一种用于桥梁标准化的22m级先张法折线预应力双T梁的制作方法

本实用新型涉及桥梁结构设计技术领域，具体地说是一种用于桥梁标准化的22m级先张法折线预应力双t梁。

背景技术：

近年来中小跨度预制装配式预应力混凝土梁因结构简单、受力明确、施工速度快、造价低、对被交道路的交通影响较小等优势，在城市桥梁领域得到广泛的应用。预制装配式预应力混凝土空心板（适用跨径范围为10~22m）、t梁（适用跨径范围为20~40m）、小箱梁（适用跨径范围为25~40m）都是中小跨度桥梁常采用的结构型式。

空心板、小箱梁为闭口断面，预制过程需要芯模，对模板施工工艺要求高，而且预制完成后，内芯模板拆除比较困难。同时，闭口断面内部混凝土浇筑质量可控性差，如果芯模控制不好很容易影响梁板预制质量，从而导致桥梁运营期出现大量病害。运营养护期间，检测人员难以到达封闭的箱体内部，养护检修困难，只靠桥梁的外部检测不能发现梁板的内部病害，也就不能全面反映结构实际的运营状态。

空心板、小箱梁端部横向采用双支座，梁板架设完成后由于施工精度、运营条件等原因，运营阶段个别支座可能出现脱空现象。当支座出现脱空后，导致相邻支座承受的上部反力加大，支座极易被压坏。同时，还会引起支座垫石、墩台盖梁等构件的混凝土被压裂，腹板产生斜裂缝。

根据以往工程实例调研，中小跨径装配式板梁桥中最常见的病害表现为沿预制板梁之间的纵向铰接缝开裂导致混凝土剥落、铰缝渗水，进一步发展成铰缝失效，单板梁受力，底板下缘出现横向裂缝，继续向腹板发展，形成ｕ型裂缝，这种病害在超重超载现象比较严重的路段更为突出。

针对板梁桥运营后容易出现病害的情况，从全寿命周期的角度考虑，有必要研发一种开口断面的梁型，既能有空心板和小箱梁高度小、经济指标低等优点，又具有耐久性好、预制质量好和施工便捷等优点。经过充分调研后，设计研发一种用于桥梁标准化的先张法折线预应力22m级双t梁。这里的22m级就是指跨径不大于22m的双t梁。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计研发一种用于桥梁标准化的22m级先张法折线预应力双t梁，既能具有空心板和小箱梁底高度、经济指标低等优点，又具有安全可靠、耐久性好、预制质量好、适应工业化生产和施工便捷等优点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于桥梁标准化的22m级先张法折线预应力双t梁，其特征在于：所述双t梁包括顶板以及设置于顶板下方的两个腹板，仅在梁端设置横隔板，腹板顶宽为380~390mm，梁顶板厚180~220mm，腹板间距为1.25m，腹板侧面设斜坡，由顶到底略收窄，腹板侧面斜坡斜率为3%~5%，腹板底部倒角20mm×20mm~35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，双t梁预应力钢束布置采用折线和直线相结合的方式，钢束弯起点为相同位置，位于梁长方向中心两侧1.5~3.5m的位置。

进一步地，所述双t梁的跨径为不超过10m，梁高为0.55m，跨中腹板中下部设置三排预应力钢束，顶排和底排居中设3根预应力钢束，中间一排设5根预应力钢束，钢束横向间距50~53mm，竖向间距50~53mm，跨中腹板与顶板底面齐平位置设置有2根预应力钢束，与中间一排5根预应力钢束外侧两根预应力钢束对应；顶排和中间一排的居中的3根预应力钢束在弯起点弯起，支点截面处预应力钢束横向间距50~53mm，预应力钢束竖向间距100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束；所述双t梁还包括两根与顶板底面齐平的直线型钢束，该直线型钢束布置在跨中腹板位置与中间一排5根预应力钢束的外侧两根相对应。

进一步地，所述双t梁的跨径为10~13m，梁高0.65m，腹板顶宽385mm，跨中腹板中下部设置四排预应力钢束，其中底排居中设3根预应力钢束，上面三排设5根预应力钢束，钢束横向间距50~53mm，竖向间距50~53mm；上面三排居中3根预应力钢束在弯起点弯起，支点截面处预应力钢束横向间距50~53mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距80mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

进一步地，所述双t梁的跨径为13~16m，梁高0.85m，跨中腹板中下部设置四排预应力钢束，其中底排和顶排居中设3根预应力钢束，中间两排居中设5根预应力钢束，钢束横向间距50~53mm，竖向间距50~53mm；顶排和当中两排的居中3根预应力钢束在弯起点弯起，支点截面处预应力钢束横向间距50~53mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距80mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

进一步地，所述双t梁的跨径为16~18m，梁高0.85m，跨中腹板中下部设置五排预应力钢束，其中底排居中设3根预应力钢束，顶排设2根预应力钢束，顶排的2根预应力钢束和底板3根预应力钢束中的外侧2根相对应，中间三排居中设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距50~53mm，竖向间距50~53mm；顶排2根预应力钢束和当中三排的居中3根预应力钢束在弯起点弯起，支点截面处预应力钢束横向间距50~53mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距80mm,第三排和第四排预应力钢束的竖向间距100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

进一步地所述双t梁的跨径为18~20m，梁高0.95m，跨中腹板中下部设置五排预应力钢束，其中底排和顶排居中设3根预应力钢束，中间三排居中设5根预应力钢束，钢束横向间距50~53mm，竖向间距50~53mm；顶排和当中三排的居中3根预应力钢束在弯起点弯起，支点截面处预应力钢束横向间距50~53mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距80mm,第三排和第四排预应力钢束的竖向间距100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

进一步地，所述双t梁的跨径为20~22m，梁高0.95m，跨中腹板中下部设置五排预应力钢束，其中底排居中设3根预应力钢束，上面四排居中设5根预应力钢束，钢束横向间距50~53mm，竖向间距50~53mm；上面四排的居中3根预应力钢束在弯起点弯起，支点截面处预应力钢束横向间距50~53mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距80mm,第三排和第四排预应力钢束的竖向间距100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

进一步地，双t梁桥面板采用现浇接缝连接，接缝处相邻预制梁间的钢筋连接采用焊接或搭接，连接钢筋形式采用直线筋或环形筋，对应现浇混凝土采用超高性能混凝土材料或普通混凝土材料。

本实用新型通过上述方案特征构成的明显的技术特点：其一，构造简单，且为开口断面，材料用量低，经济性好，施工便捷，施工难度小，预制质量好；其二、腹板顶宽为固定值，不同梁高主梁可采用相同的模板，仅需把模板中腹板下端部分区域填实；其三，主梁构造模数化、标准化，有利于工业化生产，加快预制速度，降低成本；其四，跨内无横隔板，便于构件预制和现场安装施工，减少工序；五、梁端部区域剪力大、扭矩大，应力复杂，结构受力很不利，目前常规的处理方法为增大梁端截面（加高梁高或加厚腹板），并增加跨间横隔板，为了保证双t梁等截面和无跨间横隔板，本实用新型采用部分钢束弯起的方式，以增加梁端区域截面上缘压应力、减小腹板中剪应力，保证结构安全性。本实用新型预应力钢束线形采用直线和折线组合布置，保证结构在弯、剪、扭耦合作用下安全性，钢束弯起点为同一位置，利于转向器设置；其六，设置两道腹板，运输吊装稳定性好，不倾覆；其七，双t形梁为开口断面，可检、可修、可达，便于维修养护。其八，10m及以下跨径的双t梁可根据工程规模需要采用先张法折线或直线预应力，增加的直线配束可以使10m及以下跨径的双t梁采用长线法，利用22m双t梁模板生产2片梁，节省模板费用，降低工程造价。

附图说明

图1为第一种梁型折线预应力的立面图。

图2为第二种梁型折线预应力的立面图。

图3为第三种梁型折线预应力的立面图。

图4为第四种梁型折线预应力的立面图。

图5为第五种梁型折线预应力的立面图。

图6为第六种梁型折线预应力的立面图。

图7为第一种梁型折线预应力的横断面图。

图8为第二种梁型折线预应力的横断面图。

图9为第三种梁型折线预应力的横断面图。

图10为第四种梁型折线预应力的横断面图。

图11为第五种梁型折线预应力的横断面图。

图12为第六种梁型折线预应力的横断面图。

图中包括：1-顶板、2-腹板、3-横隔板、4-预应力钢束、5-弯起点。

具体实施方式

一种用于桥梁标准化的22m级先张法折线预应力双t梁，涉及跨径l为5~22m的中小跨径双t梁，具体实施例跨径根据上海市建筑标准设计《先张法预应力混凝土空心板（桥梁）》（dbjt08-101-2015）选定，标准图集包含10m、13m、16m、18m、20m、22m，跨径涵盖中小桥梁常用跨径采用标准化设计，以此形成了系列化的标准断面，适合工厂化施工，符合工业化的发展要求。同时，不同跨径对应不同梁高，10m跨径0.55m梁高、13m跨径0.65m梁高、16m跨径0.85m梁高、18m跨径0.85m梁高、20m跨径0.95m梁高、22m跨径0.95m梁高，中间跨径可采用取上限选取，此类跨径选取能够适应现有空心板换梁工程的各种梁高。

梁构造上为开口断面，由顶板1和两个腹板2组成，仅在梁端设置横隔板3，跨内无横隔板，腹板内设置预应力钢束4。

通过计算以及实体梁试验，不同跨径的双t梁顶板厚h范围为180~220mm,优选为200mm，腹板间距b范围为1m~1.5m，优选为1.25m，通过标准化设计，使得不同跨径的双t梁预制模板通用，提高施工效率，节省模板造价，适合批量生产，符合工业化发展要求，可通过调整预制梁挑臂长度不同适应现有城市桥梁、公路桥梁所有桥宽。

该双t梁的腹板采用斜腹板，侧面斜坡保证3%~5%的脱模斜度，不同跨径不同梁高始终采用同一种脱模斜率，具体实施例中，斜率选定3%，只需一套模板即可实现22m级双t梁中所有跨径桥梁的预制，能够更好地适应配套的一种用于预制折线先张法预应力双t梁的模板体系，使得梁体生产过程无需拆装模板，预制梁放张结束后即可起吊，提高预制梁生产效率及模板使用寿命，节省工程造价。腹板底部倒角为35×35，经试验梁验证，该尺寸既能保证预制构件在起吊、使用过程中端部混凝土不易缺棱掉角，又能保证支座钢板的放置空间。

为满足标准化设计，不同跨径不同梁高的双t梁腹板顶宽为固定值，根据选定的脱模斜率改变腹板底宽，只需一套模板即可实现22m级双t梁中所有跨径桥梁的预制，能够更好地适应配套的一种用于预制折线先张法预应力双t梁的模板体系，具体实施例中，腹板顶宽b1选取385mm，经试验梁验证，该尺寸既能保证结构的安全性，又能满足结构的耐久性，同时，合适的双t腹板宽度使得双t梁的运输安装方便，吊装采用常规装备，施工效率高。

对于不同跨径不同梁高的双t梁，在顶板厚、腹板顶宽及腹板间距为固定值的条件下，通过增加或减少预应力钢束来适应不同跨径及不同梁高的双t梁的受力需求。其中，对于跨径为10~22m的梁型，预应力钢束布置采用折线和直线相结合的方式，钢束弯起点为相同位置，位于梁长方向中心两侧1.5~3.5m的位置，优选为2m，可以在同一套模板上实现不同跨径双t梁预应力钢束弯折。不同跨径的双t梁腹板内预应力钢束采用相同的横向布置形式，跨中截面底排居中布置3根预应力钢束，钢束横向间距t=52.5mm，第二排居中布置5根预应力钢束，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm，不同跨径的桥梁预应力钢束的竖向排数有区别，但横向、竖向间距统一。支点截面除底排外，腹板剩余排居中的3根预应力钢束在弯起点位置弯起后，钢束横向间距t=52.5mm，最顶排预应力钢束与顶板底面齐平，预应力钢束竖向间距s1=80mm和s2=100mm。双t梁间距尺寸既能保证预应力钢束的工具锚安全张拉，又能保证张拉时的工作空间，同时紧凑的布置形式能高效地利用预应力钢束的抗拉强度，又能节省混凝土用量，节省工程造价。

如图1和图7所示，对于第一种梁型，采用折线预应力钢束，第一种梁型的跨径l=10m，梁高h=0.55m，腹板顶宽b1选取385mm，梁顶板厚h为0.2m，腹板间距b为1.25m，顶板厚度h=200mm，腹板底部倒角35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，跨中腹板中下部设置三排预应力钢束，顶排和底排居中设3根预应力钢束，中间一排设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm；顶排和中间一排的居中的3根预应力钢束在弯起点5弯起，弯起点位于梁长方向中心两侧2m的位置，支点截面处预应力钢束横向间距t=52.5mm，预应力钢束竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束；所述第一梁型还包括两根与顶板底面齐平的直线型钢束，该直线型钢束布置在跨中腹板位置与中间一排5根预应力钢束的外侧两根相对应。

如图2和图8所示，对于第二种梁型，采用折线预应力钢束，第二种梁型的跨径l=13m，梁高h=0.65m，腹板顶宽b1选取385mm，梁顶板厚h为0.2m，腹板间距b为1.25m，顶板厚度h=200mm，腹板底部倒角35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，跨中腹板中下部设置四排预应力钢束，其中底排居中设3根预应力钢束，上面三排设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm；上面三排居中3根预应力钢束在弯起点5弯起，弯起点位于梁长方向中心两侧2m的位置，支点截面处预应力钢束横向间距t=52.5mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距为第二竖向间距s2=80mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

如图3和图9所示，对于第三种梁型，采用折线预应力钢束，第三种梁型的跨径l=16m，梁高h=0.85m，腹板顶宽b1选取385mm，梁顶板厚h为0.2m，腹板间距b为1.25m，顶板厚度h=200mm，腹板底部倒角35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，跨中腹板中下部设置四排预应力钢束，其中底排和顶排居中设3根预应力钢束，中间两排居中设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm；顶排和当中两排的居中3根预应力钢束在弯起点5弯起，弯起点位于梁长方向中心两侧2m的位置，支点截面处预应力钢束横向间距t=52.5mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距为第二竖向间距s2=80mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

如图4和图10所示，对于第四种梁型，采用折线预应力钢束，第四种梁型的跨径l=18m，梁高h=0.85m，腹板顶宽b1选取385mm，梁顶板厚h为0.2m，腹板间距b为1.25m，顶板厚度h=200mm，腹板底部倒角35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，跨中腹板中下部设置五排预应力钢束，其中底排居中设3根预应力钢束，顶排设2根预应力钢束，顶排的2根预应力钢束和底板3根预应力钢束中的外侧2根相对应，中间三排居中设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm；顶排2根预应力钢束和当中三排的居中3根预应力钢束在弯起点5弯起，弯起点位于梁长方向中心两侧2m的位置，支点截面处预应力钢束横向间距t=52.5mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距为第二竖向间距s2=80mm,第三排和第四排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

如图5和图11所示，对于第五种梁型，采用折线预应力钢束，第五种梁型的跨径l=20m，梁高h=0.95m，腹板顶宽b1选取385mm，梁顶板厚h为0.2m，腹板间距b为1.25m，顶板厚度h=200mm，腹板底部倒角35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，跨中腹板中下部设置五排预应力钢束，其中底排和顶排居中设3根预应力钢束，中间三排居中设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm；顶排和当中三排的居中3根预应力钢束在弯起点5弯起，弯起点位于梁长方向中心两侧2m的位置，支点截面处预应力钢束横向间距t=52.5mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距为第二竖向间距s2=80mm,第三排和第四排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。

如图6和图12所示，对于第六种梁型，采用折线预应力钢束，第六种梁型的跨径l=22m，梁高h=0.95m，腹板顶宽b1选取385mm，梁顶板厚h为0.2m，腹板间距b为1.25m，顶板厚度h=200mm，腹板底部倒角35mm×35mm，腹板内设置预应力钢束，跨中腹板中下部设置五排预应力钢束，其中底排居中设3根预应力钢束，上面四排居中设5根预应力钢束，5根预应力钢束中间3根预应力钢束与底排3根预应力钢束相对应，钢束横向间距t=52.5mm，竖向间距s=52.5mm；上面四排的居中3根预应力钢束在弯起点5弯起，弯起点位于梁长方向中心两侧2m的位置，支点截面处预应力钢束横向间距t=52.5mm，第一排和第二排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第二排和第三排预应力钢束的竖向间距为第二竖向间距s2=80mm,第三排和第四排预应力钢束的竖向间距为第一竖向间距s1=100mm,第一排预应力钢束与顶板底面齐平；其余为直线型预应力钢束。