一种蜂窝t梁、t梁桥及施工方法
技术领域
1.本发明涉及土木工程结构体系和施工技术领域,特别涉及一种蜂窝t梁、t梁桥及施工方法。
背景技术:2.t形截面梁在桥梁工程中应用广泛,基于预制t形截面梁的装配式预应力混凝土t梁桥(简称常规t梁桥)是各类30~50m跨径的公路、铁路和市政桥梁的主要结构形式,主要包括附图1~2所示的整体桥型布置(其中,100表示常规t梁,200表示横隔板,300表示齿块,400表示常规t梁桥负弯矩束,500表示横隔板湿接缝,600表示常规t梁桥墩顶横梁)、发明专利“cn201310008011-一种带声屏障的简支t梁桥”,和实用新型专利“cn201220647159-一种由简支t梁构成的铁路桥”所述的具体结构形式”。长久以来,常规t梁桥一直存在以下七个方面的显著问题:
3.问题一是横隔板湿接缝的施工:(1)常规t梁桥的横隔板湿接缝500需由施工人员悬吊于高空进行现场施工,安全风险大、施工速度慢;(2)因翼板较薄(平均厚仅18cm),每个桥跨在顺桥向均需在墩顶以外设置3~6道横隔板200以保证多片t梁协同受力、共同分担二期恒载和运营活载,而每道横隔板均需分别从各片梁间的翼板湿接缝处悬吊人员和机具进行钢筋焊接、支模、混凝土浇筑、拆模作业,现场作业量非常大、悬吊次数多、显著降低了装配化施工效率。
4.对于问题一,部分研究者也尝试了改善,但仍存在较大不足:(1)发明专利“cn201610162690-钢筋混凝土t梁桥及其施工方法”采用现场进行钢结构螺栓连接和张拉横向预应力筋来实现预制横隔板间的连接,虽然避免了横隔板的现浇湿接缝作业,但混凝土结构间通过钢结构连接实际上需要很高的预制精度(混凝土振捣易使预埋钢结构发生一定的偏位),并存在显著增加了材料费、仍未避免高空悬吊作业、对现场预制梁定位坐标和标高的误差适应性非常低、不适用于除单线铁路桥外其它通常需横桥向布置2片以上t梁的桥梁等问题;(2)实用新型专利“cn202121598690-一种横向无湿接预制简支t梁”采用结合齿构造(即常说的企口缝这类干式连接)实现预制横隔板间的连接,也同样面临更高的预制精度要求、现有预制技术水平在实际加工制造时难以满足,并且行车动力性能、结构抗震性能都非常低下;(3)发明专利“cn202010213138-一种便于后期拓宽改造的新型预制t梁构造及其拓宽方法”和实用新型专利“cn202122232380-一种钢混组合简支t梁桥”也存在与上述常规t梁桥或其它现有技术类似的问题;(4)发明专利“cn201711444345-一种t梁悬吊作业平台结构及t梁中隔板施工方法”则是针对常规t梁桥的横隔板湿接缝悬吊作业平台进行了一定改进,并未实质上解决常规t梁桥横隔板湿接缝的大量高空悬吊施工所带来的安全性低、作业量大和效率低下问题。
5.问题二是翼板湿接缝的施工:(1)常规t梁桥的翼板湿接缝在浇筑前需要供横隔板湿接缝作业时的上下通道使用,故其宽度不能小于40cm,而常规t梁桥的横隔板数量多导致翼板湿接缝需在桥梁全长范围内设置,因此现浇作业量大;(2)翼板湿接缝浇筑时需大量的
吊模施工,导致吊模措施费较高、显著降低了装配化施工效率;(3)翼板湿接缝吊模在脱模时,需要设置悬吊平台或在桥下搭设移动支架模板,然后在翼缘板下方进行拆模,增加了施工措施费也降低了装配化施工效率。
6.对于问题二,部分研究者也尝试了改善,但仍存在较大不足:(1)在发明专利“cn201610092674-一种预制t梁及施工方法”和“cn202111335794-一种便于装配的预制t梁结构及施工方法”中,预制翼板通过预留孔和腹板顶面的预埋钢筋穿孔连接,虽然避免了翼板的现浇湿接缝作业,但腹板顶面的预埋钢筋因钢筋笼制作误差和混凝土振捣等导致很难按设计要求精准定位,该构造相当于将每片t梁翼板都设计成了类似于套筒灌浆的连接方式,根据套筒灌浆经验可知将带来巨大的施工定位和钢筋偏位矫正工作量,因此很难具有实用性;(2)发明专利“cn201710890164-一种预制混凝土t梁横向连接拼缝构造及施工方法”采用翼板湿接缝处钢筋错位互锚的方式减少了湿接缝钢筋的焊接作业,但仍未解决其吊模浇筑问题;(3)发明专利“cn202111335795-一种无粘结预制装配式t梁的连接结构”采用类似于螺栓连接的方式将两片预制t梁间的翼板搭接在一起,同样很难避免混凝土结构间通过钢结构连接实际上需要很高的预制精度(钢筋笼精准定位难度大、混凝土振捣易使预埋钢结构发生一定的偏位)的问题,且需额外的悬吊平台在翼板下方进行翼板连接作业或者进行连接支架的拆除,反而增加了工时和施工措施费;(4)实用新型专利“cn201920685632-用于预制架设小箱梁跨线桥湿接缝施工的吊篮结构”则是针对常规t梁桥的翼板湿接缝悬吊模板进行了一定改进,并未实质上解决常规t梁桥翼板湿接缝施工的作业量大、措施费高、支模和拆模效率低下的问题。
7.问题三是负弯矩束的施工:(1)常规t梁桥因翼板较薄(平均厚仅18cm)导致负弯矩束无法直接在翼板上预留槽口进行锚固,而需在翼板下方设置齿块300进行锚固,安全风险大、施工速度慢;(2)每片常规t梁的负弯矩束400张拉和锚固均需从两侧翼板湿接缝处搭设高空悬吊平台进行作业,施工措施费高、悬吊次数多、显著降低了装配化施工效率、高空作业和狭窄空间的施工质量较难保障。
8.对于问题三,部分研究者也尝试了改善,但仍存在较大不足:(1)发明专利“cn202010306429-预应力混凝土梁负弯矩区桥梁结构的施工方法”虽然规避了传统后张法预应力施加过程中穿丝处理、孔道预留及浇筑孔道的困难,但其工序并不简单、需大量超高性能混凝土材料(uhpc)进行现场浇筑,材料成本显著增加、uhpc现场养护困难、实用性不高;(2)发明专利“cn202121443136-一种t梁可拆卸墩顶负弯矩锚垫板固定构造”对负弯矩束的锚垫板进行改进、降低了后期封锚施工难度,但并未解决常规t梁桥负弯矩束施工的根本性问题;(3)对于发明专利“cn201911176619-一种t梁中梁有限空间内负弯矩施工吊篮及使用方法”、“cn202110420161-高墩t梁负弯矩张拉装置及张拉方法”和实用新型专利“cn201821214280-一种t梁负弯矩筋张拉及钢箱梁翼缘板焊缝涂装操作台”、“cn201911176619-一种t梁中梁有限空间内负弯矩施工吊篮及使用方法”,都是对负弯矩束施工悬吊平台进行了改进,本质上仍未解决常规t梁桥负弯矩束的工作性能低、施工措施费高、悬吊次数多、安全风险大、施工速度慢、施工质量较难保障等问题。
9.问题四是翼板湿接缝和负弯矩束的工作性能:(1)常规t梁桥因翼板较薄导致新老混凝土接触界面较小、翼板在横桥向的竖向抗弯刚度较小,大量研究和施工经验表明这类较薄的桥面板在车辆荷载作用下易产生新老混凝土界面脱离、出现全桥纵向贯通裂缝等情
况,其耐久性不佳;(2)对于高墩连续t梁桥,在一联内一般需采用运梁车在刚架设的桥跨上运梁以进行下一跨的施工,为保证施工速度一般在已架设梁的湿接缝钢筋焊接后即开始梁上运梁,而常规t梁桥因翼板较薄导致湿接缝处钢筋焊接后所形成的钢筋桁架结构的竖向抗弯刚度仍然很低,其梁上运梁时的抗倾覆稳定性较差;(3)常规t梁桥的负弯矩预应力束因翼板较薄、平均厚仅18cm,导致需采用扁形波纹管和锚具,而大量施工经验已表明扁形波纹管和锚具的适应性差、无法在小半径弯桥中使用、易出现漏浆堵塞管道而影响穿束、压浆不易保证饱满而影响结构耐久等问题,其施工、锚固和力学性能不如常用的圆形波纹管和锚具。
10.问题五是桥梁的行车舒适性:(1)常规t梁桥翼板最薄位置处即湿接缝处仅16cm厚,100kn的单个车轮荷载作用于该处时,将使该处翼板上缘相比邻近腹板处翼板上缘产生显著的相对下挠,车桥耦合作用下将产生较大的局部竖向振动,影响行车舒适性;(2)常规t梁在横隔板处的横桥向刚度远大于非横隔板处,横隔板越多则刚度突变越多,产生类似“桥头跳车”的效应,与前述局部竖向振动叠加后,导致行车平顺性进一步变差。
11.问题六是桥梁的整体美观性:(1)大量密集的横隔板让桥梁在顺桥向的通透性和观感较差;(2)外露的大量且大体积锚固用齿块更是降低了梁体的线形流畅性和美观性。
12.问题七是桥梁的建造效益:(1)现有技术需大量的高空悬吊作业,存在较大的安全风险也拖慢了施工效率,在跨线桥、城市高架桥等建设环境中应用时会显著影响桥下和附近交通,降低了装配式桥梁的社会效益;(2)实际情况中,悬吊模板经常出现不易拆除的情况,强行拆除后易出现损伤、往往无法再循环使用或掉落、弃置于野外环境中,降低了装配式桥梁的环境效益;(3)大量悬吊模板的使用和高空悬吊作业,也显著增加了施工措施费和工时,更是降低了装配式桥梁的经济效益。
技术实现要素:13.针对现有技术长久未获解决的上述七个方面问题,本发明提供了一种蜂窝t梁、t梁桥及施工方法,从桥梁整体结构体系这一根源性问题出发,一并解决了常规t梁桥和上述其它现有技术的七大难题。
14.为实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
15.一种蜂窝t梁,包括翼板和设置于翼板下方的梁肋,所述翼板沿纵向设置有孔洞,所述孔洞沿所述翼板的横向布置数量不少于两个,相邻所述孔洞之间形成有翼板板肋。
16.上述发明内容的技术原理和效果为:(1)相比常规的实心翼板t梁(简称常规t梁),本发明通过对其翼板改进,在翼板预制时设计了多个间隔设置的纵向孔洞,使翼板的横向剖面呈现出蜂窝状的形态,简称“蜂窝t梁”。如此可保证在总截面积和总梁高相等的前提下,通过加厚并掏空常规t梁的实心翼板,蜂窝状翼板自身的抗弯刚度可在同等截面积下相比实心翼板显著增大(因为蜂窝状翼板横向抗弯刚度随厚度呈现二次方增大),故蜂窝t梁可在纵向抗弯刚度仅略有降低的前提下具有显著增大的横向抗弯刚度,更适用于翼板边缘需要承受较大荷载的情况,比如桥梁工程的车辆、房屋建筑工程中的重型机械设备等荷载;(2)蜂窝式空心构造兼具隔音、减振性能,有利于减少移动荷载的冲击力和噪音影响。
17.优选的,所述梁肋、所述翼板和所述孔洞为一体成型结构件。优选的,所有所述孔洞大小相同且等距分布。
18.优选的,所述梁肋高度hw与所述蜂窝状翼板的厚度hf间的关系满足:hw≥3hf,所述蜂窝状翼板板肋厚度tb与孔洞水平向宽度tk间的关系满足min(tb)≥max(tk)/5,所有所述孔洞的横截面积占整体所述翼板的横截面积比值不低于30%。
19.上述发明内容的技术原理和效果为:梁肋高度是蜂窝状翼板厚度的3倍及以上时,蜂窝t梁在纵向上基本呈现梁的受力形态、可方便按平截面假定开展计算;同时,当翼板板肋厚度与孔洞水平向宽度间的关系、孔洞横截面积与翼板横截面积比值满足上述公式和限值时,可确保在保持翼板截面积不变的前提下,将实心翼板改为蜂窝状翼板后,蜂窝t梁的纵向抗弯惯性矩的降低量很小,从而易于实现蜂窝t梁纵、横向受力和截面用材量的协调。
20.优选的,所述翼板板肋的上、下方均设有沿蜂窝t梁纵向间隔布置的翼板钢筋,所述翼板钢筋包括完全埋于蜂窝状翼板内部和部分伸出蜂窝状翼板外部两种设置形式,每根所述翼板钢筋端部距所述蜂窝状翼板侧面的最小距离不小于1cm。且,每根所述翼板钢筋在翼板孔洞分布范围内是连续、非断开的。所述翼板钢筋沿横桥向预埋于翼板内部。
21.上述发明内容的技术原理和效果为:翼板钢筋沿翼板宽度方向贯通布置以保证蜂窝t梁的横向受力效果;翼板钢筋部分伸出翼板外时可方便与其它结构进行连接。
22.优选的,所述翼板的侧壁下缘位置设置有悬挑板,所述悬挑板用于相邻两片所述蜂窝t梁之间的连接。
23.优选的,所述翼板沿其长度方向分别包括第一端部、中跨部和第二端部,所述第一端部、所述第二端部分别为实心翼板,所述中跨部为具有孔洞的翼板,所述中跨部位置的翼板厚度分别大于所述第一端部、所述第二端部位置翼板的厚度,所述中跨部分别与第一端部、第二端部连接的外轮廓处设置有变厚过渡段。
24.优选的,所述中跨部位置处的翼板的厚度hf满足:hf≥30cm,梁肋高度hw与hf间的关系满足:hw≥3hf。
25.上述发明内容的技术原理和效果为:(1)鉴于各类混凝土桥梁的标准截面基本都采用12~30cm厚的实心翼板,考虑到钢筋混凝土结构的局部受力、工艺精度和预制成本,蜂窝状翼板厚度不低于30cm时方有显著的应用价值;(2)相比常规t梁桥普遍使用的16cm厚实心翼板,同等截面积下30cm以上厚的蜂窝状翼板具有前者数十倍的抗弯刚度——因此,对于桥梁的横桥向受力,蜂窝状翼板相比实心翼板可显著减小汽车荷载下翼板的横桥向应力、翼板湿接缝处的耐久性更有保障,故可显著降低翼板横桥向钢筋用量;对于桥梁的顺桥向受力,蜂窝状翼板相比实心翼板可显著提高翼板对汽车荷载的横向分配作用、降低各片t梁的荷载横向分布系数,各片t梁分担的汽车荷载更加均匀,从而节省每片t梁的纵向钢筋、钢束用量;(3)考虑到支点处局部受力较大,翼板采用实心截面更为合理;但支点处翼板刚度相对于墩顶横梁及支撑结构的支撑刚度非常之小,支点处翼板对汽车荷载的横向分配作用不明显,故支点处翼板厚度可以降低以节约材料用量;(4)考虑到混凝土预制结构的预制和架设误差,其上方一般还需现浇混凝土调平层以适应和调整施工误差,故在蜂窝t梁顶面和侧面设置凹凸不平的表面构造以增强新老混凝土间的协同受力性能。
26.优选的,所述翼板的顶面和侧面分别呈高低不平的凹凸构造,凹陷部位和凸出部位之间的高度差不小于3mm。
27.优选的,相邻所述孔洞沿同一水平方向间隔设置,所述孔洞的横截面积包括圆形、圆角矩形、矩形、六边形或八边形中的任意一种。
28.上述发明内容的技术原理和效果为:不同的截面图形设计具有不同的效果,例如圆形截面更便于预制、但材料强度利用率不如矩形截面,因此实际应用时可根据预制内模的类型按需选择。
29.优选的,所述梁肋自上而下依次包括顶部、腰部和底部,所述梁肋的顶部、底部分别设置有扩大头,所述扩大头的水平方向宽度大于所述腰部的水平方向宽度。
30.上述发明内容的技术原理和效果为:梁肋顶部设扩大头后有利于降低蜂窝翼板的剪力滞效应,梁肋底部设扩大头则是为了方便t梁预制时跨中下缘预应力束和钢筋的布设、以及t梁架设时的临时稳固。
31.一种具有蜂窝状翼板的t梁桥(简称“蜂窝t梁桥”),包括如上所述的蜂窝t梁,和设置于所述蜂窝t梁下方的支撑结构,所述蜂窝t梁为预制结构,所述蜂窝t梁在横桥向布置不少于两片;横桥向相邻的所述蜂窝t梁之间设有预留缝,位于所述预留缝处设置有第一连接结构。
32.上述发明内容的技术原理和效果为:蜂窝状翼板横向抗弯刚度相比实心翼板显著增大,可显著提高翼板对汽车荷载的横向分配作用、降低各片t梁的荷载横向分布系数——因此,蜂窝t梁桥翼板达到一定厚度时即可不设任何墩顶以外的横梁或横隔板,此时也能实现与具有多道墩顶以外横隔板的常规t梁桥一样的汽车荷载横向分配效果、取得一样的各片t梁荷载横向分布系数。相比常规t梁桥,蜂窝t梁桥采用蜂窝状翼板和取消墩顶以外横隔板后可进一步带来以下五个方面的显著变化和技术效果:(1)避免了常规t梁桥横隔板湿接缝500的大量高空悬吊施工及所带来的安全性低、作业量大和效率低下问题;(2)所取消的横隔板混凝土用量可加至蜂窝状翼板上以提高蜂窝t梁的纵横向抗弯刚度,从而实现在同等混凝土材料用量下免横隔板蜂窝t梁的整体纵向抗弯刚度与常规t梁一致、而整体横向抗弯刚度远大于后者,在同等混凝土用材量下取得同等的整体纵向受力性能、显著更好的整体横向受力性能;(3)常规t梁的翼板湿接缝宽度需不小于35cm以用作横隔板施工的上下通道,而大量的工程经验表明湿接缝易出现纵向贯通裂缝、其纵向受力性能不可靠,因此在桥梁纵向计算中不计入湿接缝对t梁截面纵向抗弯刚度的提升作用、仅将其当做荷载处理,且实际上因为湿接缝是t梁架设后才施做的、不能分担t梁自重下的纵向受力,因此湿接缝的钢筋和混凝土材料应力发挥很小、造成了显著的材料浪费,而免横隔板蜂窝t梁桥则不存在湿接缝需兼作横隔板施工的上下通道之情况,其横向采用湿接缝连接时可设很小的湿接缝宽度,相比常规t梁所省下来的湿接缝宽度可直接预制于蜂窝t梁上,从而进一步增大了蜂窝t梁的整体纵向抗弯刚度和纵向受力性能;(4)蜂窝状翼板相比实心翼板可显著减小汽车荷载下翼板的横桥向应力,故可显著降低翼板横桥向钢筋直径、并可降低湿接缝横向钢筋因便于扳弯焊接所需的较大湿接缝宽度要求,其较大的翼板厚度也为翼板湿接缝的免支模施工提供了更大的设计和操作空间、且在翼板后浇带与预制结构接缝处的受力和耐久性更有保障,从而解决常规t梁桥翼板湿接缝施工的作业量大、措施费高、效率低下、耐久性差的问题;(5)蜂窝t梁具有较大的翼板厚度,为负弯矩束采用圆形锚具锚固于翼板厚度内提供了可行的空间,不需再在翼板下方设置大量齿块进行预应力张拉锚固,为常规t梁桥负弯矩束需大量高空悬吊张拉、安全风险大、施工措施费高、施工速度慢、作业空间狭窄、施工质量较难保障和负弯矩束长期工作性能差等问题提供了解决途径。
33.优选的,所述第一连接结构包括悬挑板,湿接缝薄板、胡子筋、连接筋和现浇混凝
土;所述悬挑板设置于所述蜂窝状翼板的侧壁下缘位置,所述湿接缝薄板搭接于相邻的两片所述悬挑板之上;悬挑板厚度h
x
满足:h
x
≤hf,hf为蜂窝状翼板厚度;湿接缝处薄板作为现浇混凝土的永久性模板与之形成整体共同承力;
34.所述胡子筋呈字母“u”形,所述胡子筋的开放端预埋于所述蜂窝状翼板内部,所述胡子筋的封闭端外露于对应的所述悬挑板上方,所述开放端的两个端部在竖直方向上一上一下分布;所述胡子筋在悬挑板处的上、下钢筋间距小于非悬挑板处的上、下钢筋间距;
35.所述连接筋设置于相对的两个所述胡子筋之间,所述连接筋用于将两片所述蜂窝状翼板进行固定。
36.上述发明内容的技术原理和效果为:(1)采用现浇湿接缝进行装配式桥梁的连接相比其它干式连接更易于适应和消化施工误差,具有更可靠的接缝处静力受力、更强的减振抗震和耐久性能;(2)因蜂窝t梁具有较大的翼板厚度且湿接缝处为实心构造,足以设置满足钢筋保护层需求的较厚预制悬挑板来承受湿接缝湿重,且成桥后不会降低湿接缝处的翼板截面刚度,这是常规t梁桥的实心薄翼板所难以实现的;(3)湿接缝处薄板可直接放置于悬挑板顶面后不再取出,并与现浇混凝土形成整体共同承力,该薄板仅需很小的尺寸和材料用量,解决了常规t梁桥翼板湿接缝施工的作业量大、吊模措施费高、支模和拆模效率低下的问题。
37.优选的,所述蜂窝状翼板与所述悬挑板预制过程中,内部预埋有卡位筋,所述卡位筋呈字母“l”形,预埋的一端与所述胡子筋焊接,所述卡位筋在另一端部向上折弯并伸出至所述悬挑板上方;
38.相邻两处卡位筋的中心距为dk、预留缝宽度为dy,卡位筋直径为湿接缝处薄板宽度为b
bs
,四者之间的关系同时满足:
39.上述发明内容的技术原理和效果为:卡位筋可既作为悬挑板的受力钢筋,又可增强预制悬挑板与现浇混凝土间的新老混凝土连接性能,还可通过所推导的尺寸关系公式实现对湿接缝处薄板的卡位,确保薄板始终卡在钢筋范围内,不至于因为摆放误差或振捣产生较大横桥向滑移而掉落或导致漏浆。
40.优选的,相邻的两片悬挑板间最小净距即为预留缝宽度dy,且满足dy≥1cm。
41.上述发明内容的技术原理和效果为:虽然两片悬挑板间最小净距越小时越有利于节省湿接缝处薄板材料,但蜂窝t梁预制时必然存在精度误差,有必要设置一定的悬挑板间净距来适应和消化误差;经研究后确定最小净距应取不小于1cm为合理。
42.优选的,位于所述翼板的四个顶角位置设置有角形缺口,横桥向的两个所述角形缺口拼合构成人孔,所述人孔横桥向的宽度为dr,dr≥30cm。
43.墩顶横梁需进行现场钢筋连接和混凝土支模、浇筑、拆模作业,已建的支撑结构为现浇作业的工作平台,人孔用于为施工人员、机具和材料的上下通道。
44.上述发明内容的技术原理和效果为:墩顶横梁可在已建的支撑结构盖梁上进行现浇作业、相比常规t梁桥需高空悬吊施工的横隔板湿接缝作业安全性和便利性显著改善;对于矮墩桥梁可直接从地面吊装人员、机具和材料至盖梁上完成施工,但对于高墩桥梁仍有必要设置人孔作为从桥面上方吊运人机和物资的上下通道。
45.优选的,所述湿接缝薄板顶面具有若干凸起结构,远离人孔的区域,所述凸起结构为间隔设置的柱状物,靠近人孔处的区域,所述凸起结构为纵横布置的肋状凸起。
46.湿接缝处薄板采用能耐受焊渣掉落的塑料、橡胶、铝合金、不锈钢或钢筋混凝土材质,或在湿接缝处薄板顶面设置临时性的电焊防火布,焊接完当前位置的钢筋后即移动至下一位置继续焊接。
47.优选的,人孔处的湿接缝处薄板宽度b
br
、悬挑板宽度b
xr
和人孔横桥向宽度dr间的关系满足:b
xr
+dr《b
br
《2b
xr
+dr。
48.上述发明内容的技术原理和效果为:湿接缝处薄板设置凸起构造,可避免薄板与现浇混凝土产生界面滑移从而实现协同受力;非人孔处薄板横桥向跨度较小,可将凸起构造设置为不提供纵横向刚度的柱状物;人孔处薄板横桥向跨度较大,故设置为可增加薄板刚度并兼具增强薄板与混凝土界面性能的肋状物;因该处有焊接钢筋的需要,故需采用能耐受焊渣掉落的材质或设置临时性的电焊防火布。
49.优选的,湿接缝宽度bs满足满足为胡子筋外径;湿接缝在人孔处的宽度br和非人孔处的宽度bs满足:br=bs;悬挑板在人孔处的宽度b
xr
和非人孔处的宽度b
xs
满足:b
xr
《b
xs
;人孔处的湿接缝宽度br、悬挑板宽度b
xr
和人孔横桥向宽度dr间的关系满足:br=dr+2b
xr
;非人孔处的湿接缝宽度bs、悬挑板宽度b
xs
和预留缝宽度dy间的关系满足:bs=dy+2b
xs
。
50.上述发明内容的技术原理和效果为:按上述尺寸关系布置湿接缝、人孔时,可使得悬挑板以外的翼板构造保持一致,这些构造的预制模具和钢筋位置都不需再做变化、有利于降低预制费用和工时;同时,悬挑板在非人孔处为湿接缝处薄板提供两边支撑、在人孔处变化为三边支撑,有利于减小湿接缝处薄板在人孔处的刚度需求和材料用量。
51.优选的,所述支撑结构为桥墩,所述桥墩沿纵桥向间隔设置,所述桥墩设置于所述t梁相接的位置,所述t梁与所述桥墩之间设置有墩顶横梁。
52.优选的,纵桥向相邻的所述蜂窝t梁之间通过第二连接结构连接,所述第二连接结构包括负弯矩束,所述负弯矩束的两个端部分别锚固于相邻两片所述蜂窝翼板的预设槽口内。
53.上述发明内容的技术原理和效果为:蜂窝t梁具有较大的翼板厚度,当蜂窝t梁桥为多跨连续梁时,负弯矩束可直接锚固于翼板内,不需再在翼板下方设置大量齿块进行预应力张拉锚固,避免了常规t梁桥负弯矩束的大量高空悬吊张拉、安全风险大、施工措施费高、施工速度慢、作业空间狭窄、施工质量较难保障和负弯矩束长期工作性能差等问题。
54.优选的,所述预设槽口设置于所述孔洞的端部,所述预设槽口底缘不高于所述孔洞的下缘。
55.上述发明内容的技术原理和效果为:将槽口设置在翼板孔洞端部,槽口既可提供负弯矩束张拉锚固的作业空间,又可在蜂窝t梁预制时作为模板拆卸和取出的出口,这样多功能性的槽口更具经济性。
56.优选的,所述预设槽口与所述孔洞的端口处设置有槽口薄板,所述槽口薄板的截面呈l形,所述槽口薄板覆盖于所述孔洞端部,所述槽口薄板用于防止现浇混凝土流入所述孔洞内。槽口与翼板孔洞交界处设有能完全覆盖住翼板孔洞的槽口处薄板,作为槽口处现浇混凝土的永久性模板与之形成整体共同承力;侧面具有间隔布置的柱状物;槽口处薄板采用能耐受焊渣掉落的塑料、橡胶、铝合金、不锈钢或钢筋混凝土材质,或在槽口处薄板表面设置临时性的电焊防火布,焊接完当前位置的钢筋后即移动至下一位置继续焊接。
57.上述发明内容的技术原理和效果为:因槽口还需后浇混凝土进行封锚,设置槽口
处薄板可防止混凝土现浇时漏入孔洞造成浪费和徒增结构重量。
58.优选的,一片所述蜂窝t梁上,当所述孔洞的数量不小于5个时,则所述预设槽口距离所述墩顶横梁的距离不少于2种,即所述负弯矩束的长度取值不少于2种,所述预设槽口按离所述墩顶横梁的远近错位布置。
59.上述发明内容的技术原理和效果为:负弯矩束在顺桥向锚固于按离墩顶横梁的远近错位布置的槽口,可减小预留槽口开孔时对翼板的截面削弱,避免负弯矩束锚固区及附近出现过大的应力集中现象。
60.优选的,负弯矩束采用圆形波纹管和配套的锚具。
61.上述发明内容的技术原理和效果为:蜂窝t梁具有较大的翼板厚度,负弯矩束在翼板内可采用圆形波纹管和圆形锚具,避免了常规t梁桥扁形波纹管和锚具的适应性差、无法在小半径弯桥中使用、易出现漏浆堵塞管道而影响穿束、压浆不易保证饱满而影响结构耐久等问题。
62.优选的,槽口最深处深度hc满足hc《hf,hf为中跨部的蜂窝状翼板厚度。
63.上述发明内容的技术原理和效果为:蜂窝t梁具有较大的翼板厚度,槽口可不需在竖直方向上贯通整个翼板,浇筑槽口处现浇混凝土时底面不需再进行支模,翼板未竖向贯通的部分即可充当底模。
64.一种具有蜂窝状翼板的t梁桥的施工方法,包括如下施工步骤:
65.s1、预制如上文所述的蜂窝t梁,进行桥梁的支撑结构的施工;
66.s2、将所述t梁运输至施工现场,将预制好的所述t梁依次架设于所述支撑结构之上;
67.s3、以支撑结构为现浇作业工作平台,完成墩顶横梁的现场钢筋连接和混凝土支模、浇筑、拆模作业;
68.s4、施做第一连接结构;
69.s5、施做桥面系;所述桥面系主要包括所有翼板上方的8~10cm现浇混凝土调平层、8~10cm沥青铺装和横桥向最外侧翼板最外端的防撞护栏,完成全桥施工作业。
70.所述步骤s3中进行墩顶横梁的施工作业时,可通过在任意相邻的两片蜂窝t梁间预留的人孔作为施工人员、机具和材料的上下通道。
71.优选的,步骤s4中第一连接结构的施工步骤如下所述:
72.s41、在悬挑板上放置湿接缝薄板,通过卡位筋确保湿接缝处薄板不会发生掉落,卡位筋与胡子筋焊接并在所述蜂窝t梁预制时即预埋于其翼板内;
73.s42、将连接筋与胡子筋焊接,实现临时稳固,此时可在已架设蜂窝t梁的桥跨上运输其它跨需要架设的蜂窝t梁;
74.s43、浇筑现浇混凝土,湿接缝薄板作为现浇混凝土的永久性模板与之形成整体实现共同承力,现浇混凝土初凝之前拉毛成凹凸不平的顶面构造。
75.优选的,当所述蜂窝t梁桥为至少两跨的连续梁结构时,所述步骤s4还包括负弯矩束的施工,具体包括如下步骤:
76.s4a、施做负弯矩束范围内的第一连接结构;
77.s4b、将负弯矩束按长度情况依次张拉和锚固,优先张拉并锚固较长的负弯矩束;
78.s4c、按从跨中至预设槽口的顺序施做剩余的第一连接结构;
79.s4d、在预设槽口与孔洞交界处设置用于覆盖所述孔洞的槽口薄板;
80.s4e、焊接槽口处钢筋,浇筑槽口处现浇混凝土,与槽口薄板形成永久性组合结构实现共同承力。
81.上述发明内容的技术原理和效果为:(1)先施做负弯矩束范围内的第一连接结构,可将负弯矩束的预应力有效施加在该处第一连接结构上,避免后期的桥面系恒载和运营活载导致该处第一连接结构开裂;(2)蜂窝t梁刚架设于支撑结构之上时为简支梁的受力状态,较长负弯矩束的锚固位置处的压应力储备较大,优先张拉并锚固较长的负弯矩束可避免锚具后方的翼板因预应力作用而出现拉裂的情况,且较长负弯矩束锚固后也给较短负弯矩束的锚固区增加了压应力储备、避免较短负弯矩束锚固后其后方的翼板因预应力作用而出现拉裂的情况;(3)因第一连接结构是蜂窝t梁架设后施做的,不会因蜂窝t梁的自重而产生预压力储备,因此需在完成负弯矩束的锚固后,再施做负弯矩束范围外的第一连接结构,以避免负弯矩束锚固力拉裂槽口后方区域的第一连接结构与预制蜂窝t梁的接缝;(4)因第一连接结构施做时其自重也将产生负弯矩效应,若按从槽口至跨中的顺序施做,当在跨中截面合拢时槽口附近的第一连接结构将产生较大的拉应力;故应按从跨中至槽口的顺序施做,这样第一连接结构合拢时在全桥范围内都不会产生顺桥向拉应力,其最小应力出现在槽口附近的合拢截面且应力值为零。
82.与现有技术相比,针对背景技术中所述长久未获解决的七大方面问题,本发明的有益效果总结如下:
83.一、免墩顶以外的横隔板:本发明提出了具有大刚度蜂窝状翼板的t梁并应用于蜂窝t梁桥中,实现了墩顶以外的横隔板的取消,仅需通过预设人孔进行支撑结构上方的墩顶横梁施工,避免了常规t梁桥的大量横隔板及横隔板湿接缝的大量高空悬吊施工问题,大幅增强了施工安全性、大幅减小了现场作业量、显著提升了装配化施工效率。
84.二、免翼板湿接缝的吊模施工:本发明通过对较厚的蜂窝状翼板设置悬挑板构造,并配合湿接缝处薄板、卡位筋、非贯通槽口等实现了全桥完全免吊模、免拆模施工,避免了常规t梁桥翼板湿接缝需大量吊模浇筑和拆模的问题,具有更小的混凝土现浇量、大幅节约了湿接缝施工措施费、显著提升了装配化施工效率。
85.三、免负弯矩束的高空悬吊施工:本发明通过将负弯矩束直接锚固于翼板内,不需再在翼板下方设置大量齿块进行预应力张拉锚固,避免了常规t梁桥负弯矩束的大量高空悬吊张拉作业,大幅增强了施工安全性、大幅节约了悬吊施工措施费、显著节约了张拉工时、改善了预应力张拉作业空间和作业环境、更好地保障了施工质量。
86.四、更好的力学性能:本发明通过具有大刚度蜂窝状翼板的t梁,在更低的工程总造价下可实现与带有大量横隔板的常规t梁桥同等的纵向受力性能、更好的横向受力性能、更耐久的湿接缝界面性能、更安全的梁上运梁稳定性、更可靠的负弯矩束锚固性能;更进一步地,相比常规t梁桥,蜂窝t梁桥的湿接缝宽度还可以预留得更小,减轻了湿接缝处后浇结构因新老混凝土接缝可靠性低导致一般不能计入纵向受力这一不利情况的影响,此时预制蜂窝t梁的翼板宽度可以做得更大,预制蜂窝t梁的纵向刚度更大,从而获得更好的纵向受力性能。
87.五、更高的行车舒适性:本发明通过大刚度的蜂窝状翼板,显著降低了车轮荷载作用下湿接缝处翼板上缘和邻近腹板处翼板上缘间的竖向位移差,大大减小了车桥耦合作用
下的翼板局部竖向振动,并通过取消横隔板后显著减小了全桥顺桥向的刚度突变点,降低了产生跳车效应的可能,因此,本发明相比常规t梁桥,在车辆荷载作用下的桥梁横桥向和顺桥向挠度过渡均更为平顺,显著提升了行车舒适性,并通过蜂窝孔洞实现减振降噪。
88.六、更美观的桥梁外形:本发明免去了大量密集的横隔板,相比常规t梁桥在顺桥向的通透性和观感更佳;此外,免去外露的大量和大体积锚固用齿块后,更是提升了梁体的线形流畅性和美观性。
89.七、更优的桥梁建造效益:本发明的蜂窝t梁桥通过完全避免常规t梁桥横隔板和负弯矩束的高空悬吊作业,显著节约了工时、减小了对桥下及附近交通的影响,显著提高了社会效益;通过小体量的湿接缝处薄板防止漏浆并作为永久性模板与现浇湿接缝共同受力,避免了大量拆模作业及强行拆模带来的模板损伤,一定程度上也提升了环境效益;通过完全省去横隔板钢筋量、大幅减小翼板横桥向钢筋量、完全省去负弯矩束的悬吊张拉设施、完全省去所有湿接缝悬吊模板和高空拆模作业,更是显著提升了经济效益。
90.综上可见,本发明是相比现有技术更为安全、经济、适用、耐久、美观的新型装配式桥梁及施工方法,在各类公路、铁路和市政道路建设中均可广泛应用。
附图说明
91.图1为常规t梁桥沿t梁腹板中心线处的纵断面图;
92.图2为常规t梁桥e-e横断面图;
93.图3为本发明所述的蜂窝t梁结构示意图,(3a为蜂窝t梁的立体结构示意图,3b、3c、3d分别是不同位置处的蜂窝t梁的横断面结构示意图);
94.图4为本发明所述的蜂窝t梁桥跨中横断面图;
95.图5a为本发明的所述的蜂窝t梁第一连接结构的放大图;图5b为第一连接结构中各连件的爆炸图;
96.图6a为本发明的实施例2的蜂窝t梁桥沿t梁腹板中心线处的纵断面图;图6b为一片蜂窝t梁预制时的纵断面示意图;
97.图7为本发明的实施例2的蜂窝t梁桥的顶平面图;
98.图8为本发明的实施例2的蜂窝t梁桥的b-b横断面图;
99.图9为本发明的实施例2的蜂窝t梁桥的c-c横断面图;
100.图10为本发明的实施例2的蜂窝t梁桥的d-d横断面图;
101.图11为本发明的实施例2的非人孔处第一连接结构处的大样图;
102.图12为本发明的实施例2的人孔及该处第一连接结构处的大样图;
103.图13为本发明的实施例2的槽口处顺桥向大样图;
104.图14为本发明的实施例3中蜂窝t梁桥的第一连接结构处的施工步骤顺序示意图(依次包括图14a、图14b、图14c、图14d);
105.图15为本发明的实施例3中蜂窝t梁桥的负弯矩束的施工步骤的平面示意图(依次包括图15a~15d);
106.图16为常规t梁桥有限元模型示意图;
107.图17为蜂窝t梁桥有限元模型示意图;
108.图18为常规t梁桥在三车道偏载下的t梁顺桥向弯矩图
109.图19为蜂窝t梁桥在三车道偏载下的t梁顺桥向弯矩图
110.图20为常规t梁桥在非横隔板处加载集中力时,翼板最大挠度示意图;
111.图21为蜂窝t梁桥在常规t梁桥的同样位置加载集中力时,翼板最大挠度示意图;
112.图22为本发明的施工方法流程图;
113.图中标记:
114.100-常规t梁,200-横隔板,300-齿块,400-常规t梁桥负弯矩束,500-横隔板湿接缝,600-常规t梁桥墩顶横梁;
115.1-蜂窝t梁;11-梁肋,111-扩大头;12-蜂窝状翼板,121-翼板板肋,122-翼板钢筋,123-第一端部,124-中跨部,125-第二端部,126-变厚过渡段;13-孔洞;15-预设槽口,151-槽口薄板;
116.2-支撑结构,3-预留缝,4-墩顶横梁;
117.5-第一连接结构,51-悬挑板,52-湿接缝薄板,53-胡子筋,54-连接筋,55-现浇混凝土,56-卡位筋;
118.6-人孔,7-负弯矩束。
具体实施方式
119.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
120.实施例1
121.一种蜂窝t梁1,结合图3-4所示,所述蜂窝t梁1自上而下依次包括蜂窝状翼板12和梁肋11,沿所述蜂窝t梁1的纵向设置有孔洞13,所述孔洞13沿所述蜂窝t梁1的横向布置数量不少于两个,相邻所述孔洞13之间形成有翼板板肋121。所述梁肋11、所述翼板12和所述孔洞13为一体成型结构件。所有所述孔洞13大小相同且等距分布。相邻所述孔洞13沿同一水平方向间隔设置,所述孔洞13的横截面积包括圆形、圆角矩形、矩形、六边形或八边形中的任意一种。
122.具体的,所述梁肋11自上而下依次包括顶部、腰部和底部,所述梁肋的顶部、底部分别设置有扩大头111,所述扩大头111的水平方向宽度大于所述腰部的水平方向宽度。具体的,相邻所述孔洞13沿同一水平方向间隔设置,所述孔洞13的横截面积包括圆形、圆角矩形、矩形、六边形或八边形中的任意一种。所述梁肋11的高度hw与所述蜂窝状翼板12的厚度hf间的关系满足:hw≥3hf,所述翼板板肋121厚度tb与孔洞13水平向宽度tk间的关系满足min(tb)≥max(tk)/5,所有所述孔洞13的横截面积占整体所述蜂窝状翼板12的横截面积比值不低于30%。
123.所述翼板板肋121的上、下方均设有沿蜂窝t梁1纵向间隔布置的翼板钢筋122,所述翼板钢筋122包括完全埋于蜂窝状翼板内部和部分伸出蜂窝状翼板外部两种设置形式,每根所述翼板钢筋122端部距所述蜂窝状翼板侧面的最小距离不小于1cm。且,每根所述翼板钢筋122在翼板12孔洞分布范围内是连续、非断开的。所述翼板钢筋122沿横桥向预埋于翼板12内部。
124.具体的,所述翼板12沿其长度方向分别包括第一端部123、中跨部124和第二端部
125,所述第一端部123、所述第二端部125分别为实心翼板,所述中跨部124为具有孔洞13的翼板,所述中跨部124位置的翼板厚度分别大于所述第一端部123、所述第二端部125位置翼板12的厚度,所述中跨部124分别与第一端部123、第二端部125连接的外轮廓处设置有变厚过渡段126。
125.进一步具体的,所述翼板12的侧壁下缘位置设置有悬挑板51,所述悬挑板51用于相邻两片所述蜂窝t梁之间的连接。如图3(a-c)所示,当蜂窝t梁位于端部时,仅其中一侧设置有悬挑板51,当蜂窝t梁1位于中部时,翼板12的两侧下缘均设置有悬挑板51。
126.实施例2
127.一种具有蜂窝状翼板的t梁桥,结合图4-13所示,
128.包括实施例1所述的蜂窝t梁1,和设置于所述蜂窝t梁1下方的支撑结构2,所述蜂窝t梁1为预制结构,所述蜂窝t梁1在横桥向布置不少于两片;横桥向相邻的所述蜂窝t梁1之间设有预留缝3,位于所述预留缝3处设置有第一连接结构5。具体的,所述支撑结构2为桥墩,所述桥墩沿纵桥向间隔设置,所述桥墩设置于所述蜂窝t梁1相接的位置,所述蜂窝t梁1与所述桥墩之间设置有墩顶横梁4。
129.本实施例中,蜂窝状翼板12在中跨部的厚度hf=55cm,满足:hf≥30cm;梁肋11高度hw=195cm,梁肋11高度hw与蜂窝状翼板12厚度hf间的关系满足:hw≥3hf。
130.具体的,所述第一连接结构5包括悬挑板51,湿接缝薄板52、胡子筋53、连接筋54和现浇混凝土55;所述悬挑板51设置于所述蜂窝状翼板12的侧壁下缘位置,所述湿接缝薄板52搭接于相邻的两片所述悬挑板51之上;悬挑板51厚度h
x
满足:h
x
≤hf,hf为蜂窝状翼板12厚度;湿接缝薄板52作为现浇混凝土55的永久性模板与之形成整体共同承力;
131.所述胡子筋53整体呈字母“u”形,所述胡子筋53的开放端预埋于所述蜂窝状翼板12内部,所述胡子筋53的封闭端外露于对应的所述悬挑板51上方,所述开放端的两个端部在竖直方向上一上一下分布;所述胡子筋53在悬挑板51处的上、下钢筋间距小于非悬挑板处的上、下钢筋间距。
132.所述连接筋54设置于相对的两个所述胡子筋53之间,所述连接筋54用于将两片所述蜂窝状翼板12进行固定。更具体的,所述蜂窝状翼板12与所述悬挑板51预制过程中,内部预埋有卡位筋56,所述卡位筋56呈字母“l”形,预埋的一端与所述胡子筋53焊接,所述卡位筋在另一端部向上折弯并伸出至所述悬挑板51上方;
133.具体的,相邻两处卡位筋56的中心距dk=14cm、预留缝3宽度:即相邻的两片悬挑板51间最小净距即为预留缝3宽度dy=4cm,且满足dy≥1cm。卡位筋56直径湿接缝52薄板宽度b
bs
=10cm,四者之间的关系同时满足:
134.更具体的,位于所述蜂窝状翼板12的四个顶角位置设置有角形缺口,横桥向的两个所述角形缺口拼合构成人孔6,所述人孔6横桥向的宽度为dr=35cm,满足dr≥30cm。墩顶横梁4需进行现场钢筋连接和混凝土支模、浇筑、拆模作业,已建的支撑结构2为现浇作业的工作平台,人孔6用于为施工人员、机具和材料的上下通道。
135.所述湿接缝薄板52顶面具有若干凸起结构521,位于远离人孔的区域,所述凸起结构521为间隔设置的柱状物,位于人孔处的区域,所述凸起结构521为纵横布置的肋状凸起。湿接缝薄板52采用能耐受焊渣掉落的塑料、橡胶、铝合金、不锈钢或钢筋混凝土材质,或在湿接缝处薄板顶面设置临时性的电焊防火布,焊接完当前位置的钢筋后即移动至下一位置
继续焊接。
136.人孔6处的湿接缝薄板52宽度b
br
=38cm、悬挑板51宽度b
xr
=2.5cm和人孔6横桥向宽度dr=35cm,三者间的关系满足:b
xr
+dr《b
br
《2b
xr
+dr。
137.具体的,湿接缝的宽度bs(bs=40cm)满足=40cm)满足为胡子筋外径湿接缝在人孔6处的宽度br和非人孔处的宽度bs满足:br=bs;悬挑板51在人孔6处的宽度b
xr
(b
xr
=2.5cm)和非人孔处的宽度b
xs
(b
xs
=18cm)满足:b
xr
《b
xs
;人孔6处的湿接缝宽度br(br=40cm)、悬挑板宽度b
xr
(b
xr
=2.5cm)和人孔横桥向宽度dr(dr=35cm)间的关系满足:br=dr+2b
xr
;非人孔处的湿接缝宽度bs(bs=40cm)、悬挑板宽度b
xs
(b
xs
=18cm)和预留缝宽度dy(dy=4cm)间的关系满足:bs=dy+2b
xs
。
138.具体的,纵桥向相邻的所述蜂窝t梁1之间通过第二连接结构连接,所述第二连接结构包括负弯矩束7,所述负弯矩束7的两个端部分别锚固于相邻两片所述蜂窝翼板12的预设槽口15内。所述预设槽口15设置于所述孔洞13的端部,所述预设槽口13底缘不高于所述孔洞13的下缘。
139.具体的,所述预设槽口15与所述孔洞13的端口处设置有槽口薄板151,所述槽口薄板151的截面呈l形,所述槽口薄板151覆盖于所述孔洞13端部,所述槽口薄板151用于防止现浇混凝土流入所述孔洞13内。槽口15与蜂窝状翼板12的孔洞13交界处设有能完全覆盖住翼板孔洞的槽口薄板151,作为槽口处现浇混凝土的永久性模板与之形成整体共同承力;侧面具有间隔布置的柱状物;槽口薄板151采用能耐受焊渣掉落的塑料、橡胶、铝合金、不锈钢或钢筋混凝土材质,或在湿接缝薄板52表面设置临时性的电焊防火布,焊接完当前位置的钢筋后即移动至下一位置继续焊接。
140.在一片所述蜂窝t梁1上,当所述孔洞13的数量不小于五个时,则所述孔洞13距离所述墩顶横梁4的距离不少于两种,即所述负弯矩束7的长度取值不少于两种,所述预设槽口15根据所述孔洞13端部的位置远近错位布置。其中,负弯矩束7包括圆形波纹管和配套的锚具。预设槽口15最深处深度hc满足hc《hf,hf为非中跨部的蜂窝状翼板12厚度。
141.实施例3
142.一种具有蜂窝状翼板的t梁桥的施工方法,包括如下施工步骤:其中施工工序结合图14-16、22:
143.s1、预制如实施例1所述的蜂窝t梁1,进行桥梁的支撑结构2的施工;
144.s2、将所述蜂窝t梁1运输至施工现场,将预制好的所述蜂窝t梁1依次架设于所述支撑结构2之上;
145.s3、以支撑结构2为现浇作业工作平台,完成墩顶横梁4的现场钢筋连接和混凝土支模、浇筑、拆模作业;
146.s4、施做第一连接结构5,结合图11;
147.s5、施做桥面系;所述桥面系主要包括所有翼板上方的8~10cm现浇混凝土调平层、8~10cm沥青铺装和横桥向最外侧翼板最外端的防撞护栏,完成全桥施工作业。
148.具体的,步骤s4中,第一连接结构5的施工步骤如下所述:
149.s41、在悬挑板51上放置湿接缝薄板52,通过卡位筋56确保湿接缝处薄板不会发生掉落,卡位筋56与胡子筋53焊接并在所述蜂窝t梁预制时即预埋于其翼板内;
150.s42、将连接筋54与胡子筋焊接,实现临时稳固,此时可在已架设蜂窝t梁的桥跨上
运输其它跨需要架设的蜂窝t梁;
151.s43、浇筑现浇混凝土55,湿接缝薄板52作为现浇混凝土的永久性模板与之形成整体实现共同承力,现浇混凝土初凝之前拉毛成凹凸不平的顶面构造。
152.具体的,当所述蜂窝t梁桥为至少两跨的连续梁结构时,所述步骤4还包括负弯矩束7的施工,具体包括如下步骤:
153.s4a、施做负弯矩束7范围内的第一连接结构;
154.s4b、将负弯矩束7按长度情况依次张拉和锚固,优先张拉并锚固较长的负弯矩束7;
155.s4c、按从跨中至预设槽口15的顺序施做剩余的第一连接结构;
156.s4d、在预设槽口15与孔洞13交界处设置能完全覆盖住孔洞13的槽口薄板151;
157.s4e、焊接槽口处钢筋,浇筑槽口处现浇混凝土152,与槽口薄板151形成永久性组合结构实现共同承力。
158.为验证蜂窝t梁桥的技术效果,以高速公路中最为常见的桥梁跨径和桥宽参数(长3
×
40m、宽12.75m)为基准,针对《中华人民共和国交通行业公路桥涵通用图》的3
×
40m连续t梁桥和实施例2的蜂窝t梁桥(采用实施例3的施工方法)进行了综合分析,基于空间梁格法分别建立了精细化有限元模型如图16和图17,其计算结果如图18-21,并量化对比了常规t梁桥和蜂窝t梁桥的各项性能如下表1。
159.表1长3
×
40m、宽12.75m的t梁桥综合对比
160.[0161][0162]
综合分析上述图表可知:
[0163]
一、蜂窝t梁桥具有更好的力学性能:本实施例的蜂窝t梁桥通过具有大刚度蜂窝状翼板的t梁,其“预制t梁+横隔板及齿块+湿接缝的自重”仅为常规t梁桥的0.98倍、“预制t梁跨中截面抗弯惯性矩”为常规t梁桥的0.99倍、“预制t梁跨中处翼板竖弯刚度”达到常规t梁桥的4.56倍。经有限元计算可得,最不利组合下的应力在t梁跨中和中支点均降低为常规t梁桥的0.99倍,而湿接缝处翼板下缘、梁肋处翼板上缘的最大拉应力则分别显著降低为常规t梁桥的0.1、0.36倍。综上可见,本发明可实现比带有大量横隔板的常规t梁桥更轻的自重、更好的纵向受力性能、更好的横向受力性能。
[0164]
二、蜂窝t梁桥具有更高的行车舒适性:本实施例的蜂窝t梁桥通过大刚度的蜂窝状翼板,其在非横隔板处加载集中力时,其翼板最大挠度绝对值降低为常规t梁桥的0.96倍,而翼板与邻近梁肋的最大挠度差则显著降低为常规t梁桥的0.38倍,非横隔板处翼板与邻近横隔板(蜂窝t梁桥则为与常规t梁桥横隔板相同位置处的翼板)的最大挠度差也显著降低为常规t梁桥的0.47倍。综上可见,蜂窝t梁桥显著降低了车轮荷载作用下湿接缝处翼板上缘和邻近腹板处翼板上缘间的竖向位移差,大大减小了车桥耦合作用下的翼板局部竖向振动,并通过取消横隔板后显著减小了全桥顺桥向的刚度突变点,降低了产生跳车效应的可能,因此,本发明相比常规t梁桥,在车辆荷载作用下的桥梁横桥向和顺桥向挠度过渡
均更为平顺,显著提升了行车舒适性。
[0165]
三、蜂窝t梁桥具有更优的桥梁建造效益:本实施例的蜂窝t梁桥实现了免墩顶以外的横隔板、免翼板湿接缝的吊模施工、免负弯矩束的高空悬吊施工,完全避免了常规t梁桥横隔板和负弯矩束的高空悬吊作业,显著节约了工时、减小了对桥下及附近交通的影响,显著提高了社会效益。此外,蜂窝t梁桥通过小体量的湿接缝处薄板防止漏浆并作为永久性模板与现浇湿接缝共同受力,避免了大量拆模作业及强行拆模带来的模板损伤,一定程度上也提升了环境效益。更重要的是,蜂窝t梁桥的材料费、措施费、人工费相比常规t梁桥分别节约约14万元、3万元、5.5万元,单位面积建造费用降低约142元/m2,按常规t梁桥预算价4500元/m2计算得蜂窝t梁桥相比常规t梁桥的技术进步效益率为3.2%,而考虑到桥梁工程的利润率一般仅为5%,可见,本发明的经济效益提升是非常显著的。