[发明专利]局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于公路大跨度组合梁悬索桥的桥面系，属于桥梁结构技术领域。

背景技术

传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系，如图1所示，由钢纵梁1、钢横梁2、风嘴3、栓钉连接件4、预制混凝土板11以及现浇混凝土接缝6组成。节段钢主梁结构在工厂焊接后运至施工现场吊装定位。预制混凝土板11的板端须制作成齿形槽口，存在现场作业量及施工难度较大等问题，同时预制混凝土板11和现浇混凝土接缝6由于浇注空间狭小，混凝土浇注质量难以保证，影响新老混凝土结合部的受力性能。另一方面，传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系在钢纵梁1和钢横梁2上方均设置栓钉连接件4，钢纵梁1对混凝土板因温度、收缩徐变等效应引起的强迫变形具有明显的约束作用，尤其在吊点处混凝土板因设置栓钉连接件4导致显著的应力集中现象，非常容易引起混凝土板发生开裂现象，从而降低结构的承载力及刚度，影响结构的耐久性。这些问题都给该类结构的推广应用造成了一定的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种相对于传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系，简化预制混凝土板的制作工艺，现场作业量及施工难度较小、同时降低钢主梁与混凝土板在复杂受力区域的连接程度以及其对混凝土板温度、收缩徐变等效应的释放作用，混凝土浇注质量易于保证、结构承载力、刚度和抗裂性能较高、经济性能较优的悬索桥钢-混凝土组合桥面系。

本发明的技术方案如下：

一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，由钢纵梁1、钢横梁2、风嘴3、栓钉连接件4、预制混凝土板5和现浇混凝土接缝6组成，通过吊索10悬吊于主缆下部；其特征在于，钢纵梁1、钢横梁2和风嘴3通过焊接连接成节段钢主梁；预制混凝土板5和现浇混凝土接缝6仅与钢横梁2通过栓钉连接件4连接形成整体，钢纵梁1上不设置栓钉连接件4，同时在吊点处钢横梁2端部一定区域内不设置栓钉连接件4。

一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系的施工方法，其特征在于，包括钢结构加工、桥面混凝土板的安装与连接、节段组合桥面系架设拼装步骤，具体如下：

a.在工厂将钢纵梁1、钢横梁2、风嘴3焊接形成节段钢主梁；仅在钢横梁2上翼缘顶面熔焊栓钉连接件4，钢纵梁1上不设置栓钉连接件4，同时在吊点处钢横梁2梁端一定区域范围内不设置栓钉连接件4；

b.预制混凝土板5在工厂预制时设置板端预留钢筋7并设置角形抗剪钢筋8；

c.施工时首先将预制混凝土板5吊装就位，利用钢纵梁1和钢横梁2作为支撑钢骨架，铺设接缝内纵横向钢筋9并绑扎，对相邻预制混凝土板5的板端预留钢筋7进行焊接；以预制混凝土板5作为模板，浇筑现浇混凝土接缝6，待混凝土硬化之后，形成一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土节段组合桥面系；

d.待桥面板混凝土达到设计强度且养护充分之后，由船舶或公路运输方式将所述节段组合桥面系运输至桥位现场吊装拼接，最后形成悬索桥钢-混凝土组合桥面系。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

(1)混凝土板受压，下部钢梁受拉，通过组合作用充分发挥混凝土与钢材优异的材料性能。相比于传统的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，本发明通过降低钢主梁和混凝土板的连接程度释放了混凝土板因温度、收缩徐变等效应引起的强迫变形，有效缓解了吊点处混凝土板的应力集中现象，降低了混凝土开裂风险。混凝土板与钢横梁组合形成受力特性更为明确的简支组合梁受力体系，具有承载力高、施工方便、自重轻、抗震性能好等优点，并且提高了结构耐久性，是对传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系的重要改进。

(2)采用本发明的一种局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系，由工厂节段预制，运输至桥位现场架设拼装，现场作业量小，施工质量易于保证，对桥位环境干扰小，绿色环保，符合可持续性发展要求。其中，在工厂节段预制时，预制混凝土板可作为现浇混凝土接缝的施工模板，可避免支模工序，降低混凝土湿作业量和施工难度，缩短施工周期，加快施工进度。

(3)通过角形抗剪钢筋的抗剪作用、板端钢筋的拉结作用以及预制板与现浇混凝土层的界面粘结作用形成混凝土叠合结构，其整体性能良好，可保证结构在达到承载力极限状态前不发生粘结破坏。

(4)通过对传统预制板构造进行改进，将预制板板端齿形槽口改成阶梯形状，简化了预制混凝土板制作工艺，避免了传统预制混凝土板开裂和耐久性等问题，施工方便、受力性能良好。

(5)局部不组合的悬索桥钢-混凝土组合桥面系相比于传统悬索桥钢-混凝土组合桥面系在受力性能、施工性能得到显著改善的同时，用钢量几乎没有增加，经济性能较优。

附图说明