改善钢混组合连续梁负弯矩区受力的装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种改善钢混组合连续梁负弯矩区受力的装置。

背景技术：

近年来，随着我国交通建设的高速发展，钢混组合梁由于承载力高、结构刚度大、抗震性能好、施工便捷以及可回收利用等优点，在桥梁建设中得到广泛应用。钢混组合梁是由钢主梁、混凝土桥面板以及剪力连接件组成的一种新型结构。在正弯矩区，该桥型可充分发挥混凝土受压、钢结构受拉的材料特性；然而，在负弯矩区存在混凝土桥面板受拉、钢主梁受压的情况，尤其是混凝土桥面板开裂会引起组合梁刚度降低，耐久性不足。因此，有必要采取有效的设计施工方法，以控制或防止负弯矩区混凝土开裂。

针对钢混组合梁负弯矩区的特点，目前常采用施加预应力法、跨中施加配重法和调整桥面板施工顺序法来控制混凝土桥面板出现裂纹。然而，施加体外预应力易对钢主梁造成不利影响，而后张法现场施工工序复杂，难以满足标准化、快速化的施工要求，同时存在混凝土收缩徐变引起的预应力损失。跨中施加配重法需要大量配重设备，且配重会造成钢主梁受压屈曲，增大施工难度和成本。调整桥面板施工顺序法采用现场分批吊装预制混凝土桥面板，能够实现标准快速化施工，且对钢混组合梁负弯矩区的裂纹控制起到了重要作用。

支点顶升法也可以降低负弯矩区拉应力，与现浇桥面板相比，支点顶升法对预制桥面板施加预应力更为有效。此外，先张预应力桥面板能减少因混凝土收缩徐变导致的预应力损失。如何基于支点顶升原理，在减少钢混组合连续梁负弯矩区桥面板拉应力的同时，提高负弯矩区桥面板的抗拉和抗裂性能，保障钢混组合连续梁的正常运营，成为本技术领域亟需解决的一个问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种改善钢混组合连续梁负弯矩区受力的装置，用于实现在改变钢混组合连续梁负弯矩区应力状态的同时，提高负弯矩区桥面板的抗拉和抗裂性能，保障钢混组合连续梁的正常运营。

为此，本申请实施例提供了改善钢混组合连续梁负弯矩区受力的装置，包括主梁系统、顶升系统和桥面板系统；其中，

所述主梁系统包括桥墩和设置于桥墩上的钢主梁；

所述顶升系统包括安装在中支点桥墩处的支撑平台以及设置于所述支撑平台上用于顶升所述钢主梁的千斤顶；

所述桥面板系统包括面板和设置于所述面板上的桥面；

所述面板包括预制预应力板和预制混凝土板；

所述桥面包括现浇uhpc桥面和现浇混凝土桥面；

所述预制混凝土板和现浇混凝土桥面对应布置在钢混组合连续梁的跨中正弯矩段上，所述预应力预制板和现浇uhpc桥面对应布置在钢混组合连续梁的中支点负弯矩段上。

在本申请实施例中，通过顶升系统可以减少钢混组合连续梁负弯矩区桥面板的拉应力，预应力预制板和现浇uhpc桥面板进一步提高了负弯矩区桥面板的抗拉和抗裂性能，保障钢混组合连续梁的正常运营。

在一些实施方式中，所述主梁系统还包括支座和支点横隔板；

并排设置的所述钢主梁在所述桥墩处通过所述支点横隔板连接；

所述支座设置在所述桥墩与所述钢主梁之间；

所述钢主梁的上表面设有剪力连接件。

在一些实施方式中，所述剪力连接件在钢主梁正弯矩区采用栓钉，在钢主梁负弯矩区采用抗拔不抗剪剪力钉。

在一些实施方式中，所述钢主梁在中支点桥墩处对应布置两套顶升系统，分别布置在所述桥墩的两侧。

在一些实施方式中，每片所述钢主梁的底部下翼缘抵接有分配梁，所述分配梁的两端分别支撑在顶升系统的两个千斤顶上。

在一些实施方式中，所述分配梁采用型钢或工字钢。

在一些实施方式中，所述预应力预制板采用先张法预应力混凝土板。

在一些实施方式中，所述支点横隔板与所述钢主梁连接为栓接。

在一些实施方式中，所述支点横隔板采用与钢主梁材料一致的钢材制作，所述支撑平台由角钢焊接而成。

在一些实施方式中，所述支撑平台用螺栓固定在所述桥墩上。

本申请实施例的实施步骤为：

s1：待所述桥墩建设完毕后，在所述桥墩上安装所述支座，吊装所述钢主梁到所述支座的设计位置，待所述钢主梁吊装完毕后，在所述中支点桥墩处安装所述支撑平台，并在所述支撑平台上布置所述千斤顶；

s2：将吊装的各段所述钢主梁进行纵向连接，使之成为连续结构，然后进行桥墩处所述支点横隔板的安装；

s3：吊装跨中正弯矩部分的所述预制混凝土板，待所述预制混凝土板安装完毕后，在所述千斤顶上安放所述分配梁，初步顶升所述千斤顶使得所述分配梁与所述钢主梁恰好接触；

s4：顶升所述千斤顶直到所述钢主梁中支点处的顶升量达到设计计算值，并做好现场观测和记录；

s4：待所述千斤顶顶升完毕后，再吊装支点负弯矩处的所述预制预应力板；

s5：待所有预制板安装完毕后，先浇筑跨中部位的所述现浇混凝土桥面，再浇筑中支点处的所述现浇uhpc桥面；

s6：待所有桥面板结合硬化后再回落所述千斤顶，使得所述钢主梁到初始设计位置，以此向钢混组合连续梁的负弯矩区桥面板施加预压应力。

与现有技术相比，本申请实施例通过调整桥面板铺装顺序，能有效减少钢主梁负弯矩区拉应力的累积；通过顶升系统施加外荷载使得钢主梁发生一定的弹性变形，在形成组合截面后，再释放附加顶升荷载使钢主梁的变形得到一定的恢复，使得负弯矩区桥面板储备一定的预压力；通过预制预应力板和超高性能混凝土桥面，进一步保障了负弯矩区桥面板的抗拉抗裂性能；该装置采用的设备轻巧，效果明显，能降低施工成本，实现快速标准化施工；该装置综合运用支点顶升法、施加预应力法和调整施工顺序法，为钢混组合梁负弯矩区应力提供“三重”保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的工作示意图；

图2是本实用新型实施例中主梁系统示意图；

图3是本实用新型实施例中顶升系统几何示意图；

图4是本实用新型实施例中顶升系统工作示意图；

图5是本实用新型实施例中顶升施工过程原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例提供一种改善钢混组合连续梁负弯矩区受力的装置，用于实现在改变钢混组合连续梁负弯矩区应力状态的同时，提高负弯矩区桥面板的抗拉和抗裂性能，保障钢混组合连续梁的正常运营。

参见图1-图4，本申请实施例提供的改善钢混组合连续梁负弯矩区受力的装置，包括主梁系统、顶升系统和桥面板系统。其中，主梁系统包括桥墩1和设置于桥墩1上的钢主梁3，顶升系统包括安装在中支点桥墩1处的支撑平台6以及设置于支撑平台6上用于顶升钢主梁3的千斤顶7，桥面板系统包括面板和设置于面板上的桥面，面板包括预制预应力板11和预制混凝土板10，桥面包括现浇uhpc桥面13和现浇混凝土桥面12，预制混凝土板10和现浇混凝土桥面12对应布置在钢混组合连续梁的跨中正弯矩段上，预应力预制板和现浇uhpc桥面13对应布置在钢混组合连续梁的中支点负弯矩段上。

在本申请实施例中，通过顶升系统可以减少钢混组合连续梁负弯矩区桥面板的拉应力，预应力预制板和现浇uhpc桥面板进一步提高了负弯矩区桥面板的抗拉和抗裂性能，保障钢混组合连续梁的正常运营。

参见图1和图2，在一些实施例中，主梁系统还包括支座2和支点横隔板5，并排设置的钢主梁3在桥墩1处通过支点横隔板5连接，以增强钢主梁3在支点处的受压性能和稳定性，支座2设置在桥墩1与钢主梁3之间，钢主梁3的上表面设有剪力连接件4，钢主梁3通过剪力连接件4与桥面连接。

具体的，在实际设计中，剪力连接件4在钢主梁3正弯矩区采用栓钉，在钢主梁3负弯矩区采用抗拔不抗剪剪力钉，支点横隔板5与钢主梁3连接可以采用栓接。

参见图3和图4，需要解释说明的是，在另一些实施例中，所述钢主梁3在中支点桥墩1处对应布置两套顶升系统，两套顶升系统分别布置在所述桥墩1的两侧。每片所述钢主梁3的底部下翼缘抵接有分配梁8，分配梁8的两端分别支撑在顶升系统的两个千斤顶7上。

需要解释的是，分配梁8可以采用型钢或工字钢制作，预应力预制板可以采用先张法预应力混凝土板，支点横隔板5可以采用与钢主梁3材料一致的钢材制作，支撑平台6可以由角钢焊接而成。支撑平台6可以用螺栓9固定在桥墩1上。

参见图5，本申请实施例的实施步骤为：

在桥墩1建设完毕后，在桥墩1上安装支座2，吊装钢主梁3到支座2的设计位置，待钢主梁3吊装完毕后，在中支点桥墩1处安装支撑平台6，并在支撑平台6上布置千斤顶7。

将吊装的各段所述钢主梁3进行纵向连接，使之成为连续结构，然后进行桥墩1处支点横隔板5的安装。

吊装跨中正弯矩部分的预制混凝土板10，待预制混凝土板10安装完毕后，在千斤顶7上安放分配梁8，初步顶升千斤顶7使得分配梁8与钢主梁3恰好接触。

顶升千斤顶7直到钢主梁3中支点处的顶升量达到设计计算值，并做好现场观测和记录。

待千斤顶7顶升完毕后，再吊装支点负弯矩处的预制预应力板11；

待所有预制板安装完毕后，先浇筑跨中部位的现浇混凝土桥面12，再浇筑中支点处的现浇uhpc桥面13。

待所有桥面板结合硬化后再回落千斤顶7，使得钢主梁3到初始设计位置，以此向钢混组合连续梁的负弯矩区桥面板施加预压应力。

需要说明的是，钢主梁3中支点处的顶升量为在施工和运营过程中最不利荷载组合作用下，以混凝土不会开裂和压碎、钢梁不会屈服的原则计算的中支点连续处位移值。

本申请实施例通过调整桥面板铺装顺序，能有效减少钢主梁负弯矩区拉应力的累积；通过顶升系统施加外荷载使得钢主梁发生一定的弹性变形，在形成组合截面后，再释放附加顶升荷载使钢主梁的变形得到一定的恢复，使得负弯矩区桥面板储备一定的预压力；通过预制预应力板和超高性能混凝土桥面，进一步保障了负弯矩区桥面板的抗拉抗裂性能；该装置采用的设备轻巧，效果明显，能降低施工成本，实现快速标准化施工；该装置综合运用支点顶升法、施加预应力法和调整施工顺序法，为钢混组合梁负弯矩区应力提供“三重”保障。

上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。