斜拉桥宽幅梁格型主梁结构及其组合模板体系的制作方法

本实用新型涉及一种斜拉桥主梁结构，特别是一种宽幅梁格型主梁及其模板体系。

背景技术：

斜拉桥是一种由塔柱、主梁和拉索三种基本构件组成的组合桥梁结构体系，塔柱受压、主梁受弯、拉索受拉以不同的方式影响总体结构的性能。与其他体系的桥梁相比，由于拉索的支承，斜拉桥主梁具有跨越能力大、建筑高度小和借助拉索的预应力对主梁内力进行调整等特点。从斜拉桥的构成特点可知，其主梁、拉索、索塔及纵横联结系共同受力，形成高次超静定的空间结构体系。在众多的桥梁结构中，斜拉体系桥梁在造型上、体系上和构造上最富有变化。现代结构理论、高强材料、计算机技术及施工方法的进步使斜拉桥得到迅速发展。

当斜拉桥设计成主梁宽度较大时，现有的结构与施工工艺已经无法满足实际需要。现有的斜拉桥施工一般采用挂篮悬浇或支架法分段采用钢模板法浇注。挂篮悬浇或支架法分段施工周期长，且不易保障冷缝处质量；其次钢模板投入大，费用高；另外钢模板自重大，需要大型机械设备，众多梁格倒角处接缝不易严密，在高支架上操作难度大，存在安全隐患；另外在配合后续主梁预应力张拉及拉索安装，钢模板侧模不易拆卸临时安放。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种斜拉桥宽幅梁格型主梁结构及其组合模板体系，要解决现有施工周期长，混凝土质量无法保证；还要解决钢模板自重大，费用高，众多梁格倒角处接缝不易严密，在高支架上操作难度大，存在安全隐患的技术问题；还要解决后续主梁预应力张拉及拉索安装，钢模板侧模不易拆卸临时安放的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种斜拉桥宽幅梁格型主梁结构，包括下部的顺桥向纵梁和横桥向横梁，还包括上部的桥面板，

所述纵梁包括沿横桥向对称设置的两道主纵梁和位于桥面中轴线上的一道次纵梁，所述横梁沿顺桥向间隔设置有一组，所述纵梁和横梁在桥面板下连接形成梁格，

所述主纵梁为单箱箱梁，所述主纵梁的底板和腹板连接位置处的外侧表面沿横桥向为倒圆弧形面，

所述次纵梁为矩形梁，所述主纵梁的梁高大于次纵梁的梁高，所述横梁的梁高小于主纵梁的梁高、大于次纵梁的梁高，

所述横梁沿横桥向包括悬臂板段、贯穿纵梁段和纵梁间连接段，所述悬臂板段位于横梁的两个端部、伸出贯穿纵梁段，所述悬臂板段的下侧表面、沿横桥向为弧形内凹过渡面，该弧形内凹过渡面自悬臂板段的外端头开始直至贯穿纵梁段的外侧端面，

所述悬臂板段的横截面为标准T形，所述贯穿纵梁段的横截面为矩形，所述纵梁间连接段的横截面为异型T形。

所述纵梁间连接段的腹板为变截面腹板，该腹板的横截面竖向轴对称、底部向外扩大，所述腹板包括原竖向部、过渡部和扩大部，所述原竖向部的横截面为矩形，所述过渡部的横截面为梯形，所述扩大部的横截面也为矩形。

一种斜拉桥宽幅梁格型主梁结构的组合模板体系，包括支撑系统和模板系统，所述支撑系统为满堂红碗扣支架，所述模板系统包括面板和背楞，所述横梁的模板系统包括悬臂板段模板系统、贯穿纵梁段模板系统和纵梁间连接段模板系统，

所述悬臂板段模板系统包括底模和侧模，所述底模包括顺桥向依次固定连接在碗扣支架顶托内的主背楞支撑钢管、横桥向间隔固定连接在主背楞支撑钢管上侧的一组微弯钢管主背楞、顺桥向间隔依次固定连接在微弯钢管主背楞的上侧的一组方木次背楞以及固定连接在方木次背楞上侧的悬臂板段面板，所述悬臂板段面板的背部固定连接有横桥向的一组背木，所述背木与方木次背楞的上侧固定连接。

所述微弯钢管主背楞的弯曲程度与弧形内凹过渡面的弯曲角度相适应。

所述主背楞支撑钢管与微弯钢管主背楞之间通过钢管扣件固定连接，所述微弯钢管主背楞与方木次背楞之间通过铁丝绑扎固定连接，所述悬臂板段面板与背木之间通过铁钉固定连接。

所述纵梁间连接段模板系统包括方木次背楞、纵梁间连接段底面板、异形背楞、纵梁间连接段侧面板和对拉固定件，所述方木次背楞固定连接在碗扣支架顶托上侧、横桥向间隔设置有一组，所述异形背楞在方木次背楞的上侧成组对称设置并与方木次背楞固定连接，所述异形背楞横桥向间隔设置有一组，所述异形背楞的内侧、沿表面固定连接有纵梁间连接段侧面板，所述纵梁间连接段侧面板之间固定有纵梁间连接段底面板，成组对称设置的异形背楞之间通过对拉固定件固定拉接。

所述异形背楞由木板制成，宽度不小于24mm，厚度不小于5mm，所述异形背楞的内侧表面包括原竖向部面、过渡部面和扩大部面，所述异形背楞的宽度随纵梁间连接段的尺寸变截面变化。

所述主纵梁的模板系统包括底板系统、腹板系统和底板系统与腹板系统连接位置处的倒角系统，

所述倒角系统包括沿纵桥向通长设置的倒角面板、沿纵桥向间隔设置的主背楞和沿纵桥向通长设置的限位角钢，

所述倒角面板是弧度与倒圆弧形面的弧度相适应的钢面板，所述主背楞是钢板制成的矩形，主背楞靠近钢面板的角部被弧切形成弧切角，弧切角的形状与钢面板的轮廓和尺寸均相适应，弧切角与钢面板焊接固定，与弧切角相邻的主背楞的边缘上分别固定两根限位角钢，所述限位角钢包括限位肢和连接肢，所述连接肢与主背楞的边缘焊接，两侧的限位肢与钢面板之间分别预留出底板系统的面板宽度和腹板系统的面板宽度，使钢面板与两侧的面板对接成为一体。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型设计了一种斜拉桥宽幅梁格型主梁结构，纵向设计两道箱形主纵梁和一道次纵梁，横梁间隔设在纵梁之间形成梁格结构，主梁结构设计宽跨比较大，空间受力效应明显。为减少结构自重同时保证刚度及美观视觉效果，将横梁沿横桥向设计成包括悬臂板段、贯穿纵梁段和纵梁间连接段的三段，纵梁间连接段的腹板为变截面腹板、底部向外扩大，同时将主纵梁的底板和腹板连接位置处的外侧表面沿横桥向为倒圆弧形面。

斜拉桥宽幅梁格型结构桥面受力性能好、轻盈自重小、横梁线型复杂匀称美观。

为了减轻本实用新型截面倒角多、直线尺寸小，现有模板体系对主梁结构的内在质量及外观质量有一定影响的问题，相较于挂篮悬浇或支架法分段采用钢模板法浇注，为了节省施工时间以及材料，进行满堂红支架整体一次现浇，模板闭合成型可以充分保证结构混凝土的内外质量。本实用新型针对斜拉桥宽幅梁格型主梁结构形状设计一套与常规木模板搭配使用的组合模板体系，包括将背楞设计成与横梁形状相适应，或者采用钢木结合模板系统的办法，将圆滑过渡处采用钢模板进行过渡保证施工质量。组合模板系统中木模板具有自重小、保证主梁结构混凝土尺寸高程准确，模板安装拆卸方便快捷，后续的主梁横纵向钢绞线张拉、拉索安装全部顺畅推进的特点。

本实用新型将主梁结构组合模板进行整体设计实施，减少了主梁的分节施工次数，操作安全快捷，不仅缩短了施工周期，更有利于控制主梁结构的内在质量及外观质量，减少了材料浪费。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的主梁结构俯视示意图。

图2是图1中E-E处纵梁的横向截面结构示意图。

图3是图1中C-C处横梁的纵向截面结构示意图。

图4是图3中A-A剖面示意图。

图5是图3中B-B剖面示意图。

图6是图1中C-C处横梁的模板系统示意图。

图7是图6中F处放大示意图。

图8是图1中D-D处横梁的横向截面模板系统示意图。

图9是图8中的局部放大图。

图10是图9中G处放大示意图。

图11是图1中E-E处横梁的模板系统示意图。

图12是图11中倒角系统示意图。

图13是图6中的微弯钢管主背楞结构示意图。

图14是图10中异形背楞结构示意图。

附图标记：1－主纵梁、11－底板、12－腹板、2－次纵梁、3－横梁、31－悬臂板段、32－贯穿纵梁段、33－纵梁间连接段、331－原竖向部、332－过渡部、333－扩大部、34－弧形内凹过渡面、4－桥面板、5－支撑系统、6－悬臂板段模板系统、61－主背楞支撑钢管、62－微弯钢管主背楞、63－方木次背楞、64－悬臂板段面板、65－背木、7－贯穿纵梁段模板系统、8－纵梁间连接段模板系统、81－方木次背楞、82－纵梁间连接段底面板、83－异形背楞、831－原竖向部面、832－过渡部面、833－扩大部面、84－纵梁间连接段侧面板、85－对拉固定件、9－底板系统、10－腹板系统、13－倒角系统、131－倒角面板、132－主背楞、133－限位角钢、13a－限位肢、13b－连接肢。

具体实施方式

实施例参见图1-5所示，一种斜拉桥为三跨双塔双索面混凝土斜拉桥，桥宽48m。主梁结构为宽幅梁格型混凝土主梁结构，包括下部的顺桥向纵梁和横桥向横梁，还包括上部的桥面板4。所述纵梁包括沿横桥向对称设置的两道主纵梁1和位于桥面中轴线上的一道次纵梁2，所述横梁3沿顺桥向间隔设置有一组，所述纵梁和横梁在桥面板下连接形成梁格。本实施例中横桥向有68道横梁，共同组成了268个梁格。

参见图2所示，所述主纵梁为单箱箱梁，所述主纵梁的底板11和腹板12连接位置处的外侧表面沿横桥向为倒圆弧形面。本实施例中主纵梁梁高为250cm，顶板和底板宽464cm，标准段顶板和底板厚度为25cm，腹板厚度为50cm，主塔过孔处腹板厚度为150cm。所述次纵梁为矩形梁，次纵梁位于跨中位置，梁高185cm，梁宽30cm。

参见图3-5所示，主梁结构设计宽跨比较大，空间受力效应明显。为减少结构自重，同时保证刚度及美观视觉效果，将横梁3沿横桥向设计成包括悬臂板段31、贯穿纵梁段32和纵梁间连接段33的三段，所述悬臂板段31位于横梁的两个端部、伸出贯穿纵梁段32，所述悬臂板段的下侧表面、沿横桥向为R1400弧形内凹过渡面34，该弧形内凹过渡面自悬臂板段31的外端头开始直至贯穿纵梁段32的外侧端面。同时，参见图4所示，所述悬臂板段31的横截面为标准T形，贯穿纵梁段32的横截面为矩形，参见图5所示，所述纵梁间连接段33的横截面设计为异型T形。

所述纵梁间连接段33的腹板为变截面腹板，该腹板的横截面竖向轴对称、底部向外扩大，所述腹板包括原竖向部331、过渡部332和扩大部333，所述原竖向部331的横截面为矩形，所述过渡部332的横截面为梯形，所述扩大部333的横截面也为矩形。

这种主梁结构要求整体一次浇注成型，同时要求主梁结构混凝土成型后进行预应力张拉前侧模要脱离结构物表面以及拉索安装后方可拆除底模和支架系统。

为保证一次浇注成型的混凝土的内外部质量、主梁结构模板体系施工安装拆卸的可操作性和安全性，因此设计这种斜拉桥宽幅梁格型主梁结构的组合模板体系，包括支撑系统5和模板系统，所述支撑系统5为满堂红碗扣支架，所述模板系统包括面板和背楞。

参见图1、图6、图7和图13所示，所述横梁的模板系统包括悬臂板段模板系统6、贯穿纵梁段模板系统7和纵梁间连接段模板系统8。所述悬臂板段模板系统6包括侧模和底模，所述底模包括顺桥向依次固定连接在碗扣支架顶托内的主背楞支撑钢管61、横桥向间隔固定连接在主背楞支撑钢管61上侧的一组微弯钢管主背楞62、顺桥向间隔依次固定连接在微弯钢管主背楞62的上侧的一组方木次背楞63以及固定连接在方木次背楞63上侧的悬臂板段面板64，所述悬臂板段面板64的背部固定连接有横桥向的一组背木65，所述背木65与方木次背楞63的上侧固定连接。所述微弯钢管主背楞62的弯曲程度与弧形内凹过渡面34的弯曲角度相适应。所述主背楞支撑钢管61与微弯钢管主背楞62之间通过钢管扣件固定连接，所述微弯钢管主背楞62与方木次背楞63之间通过铁丝绑扎固定连接，所述悬臂板段面板64与背木65之间通过铁钉固定连接。

本实施例中，微弯钢管主背楞的管径为48mm，管壁厚度为3.5mm，设置间距为30cm。主背楞支撑钢管的管径为48mm，管壁厚度为3.5mm；方木次背楞的尺寸为8.5cm×8.5cm，设置间距为40cm，背木为5cm×10cm的方木，悬臂板段面板是厚度为15mm的清水胶合板，面板之间用双面胶进行粘贴。

参见图1、图8-10和图14所示，所述纵梁间连接段模板系统8包括方木次背楞81、纵梁间连接段底面板82、异形背楞83、纵梁间连接段侧面板84和对拉固定件85，所述方木次背楞81固定连接在碗扣支架顶托上侧、横桥向间隔设置有一组，所述异形背楞83在方木次背楞81的上侧成组对称设置并与方木次背楞81固定连接，所述异形背楞83横桥向间隔设置有一组，所述异形背楞83的内侧、沿表面固定连接有纵梁间连接段侧面板，所述纵梁间连接段侧面板之间固定有纵梁间连接段底面板82，成组对称设置的异形背楞83之间通过对拉固定件85固定拉接。所述异形背楞83由木板制成，尺寸为24cm×5cm的大板，现场加工成异形，竖向布置，设置间距为30cm。参见图14所示，所述异形背楞的内侧表面包括原竖向部面831、过渡部面832和扩大部面833，所述异形背楞83的宽度随纵梁间连接段的尺寸变截面变化。

参见图11-12所示，所述主纵梁的模板系统包括底板系统9、腹板系统10和底板系统与腹板系统连接位置处的倒角系统13。所述倒角系统包括沿纵桥向通长设置的倒角面板131、沿纵桥向间隔设置的主背楞132和沿纵桥向通长设置的限位角钢133。所述倒角面板131是弧度与倒圆弧形面的弧度相适应的钢面板，所述主背楞132是钢板制成的矩形，主背楞132靠近钢面板的角部被弧切形成弧切角，弧切角的形状与钢面板的轮廓和尺寸均相适应，弧切角与钢面板焊接固定，与弧切角相邻的主背楞的边缘上分别固定两根限位角钢133，所述限位角钢包括限位肢13a和连接肢13b，所述连接肢13b与主背楞132的边缘焊接，两侧的限位肢13a与钢面板之间分别预留出底板系统的面板宽度和腹板系统的面板宽度，使钢面板与两侧的面板对接成为一体。

这种组合模板体系除了以上三处，其余均使用常规木模体系。

这种应用组合模板体系的主梁结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，施工主梁结构的支撑系统5的基础；

步骤二，在基础上搭设满堂红碗扣支架；

步骤三，安装主纵梁1、次纵梁2和横梁3的底模并绑扎钢筋；

步骤四，安装主纵梁1、次纵梁2和横梁3的侧模或者内模；

步骤五，安装桥面板4的底模和侧模将主梁结构模板闭合成型；

步骤六，浇注主梁结构的混凝土；

步骤七，将主纵梁1和横梁3的侧模脱离主梁结构，侧模暂放支架上；

步骤八，张拉主梁结构的预应力钢绞线；

步骤九，安装主梁结构的斜拉索；

步骤十，拆除所有的模板系统和支撑系统。

所述步骤三中先在支撑系统上安装主纵梁和次纵梁的底模，然后安装横梁的贯穿纵梁段模板系统7的底模和纵梁间连接段模板系统8的底模，同步或最后安装悬臂板段模板系统的底模。

本实用新型中微弯钢管主背楞和倒角面板为统一规格专业厂家加工，异形背楞在现场依据设计和施工操作要求量身订做，一次制作成型，所有材料按图纸在支架上分段完成拼装。