[发明专利]空腹式连续刚构桥梁结构与悬臂扣挂浇注施工的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于土木工程桥梁技术领域，更具体涉及一种空腹式连续刚构桥梁的结构的方法，同时还涉及一种空腹式连续刚构桥梁的悬臂扣挂浇注施工的方法，在保持与一般连续刚构桥梁的施工要求、耐久性特征基本相同的前提下，实现了一种具备更大的跨越能力和更佳经济性的新的桥梁型式。

背景技术

桥梁是公路、铁路、城市道路和农村道路及水利建设中，为了跨越各种障碍(如河流、或其它结构)的结构物。按结构受力特点划分，桥梁可分为梁、拱、刚架、吊与组合体系。混凝土结构主要采用梁、拱、刚架体系。预应力混凝土连续刚构桥是大跨度桥梁的一种基本桥型，它具备以下三个特点：(1)主墩采用墩梁固结，主墩具备一定柔度从而形成摆动支撑体系；(2)上部结构仍然具有连续梁的受力特点，结构断面一般为箱梁，箱梁高度与跨径比值，根部为1/16～1/18，跨中为1/30～1/60；(3)上部结构采用悬臂法施工，墩梁固结省掉大型支座。

传统的预应力混凝土连续刚构桥的技术经济适用跨径约在60～200m，在跨径超过200m时，易出现跨中下挠、梁体变形、开裂等缺陷，严重影响了桥梁的使用寿命和耐久性，限制了这种桥型的跨越能力。目前，国内外的研究者为了提高连续刚构桥的跨越能力多从材料方面入手：世界跨径最大的挪威stolma大桥，主跨径301m，跨中184m箱梁采用LC60轻质混凝土；中国重庆石板坡大桥，主跨径330m，跨中103m区段采用钢箱梁。由于我国材料、施工、管理技术存在差距，采用钢梁又受制于运输条件，连续刚构桥的技术进步停滞不前。

总体上看，传统的预应力混凝土连续刚构桥的主要不足是：(1)跨越能力小，材料利用率较低，在跨径大于200m时，工程经济性急剧恶化；(2)结构承载效率低，应用于跨径大于200m桥梁时，易出现开裂、下挠问题，技术风险增大，结构的安全性和耐久性劣化；(3)上部结构重量大，导致桥墩、基础受力大，抵抗地震的能力差。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种空腹式连续刚构桥梁的结构的方法，方法简单，操作方便，结构简单，结构牢固可靠，跨越能力强，解决常规连续刚构桥梁的跨径难以达到、或超过200米的问题，实现一种新型的桥梁结构形式。

本发明的另一个目的是在于提供了一种空腹式连续刚构桥梁的悬臂扣挂浇注施工的方法，方法简单，操作方便，与传统的施工方法衔接良好，便于质量控制。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种空腹式连续刚构桥梁的结构形式包括：根部腹板挖空，构成空腹式桥梁体系和受力特征。

1、空腹式桥梁体系

设桥梁的跨径(两相临桥墩之间的距离)为L，则空腹部分的长度(下弦水平长度)可取

                            (1/4～1/6)L

其中，跨径L一般为150～350m。

对于一个典型的三跨空腹式连续刚构桥梁，其结构基本体系如图1。同传统的连续刚构类似，可以有多个相等或不等的主跨。

下弦根部至梁顶总高度可取

                            (1/7～1/9)L

其中，跨径L一般为100～350m。

为了方便悬臂施工，下弦与水平面的最大夹角控制在不大于30～35度。

为使得实腹梁段在受力上与空腹式区域平顺过渡，下弦下缘与实腹梁段下缘按连续曲线变化，如二次或高次抛物线、悬链线或其它等。

2、受力特征

空腹式连续刚构桥梁的受力特征是：

1)通过腹板挖空，加大根部总高度，提高根部区段的结构刚度；

2)根部挖空区域，上弦为拉弯受力，下弦为压弯受力；下弦压力由混凝土承担，上弦拉力由预应力钢束承担；下弦相对上弦截面尺寸大、刚度大；

3)通过合理确定三角挖空区域的上、下弦截面，使跨中实腹式区段与扣掉挖空区域长度的相当跨径的传统悬臂施工连续刚构桥的受力相当；

4)在上弦、下弦汇合形成牢固的三角形受力体系之前，下弦、扣挂钢索与墩柱一起，构成一个在自重作用下平衡的T形体系，上、下弦重量、施工附加荷载由已完成上弦、支架、下弦及扣挂钢索承担；

5)在施工合龙段之前，上弦、下弦、实腹式区段与墩柱一起，构成一个在自重作用下平衡的T形体系；

6)全桥上构具有梁-拱组合受力特点：实腹式区段为梁的受力；根部通过挖空，下弦为拱的受力、上弦由预应力钢束承受拉力；通过加高根部总高度，提高了结构受力的效率；

一种空腹式连续刚构桥梁的结构形式的实施包括：