一種變截面箱梁橋主梁底板結構制造技術

一種變截面箱梁橋主梁底板結構，在置有底板預應力鋼筋段的主梁腹板兩內側面上分別增設相互間隔布置的豎向體外預應力鋼筋，豎向體外預應力鋼筋的上端固定在主梁腹板內側面上端的錨固塊上，下端固定在主梁底板底面的鋼橫梁上。施工時，澆筑主梁及錨固塊混凝土后安裝豎向體外預應力鋼筋，并按張拉力計算值進行張拉。該主梁底板結構利用豎向體外預應力鋼筋抵消底板預應力鋼筋施加在主梁底板上的徑向作用力，可有效防止主梁底板發生崩裂。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及公路橋梁，特別一種變截面箱梁橋主梁底板結構。
技術介紹
變截面箱梁橋的主梁在跨中和邊支點處高度較小，在中支點處高度較大，中支點處的梁高一般以拋物線形式向跨中和邊支點處的梁高過渡，使主梁底板形成曲面(見圖1)；又因底板預應力鋼筋布置于主梁底板內，與主梁底板相似，也呈曲線形；曲線形的底板預應力鋼筋張拉后會形成徑向力(見圖2)，主梁底板的混凝土在該徑向力作用下，使主梁底板在施工中和橋梁投入運營后易發生崩裂。防止變截面箱梁橋主梁底板發生崩裂的傳統方法，是在主梁底板設置防崩鋼筋。該方法存在兩個問題：一是防崩鋼筋的設計缺乏依據，包括防崩鋼筋是否設置、設置的間距、所用防崩鋼筋的鋼筋等級和直徑等均無直接規定；二是施工中防崩鋼筋難以完全扣住底板預應力鋼筋的波紋管，不易發揮作用。
技術實現思路
針對上述現有技術存在的問題，本技術的目的是提供一種可防止變截面箱梁橋主梁底板發生崩裂的變截面箱梁橋主梁底板結構。為實現上述目的，本技術提供的變截面箱梁橋主梁底板結構，在布置有底板預應力鋼筋段的主梁腹板的兩個內側面上端分別增設沿縱橋向相互間隔的錨固塊；在主梁底板底面預埋與錨固塊上下對應的鋼橫梁；通過在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預留孔道穿插由精軋螺紋鋼筋構成的豎向體外預應力鋼筋，豎向體外預應力鋼筋的上端通過螺母固定在錨固塊的上部，豎向體外預應力鋼筋的下端通過螺母固定在鋼橫梁的下部。所述錨固塊沿縱橋向的相互間距sv為：150cm≤sv≤300cm；所述錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預留孔道與主梁腹板內側面的垂直距離c為：10cm≤c≤15cm。上述變截面箱梁橋主梁底板結構的施工方法，包括以下步驟：步驟1、澆筑主梁按常規完成架構模板、在模板中綁扎鋼筋(包括錨固塊的鋼筋)后澆筑主梁的混凝土，同時在主梁底板底面預埋鋼橫梁，在錨固塊和主梁底板中用波紋管作預留孔道，在鋼橫梁中鉆取鉆孔，使錨固塊和主梁底板的預留孔道及鋼橫梁的鉆孔上下相互對應；步驟2、安裝豎向體外預應力鋼筋待步驟1的混凝土強度達到90％設計強度時，將豎向體外預應力鋼筋的上端穿過錨固塊
的預留孔道與其上端的螺母連接，將豎向體外預應力鋼筋的下端穿過主梁底板的預留孔道和鋼橫梁的鉆孔與其下端的螺母連接；步驟3、張拉豎向體外預應力鋼筋利用豎向體外預應力鋼筋上端的螺母將豎向體外預應力鋼筋的上端固定在所述錨固塊的上部，然后用旋擰豎向體外預應力鋼筋下端螺母的方式對豎向體外預應力鋼筋進行張拉，張拉時在豎向體外預應力鋼筋上安裝與振動測試儀器相連接的拾振器，測出豎向體外預應力鋼筋張拉時的1階振動角頻率ω1，然后按下式計算出豎向體外預應力鋼筋內產生的拉力Fr：Fr=[m(aω1π)2-EsIπ2a2]/1000(kN)]]>式中m：豎向體外預應力鋼筋單位長度質量(kg/m)，a：豎向體外預應力鋼筋在上、下螺母之間的長度(m)，ω1：拾振器測得的豎向體外預應力鋼筋的1階振動角頻率(Hz)，Es：豎向體外預應力鋼筋的彈性模量(N/m2)，I：豎向體外預應力鋼筋的截面慣性矩(m4)；當拉力Fr達到豎向體外預應力鋼筋內產生的理論拉力Fp時，停止張拉豎向體外預應力鋼筋；豎向體外預應力鋼筋內產生的理論拉力Fp按下式求得：FP=σconAp2rsv+12G(kN)]]>式中σcon：底板預應力鋼筋的設計張拉應力(MPa)，AP：底板預應力鋼筋的總截面面積(mm2)，sv：豎向體外預應力鋼筋沿縱橋向的相互間距(m)，G：鋼橫梁的重量(kN)，r：主梁底板的圓曲線半徑(m)，當為其它曲線形式時，按照計算取用，其中l為曲線弦長，β為曲線矢高f與弦長l之比；步驟4、對張拉后的豎向體外預應力鋼筋進行防腐處理，變截面箱梁橋主梁底板結構施工即告完成。與現有技術相比，本技術的有益效果是：(1)通過豎向體外預應力鋼筋可抵消底板預應力鋼筋對主梁底板混凝土的徑向力，從而有效防止主梁底板受底板預應力鋼筋的徑向力作用發生崩裂。(2)將錨固塊置于腹板上端，利用豎向體外預應力的拉力Fr對腹板產生豎向壓應力可提高腹板斜截面抗裂性能。(3)采用拾振器監測豎向體外預應力鋼筋張拉時在鋼筋內產生的拉力Fr，使Fr逼近豎向體外預應力鋼筋的理論拉力Fp，可確保豎向體外預應力鋼筋內產生的拉力Fr對主梁底板構成的拉力恰好抵消底板預應力鋼筋施加在主梁底板上的徑向力，從而達到既對主梁底板加固、又不會因拉力過大損害主梁原有結構的效果。(4)本技術施工方法簡單，施工質量容易控制，施工周期短，加固用豎向體外預應力鋼筋便于維護和更換。附圖說明圖1為變截面箱梁橋的示意圖(側視圖)；圖2為圖1梁橋底板預應力鋼筋徑向力的示意圖；圖3為圖1梁橋主梁底板曲線弦長l與矢高f示意圖；圖4為本技術主梁底板結構的側視圖；圖5為圖4中A-A斷面圖。圖中：1–主梁，2–主梁底板，2a–主梁頂板，3–底板預應力鋼筋，4–主梁腹板，5–豎向體外預應力鋼筋，6–錨固塊，7–預留孔道，8–鋼橫梁，9–螺母。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術做進一步說明。結合圖1、圖2和圖3，本實施例變截面箱梁橋為主跨為90m的連續剛構橋，主梁1的跨中梁高2.2m，中支點處梁高5.8m，跨中主梁底板2曲線弦長l為86.0m。由跨中和中支點處的梁高可得，矢高f＝5.8-2.2＝3.6m；r=l2(14β+β)=862(14×3.686+3.686)=258.6m.]]>如圖4和圖5所示，在主梁底板上共布置有8孔底板預應力鋼筋3，單個孔道的底板預應力鋼筋的截面面積為2660mm2，8孔底板預應力鋼筋的總截面面積AP＝21280mm2，底板預應力鋼筋的設計張拉應力σcon＝1395MPa(圖2所示底板預應力鋼筋的張拉力Np與其對應)。為防止施工中和橋梁投入運營后主梁底板受底板預應力鋼筋徑向力作用發生崩裂，采取本技術增加主梁底板的強度。主梁底板結構如圖4和圖5所示，在置有底板預應力鋼筋段的主梁腹板4的兩個內側面
分別增設沿縱橋向相互間隔sv＝2.0m的錨固塊6，錨固塊位于距主梁頂板2a底面與主梁腹板內側面交接部的下緣20cm處；在主梁底板底面增設與錨固塊上下對應的鋼橫梁8，鋼橫梁采用厚16mm的Q235C鋼板焊接制作而成，鋼橫梁的長度與主梁底板寬度相同，鋼橫梁的重量G＝12.6kN；在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中設有與主梁腹板內側面垂直距離c＝12.5cm的預留孔道7；由直徑25mm的PSB785精軋螺紋鋼筋(螺紋鋼筋單位長度質量m＝3.85kg/m，彈性模量Es＝2.0×1011N/m2，截面慣性矩I＝1.92×10-8m4)構成的豎向體外預應力鋼筋5上端通過螺母9固定在錨固塊的上部，下端通過螺母9固定在鋼橫梁的下部該主梁底板結構的施工方法包括以下步驟：步驟1、按常規完成架構模板、在模板中綁扎鋼筋(包括錨固塊的鋼筋)后澆筑主梁的混凝土，同時在主梁底板底面預埋鋼橫梁，在錨固塊和主梁底板中用波紋管作預留孔道，鋼橫梁鉆取鉆孔，使錨固塊和主梁底板的預留孔道及鋼橫梁的鉆孔上下相互對應；步驟2、安裝豎向體外預應力鋼筋待步驟1的混凝土強度達到90％設計強度時，將精軋螺紋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變截面箱梁橋主梁底板結構，其特征在于，在布置有底板預應力鋼筋(3)段的主梁腹板(4)的兩個內側面上端分別增設沿縱橋向相互間隔的錨固塊(6)；在主梁底板(2)底面預埋與錨固塊上下對應的鋼橫梁(8)；通過在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預留孔道(7)穿插由精軋螺紋鋼筋構成的豎向體外預應力鋼筋(5)，豎向體外預應力鋼筋的上端通過螺母(9)固定在錨固塊的上部，豎向體外預應力鋼筋的下端通過螺母固定在鋼橫梁的下部。

【技術特征摘要】
1.一種變截面箱梁橋主梁底板結構，其特征在于，在布置有底板預應力鋼筋(3)段的主梁腹板(4)的兩個內側面上端分別增設沿縱橋向相互間隔的錨固塊(6)；在主梁底板(2)底面預埋與錨固塊上下對應的鋼橫梁(8)；通過在錨固塊、主梁底板和鋼橫梁中的預留孔道(7)穿插由精軋螺紋鋼筋構成的豎向體外預應力鋼筋(5)，豎向體外預應力鋼筋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：薛興偉，張敏江，張海，
申請(專利權)人：沈陽建筑大學，
類型：新型
國別省市：遼寧;21