述拨动齿轮的中心螺杆上部配盖有拨孔盖板11和用于锁紧拨孔盖板的拨杆螺母12。

具体的，将相邻两块桥面板2的拨销孔2-3和拨销插孔2-4对齐，通过中心螺杆旋转拨动齿轮9-2并驱动拨动销键9-1从拨销孔2-3伸出插入拨销插孔2-4中，以此实现相邻两块桥面板2的销接。利用拨销固定螺栓10顶紧插入拨销插孔2-4中的拨动销键9-1后，用聚氨酯弹性材料将拨动孔2-5填封，再用拨孔盖板11盖住，用拨杆螺母12旋紧。拨动销键9-1及拨销插孔2-4的数量可根据实际桥面板2的宽度进行适应性设计，当桥面板加宽时，可适当增加数量。

为保证相邻桥面板2横向接缝密贴，拼装桥面板2时，在相邻桥面板之间接缝涂制密封胶。并在接缝上部嵌入有遇水膨胀的橡胶条。

可拆换桥面板钢管混凝土桁架组合梁的施工方法，请参见图1-14，包括如下施工步骤：

1、先期预制桥面板2，即在预制场完成可拆换的桥面板2预制施工。

2、在桥墩上安装钢管桁架1，在钢管桁架1的上弦管1-1、下弦管1-2内灌注混凝土。

3、待上弦管1-1、下弦管1-2内混凝土达到设计强度后，从桥头开始逐块安放桥面板2，并用机械锚栓5将桥面板2与钢管混凝土桁架竖向锚固连接，用齿轮拨销9和拨销固定螺栓10将桥面板2顺桥向彼此锚固连接；

4、桥头桥面板2安装完成后，在已安装完成的桥面板2上拼装吊板装置完成后续桥面板的运放和锚固连接，直至安装完全部桥面板2。

可拆换桥面板钢管混凝土桁架组合梁的桥面板拆换施工方法，请参见图1-14，包括如下施工步骤：

1、松动顺桥向拨销固定螺栓10，打开拨孔盖板11，通过拨动齿轮9-2拨回拨动销键9-1；

2、打开锚孔盖板6，烧除锚栓孔2-2内聚氨酯弹性材料8和撑紧弹簧5-2，机械锚栓5失效，旋出锚杆5-1；

3、起吊桥面板2；

4、重新吊放同样规格的可拆换式桥面板2；

5、将机械锚栓5放入锚栓孔2-2，锚杆5-1下端旋入连接板4，松除机械锚栓5的销钉5-4完成机械锚固，锚栓孔2-2内灌入聚氨酯弹性材料8，并用锚孔盖板6盖住锚栓孔2-2，旋紧锚栓螺母7；

6、拨动拨动销键9-1插入拨销插孔2-4中，用拨销固定螺栓10固定拨动销键9-1，完成桥面板2顺桥向锚固连接，然后用拨孔盖板11盖住拨动孔2-5并用拨杆螺母12旋紧。