專利名稱：預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)箱梁橋及其施工方法，尤其涉及一種采用了特殊建筑材料的連續(xù)箱梁橋及其施工方法。
背景技術(shù)：
預應力混凝土梁橋由于具有技術(shù)成熟和經(jīng)濟性好等優(yōu)點，已逐漸成為20m 300m 跨徑范圍內(nèi)的主流橋型。但是當預應力混凝土梁橋的跨徑達到400m級或更大時，由于其結(jié)構(gòu)自重大及傳統(tǒng)混凝土抗拉強度小等原因致使其經(jīng)濟性變差；同時，預應力混凝土箱梁橋還存在主梁跨中撓度過大和箱梁開裂等問題。此外，400m級或更大跨徑拱橋的建筑高度過大，或其關(guān)鍵受力構(gòu)件(吊桿或系桿)常年外露在大氣中而易遭腐蝕，使該類型橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性大打折扣。400m級跨徑鋼結(jié)構(gòu)梁橋和400m級跨徑纜索承重體系橋梁的建造成本又偏高。因此，從橋梁技術(shù)和建造成本來看，400m級跨徑梁橋是當前橋梁工程難以有效突破的一個技術(shù)瓶頸。現(xiàn)有技術(shù)中，預應力混凝土箱梁橋的截面內(nèi)力(彎矩和剪力)隨著跨徑的增大而增大，大跨徑箱梁橋通常采用增大截面的尺度和板件厚度的方式提高其截面剛度以滿足結(jié)構(gòu)受力要求，這不僅增加了箱梁自重和工程造價，同時也增加了施工的難度。目前，大跨徑箱梁橋還采用主跨中部采用高性能輕集料混凝土(如主跨為301m的挪威斯托爾馬橋)和主跨中部采用鋼箱梁(如主跨為330m的重慶石板坡長江大橋復線橋)等方法來提高其跨越能力，也有采用設(shè)置腹板豎向預應力鋼筋等方法來降低箱梁開裂風險，雖然這些方法有一定效果，但是這些方案設(shè)計和施工過程較復雜，同時箱梁開裂等問題也未得到根本性解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、自重較輕、 可有效降低箱梁開裂風險、可適用于大跨徑橋梁施工的預應力超高性能混凝土(UHPC)連續(xù)箱梁橋，還相應提供一種工藝簡單方便、施工速度快、投入少、成本低的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的施工方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，所述連續(xù)箱梁橋包括橋墩和由橋墩支承的超高性能混凝土箱梁，所述超高性能混凝土箱梁在橋梁縱向采用全體外預應力體系或部分體外預應力體系；所述超高性能混凝土箱梁主要由頂板、底板、腹板和橫隔板組成，所述頂板、底板、腹板和橫隔板中至少有一種采用薄型板件。該技術(shù)方案中的超高性能混凝土箱梁由彎曲抗拉強度20MPa以上、抗壓強度 120MPa以上的超高性能混凝土制成，例如優(yōu)選的活性粉末混凝土(RPC)等。作為對上述預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的改進，所述頂板、底板、腹板和橫隔板均優(yōu)選采用薄型板件。上述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋中，更具體的，所述超高性能混凝土箱梁的頂板厚度優(yōu)選為0. 15m 0. 30m。所述超高性能混凝土箱梁的底板厚度優(yōu)選為0. 15m 1. 50m。所述超高性能混凝土箱梁的腹板厚度優(yōu)選為0. 20m 0. 40m。所述超高性能混凝土箱梁的橫隔板厚度優(yōu)選為0. 12m 0. 20m。上述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋中，作為對底板厚度的進一步優(yōu)化，所述超高性能混凝土箱梁的跨中截面處的底板厚度優(yōu)選為0. 15m 0. 30m，所述超高性能混凝土箱梁的墩頂支點截面處的底板厚度優(yōu)選為0. 8m 1. 50m，所述跨中截面處與所述墩頂支點截面處之間的底板的厚度呈漸變式。作為對上述各預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的進一步改進，所述超高性能混凝土箱梁的橫隔板優(yōu)選采用密集型布置方式。更具體的，所述橫隔板優(yōu)選在縱橋向每隔 3m IOm設(shè)置一道(而現(xiàn)有技術(shù)橫隔板一般僅在墩頂、跨中位置和L/4處設(shè)置)。上述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋中，當所述連續(xù)箱梁橋的跨徑在300m 以上(尤其是在300m 500m)時，結(jié)合應用上述的技術(shù)方案將產(chǎn)生更加顯著的技術(shù)效果和技術(shù)優(yōu)勢。上述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋優(yōu)選為連續(xù)剛構(gòu)橋橋型或者連續(xù)梁橋橋型。上述本發(fā)明的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋為一種結(jié)構(gòu)構(gòu)造介于傳統(tǒng)預應力混凝土( PC)箱梁橋和鋼箱梁橋之間的箱梁，由于采用了超高性能混凝土箱梁的構(gòu)造并配合了薄型板件的結(jié)構(gòu)設(shè)置(板件厚度僅為傳統(tǒng)混凝土箱梁板件厚度設(shè)計值的1/3 1/2)， 這使得本發(fā)明的超高性能混凝土箱梁的截面高度和寬度在與傳統(tǒng)混凝土箱梁設(shè)計值保持相當?shù)那疤嵯拢麄€箱梁的自重能大幅度減輕，其自重僅為相應傳統(tǒng)混凝土箱梁的40% 60%。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的施工方法，其具體又包括以下兩種類型
當所述連續(xù)箱梁橋為連續(xù)剛構(gòu)橋橋型時，其施工方法包括以下步驟(1)先進行樁基和橋墩的施工，所述橋墩采用薄壁柔性橋墩；所述超高性能混凝土箱梁采用節(jié)段預制(節(jié)段長度優(yōu)選為2m 5m); (2)在所述薄壁柔性橋墩上安裝0號塊，對0號塊進行預應力鋼束張拉；(3)按照節(jié)段懸拼、預應力鋼束張拉的順序，在所述薄壁柔性橋墩上0號塊的兩側(cè)對稱懸臂拼裝所述超高性能混凝土箱梁的各節(jié)段；(4)采用支架架設(shè)法架設(shè)所述連續(xù)箱梁橋的邊跨節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張拉；(5)中跨合龍，并在全橋跨度內(nèi)進行預應力鋼束張拉；(6)完成所述連續(xù)箱梁橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工；
當所述連續(xù)箱梁橋為連續(xù)梁橋橋型時，其施工方法包括以下步驟(1)先進行樁基和主墩的施工；所述超高性能混凝土箱梁采用節(jié)段預制(節(jié)段長度優(yōu)選為2m 5m) ； (2)在所述主墩上臨時錨固0號塊，對0號塊進行預應力鋼束張拉；(3)按照節(jié)段懸拼、預應力鋼束張拉的順序，在所述主墩上0號塊的兩側(cè)對稱懸臂拼裝所述超高性能混凝土箱梁的各節(jié)段；(4)采用支架架設(shè)法架設(shè)所述連續(xù)箱梁橋的邊跨節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張拉；(5)拆除所述主墩的臨時錨固；(6)中跨合龍，并在全橋跨度內(nèi)進行預應力鋼束張拉；(7 )完成所述連續(xù)箱梁橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工。
上述本發(fā)明的連續(xù)箱梁橋的施工過程中，均可采用現(xiàn)有成熟的施工設(shè)備和施工工藝，無需增加新的設(shè)備投入，也無需對施工人員進行新的技能培訓，施工方法簡便、快捷、迅速，對于保證工期、提高施工效率具有重要意義。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于第一，本發(fā)明提供的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋采用了具有新型結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點的超高性能混凝土(UHPC)箱梁，這在大幅減輕結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上能使連續(xù)箱梁橋的跨越能提高力1/3 1/2，使得本發(fā)明的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋可以真正實現(xiàn)400m級大跨徑橋梁上的應用；第二，可有效降低箱梁開裂風險。本發(fā)明提供的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋中所采用的超高性能混凝土的彎曲抗拉強度可達20MPa以上，其可以抵抗400m級大跨徑梁橋可能出現(xiàn)的拉應力，降低大跨徑箱梁橋的開裂風險，使本發(fā)明的連續(xù)箱梁橋能在防范箱梁開裂方面有足夠的保障；第三， 本發(fā)明通過采用薄型板件、橫隔板密集設(shè)置等結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，構(gòu)建了一種結(jié)構(gòu)構(gòu)造介于傳統(tǒng)PC箱梁橋和鋼箱梁橋之間的新型箱梁，這樣既可減輕橋梁結(jié)構(gòu)自重，又可防止箱梁發(fā)生畸變。此外，本發(fā)明優(yōu)選采用的橋型包括預應力連續(xù)剛構(gòu)橋或連續(xù)梁橋，將這類橋型與本發(fā)明的技術(shù)方案相結(jié)合，便可將成熟的施工技術(shù)和施工設(shè)備應用于本發(fā)明，從而保證本發(fā)明橋梁構(gòu)造及其施工建造的可行性；通過采用全部或部分體外預應力體系，并采用預制節(jié)段懸拼法施工，這樣既可保證施工質(zhì)量和加快施工速度，又可減少施工成本，方便橋梁后期維護和增強橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。



圖1為本發(fā)明實施例1中連續(xù)箱梁橋的主視圖(其中預應力鋼束3僅為結(jié)構(gòu)示意)。圖2為圖1中A-A處的剖視圖。圖3為圖1中B-B處的剖面放大圖。圖4為圖1中C-C處的剖面放大圖。圖5為本發(fā)明實施例2中連續(xù)箱梁橋的主視圖(其中預應力鋼束3僅為結(jié)構(gòu)示意)。圖6為圖5中D-D處的剖視圖。圖7為圖5中E-E處的剖面放大圖。圖8為圖5中F-F處的剖面放大圖。圖例說明
1、橋墩；2、超高性能混凝土箱梁；21、頂板；22、底板；23、腹板；24、橫隔板；25、 體內(nèi)預應力鋼束孔道；3、預應力鋼束。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例1
一種如圖1 圖4所示的本發(fā)明的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，該連續(xù)箱梁橋的跨徑布置為290m+450m+290m，采用連續(xù)剛構(gòu)橋橋型設(shè)計，該連續(xù)箱梁橋包括橋墩1和由橋墩1支承的超高性能混凝土箱梁2，超高性能混凝土箱梁2采用全體外預應力體系；超高性能混凝土箱梁2主要由頂板21、底板22、腹板23和橫隔板24組成，頂板21、底板22、腹板23和橫隔板24均采用薄型板件。本實施例中，超高性能混凝土箱梁2的頂板21厚度a為0. 20m (0. 15m 0. 30m 均可);超高性能混凝土箱梁2的底板22厚度b為0. 20m 1. 20m，其中，跨中截面處的底板 22厚度b為0. 20m，墩頂支點截面處的底板厚度b為1. 20m，跨中截面處與墩頂支點截面處之間的底板的厚度呈漸變式；超高性能混凝土箱梁2的腹板23厚度c為0. 30m (0. 20m 0. 40m均可)；超高性能混凝土箱梁2的橫隔板24厚度為0. 15m (0. 12m 0. 20m均可)。本實 施例中，超高性能混凝土箱梁2的橫隔板24采用密集型布置方式，橫隔板24 在縱橋向每隔4m設(shè)置一道。本實施例的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的施工方法包括以下步驟
(1)先進行樁基和橋墩1的施工，橋墩1采用薄壁柔性橋墩；超高性能混凝土箱梁2采用節(jié)段預制，靠近橋墩1處的節(jié)段長度為2m，其余的節(jié)段長度為4m ；
(2)在薄壁柔性橋墩上安裝0號塊，對0號塊進行預應力鋼束張拉；
(3)按照節(jié)段懸拼、預應力鋼束3張拉的順序，在薄壁柔性橋墩上0號塊的兩側(cè)對稱懸臂拼裝超高性能混凝土箱梁2的各節(jié)段；
(4)采用支架架設(shè)法架設(shè)連續(xù)箱梁橋的邊跨節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張
拉；
(5)中跨合龍，并在全橋跨度內(nèi)進行預應力鋼束3的張拉；
(6)完成連續(xù)箱梁橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工。實施例2
一種如圖5 圖8所示的本發(fā)明的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，該連續(xù)箱梁橋的跨徑布置為280m+400m+280m，采用連續(xù)梁橋橋型設(shè)計，該連續(xù)箱梁橋包括橋墩1和由橋墩1支承的超高性能混凝土箱梁2，超高性能混凝土箱梁2采用部分體外預應力體系；超高性能混凝土箱梁2主要由頂板21、底板22、腹板23和橫隔板24組成，頂板21、底板22、腹板23和橫隔板24均采用薄型板件，超高性能混凝土箱梁2上設(shè)有體內(nèi)預應力鋼束孔道25。本實施例中，超高性能混凝土箱梁2的頂板21厚度a為0. 20m(0. 15m 0. 30m均可);超高性能混凝土箱梁2的底板22厚度b為0. 20m 1. 30m，其中，跨中截面處的底板22 厚度b為0. 20m，墩頂支點截面處的底板厚度b為1. 30m，跨中截面處與墩頂支點截面處之間的底板的厚度呈逐漸變化；超高性能混凝土箱梁2的腹板23厚度c為0. 30m (0. 20m 0. 40m均可)；超高性能混凝土箱梁2的橫隔板24厚度為0. 15m (0. 12m 0. 20m均可)。本實施例中，超高性能混凝土箱梁2的橫隔板24采用密集型布置方式，橫隔板24 在縱橋向每隔4m設(shè)置一道。本實施例的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的施工方法包括以下步驟
(1)先進行樁基和橋墩1(即主墩)的施工；超高性能混凝土箱梁2采用節(jié)段預制，靠近橋墩1處的節(jié)段長度為2m，其余的節(jié)段長度為4m ；
(2)在主墩上臨時錨固0號塊，對0號塊進行預應力鋼束張拉；
(3)按照節(jié)段懸拼、預應力鋼束3張拉的順序，在主墩上0號塊的兩側(cè)對稱懸臂拼裝超高性能混凝土箱梁2的各節(jié)段；
(4)采用支架架設(shè)法架設(shè)連續(xù)箱梁橋的邊跨節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張
拉；
(5)拆除主墩的臨時錨固；
(6)中跨合龍，并在全橋跨度內(nèi)進行預應力鋼束3張拉；
(7)完成連續(xù)箱梁橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工。
權(quán)利要求
1.一種預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述連續(xù)箱梁橋包括橋墩和由橋墩支承的超高性能混凝土箱梁，所述超高性能混凝土箱梁由彎曲抗拉強度20MPa以上、抗壓強度120MPa以上的超高性能混凝土制成，在橋梁縱向采用全體外預應力體系或部分體外預應力體系；所述超高性能混凝土箱梁主要由頂板、底板、腹板和橫隔板組成，所述頂板、底板、腹板和橫隔板中至少有一種采用薄型板件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述頂板、 底板、腹板和橫隔板均采用薄型板件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述超高性能混凝土箱梁的頂板厚度為0. 15m 0. 30m ；所述超高性能混凝土箱梁的底板厚度為 0. 15m 1. 50m ；所述超高性能混凝土箱梁的腹板厚度為0. 20m 0. 40m ；所述超高性能混凝土箱梁的橫隔板厚度為0. 12m 0. 20m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述超高性能混凝土箱梁的跨中截面處的底板厚度為0. 15m 0. 30m，所述超高性能混凝土箱梁的墩頂支點截面處的底板厚度為0. 8m 1. 50m，所述跨中截面處與所述墩頂支點截面處之間的底板的厚度呈漸變式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述超高性能混凝土箱梁的橫隔板采用密集型布置方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述橫隔板在縱橋向每隔:3m IOm設(shè)置一道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述連續(xù)箱梁橋的跨徑在300m 500m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述連續(xù)箱梁橋的跨徑在300m 500m。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，其特征在于所述連續(xù)箱梁橋為連續(xù)剛構(gòu)橋橋型或者連續(xù)梁橋橋型。
10.一種如權(quán)利要求9所述的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的施工方法，其特征在于當所述連續(xù)箱梁橋為連續(xù)剛構(gòu)橋橋型時，其施工方法包括以下步驟(1)先進行樁基和橋墩的施工，所述橋墩采用薄壁柔性橋墩；所述超高性能混凝土箱梁采用節(jié)段預制；(2) 在所述薄壁柔性橋墩上安裝0號塊，對0號塊進行預應力鋼束張拉；(3)按照節(jié)段懸拼、預應力鋼束張拉的順序，在所述薄壁柔性橋墩上0號塊的兩側(cè)對稱懸臂拼裝所述超高性能混凝土箱梁的各節(jié)段；(4)采用支架架設(shè)法架設(shè)所述連續(xù)箱梁橋的邊跨節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張拉；(5)中跨合龍，并在全橋跨度內(nèi)進行預應力鋼束張拉；(6)完成所述連續(xù)箱梁橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工；當所述連續(xù)箱梁橋為連續(xù)梁橋橋型時，其施工方法包括以下步驟(1)先進行樁基和主墩的施工；所述超高性能混凝土箱梁采用節(jié)段預制；(2)在所述主墩上臨時錨固0號塊， 對0號塊進行預應力鋼束張拉；(3)按照節(jié)段懸拼、預應力鋼束張拉的順序，在所述主墩上0 號塊的兩側(cè)對稱懸臂拼裝所述超高性能混凝土箱梁的各節(jié)段；(4)采用支架架設(shè)法架設(shè)所述連續(xù)箱梁橋的邊跨節(jié)段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張拉；(5)拆除所述主墩的臨時錨固；(6)中跨合龍，并在全橋跨度內(nèi)進行預應力鋼束張拉；(7)完成所述連續(xù)箱梁橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋，該連續(xù)箱梁橋包括橋墩和超高性能混凝土箱梁，箱梁在橋梁縱向采用全體外預應力體系或部分體外預應力體系；超高性能混凝土箱梁主要由頂板、底板、腹板和橫隔板組成，頂板、底板、腹板和橫隔板中至少有一種采用薄型板件。本發(fā)明施工方法采用節(jié)段預制懸拼法，主要包括以下步驟先施工樁基和橋墩，然后在橋墩上安裝0號塊；在0號塊兩側(cè)對稱懸拼箱梁的各節(jié)段；然后支架架設(shè)法架設(shè)邊跨，邊跨合龍，再中跨合龍，在前述各個施工階段都應進行預應力鋼束張拉，完成施工。本發(fā)明的預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋具有結(jié)構(gòu)簡單、自重較輕的優(yōu)點，可降低箱梁開裂風險，可適用于大跨徑橋梁施工。
文檔編號E01D21/00GK102352597SQ201110345089
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者詹豪, 邵旭東, 黃政宇 申請人:湖南大學