[发明专利]一种变截面箱梁桥主梁底板结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路桥梁，特别一种变截面箱梁桥主梁底板结构及其施工方法。

背景技术

变截面箱梁桥的主梁在跨中和边支点处高度较小，在中支点处高度较大，中支点处的梁高一般以抛物线形式向跨中和边支点处的梁高过渡，使主梁底板形成曲面(见图1)；又因底板预应力钢筋布置于主梁底板内，与主梁底板相似，也呈曲线形；曲线形的底板预应力钢筋张拉后会形成径向力(见图2)，主梁底板的混凝土在该径向力作用下，使主梁底板在施工中和桥梁投入运营后易发生崩裂。

防止变截面箱梁桥主梁底板发生崩裂的传统方法，是在主梁底板设置防崩钢筋。该方法存在两个问题：一是防崩钢筋的设计缺乏依据，包括防崩钢筋是否设置、设置的间距、所用防崩钢筋的钢筋等级和直径等均无直接规定；二是施工中防崩钢筋难以完全扣住底板预应力钢筋的波纹管，不易发挥作用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种可防止变截面箱梁桥主梁底板发生崩裂的变截面箱梁桥主梁底板结构及其施工方法。

为实现上述目的，本发明提供的变截面箱梁桥主梁底板结构，在布置有底板预应力钢筋段的主梁腹板的两个内侧面上端分别增设沿纵桥向相互间隔的锚固块；在主梁底板底面预埋与锚固块上下对应的钢横梁；通过在锚固块、主梁底板和钢横梁中的预留孔道穿插由精轧螺纹钢筋构成的竖向体外预应力钢筋，竖向体外预应力钢筋的上端通过螺母固定在锚固块的上部，竖向体外预应力钢筋的下端通过螺母固定在钢横梁的下部。

所述锚固块沿纵桥向的相互间距s_v为：150cm≤s_v≤300cm；所述锚固块、主梁底板和钢横梁中的预留孔道与主梁腹板内侧面的垂直距离c为：10cm≤c≤15cm。

上述变截面箱梁桥主梁底板结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、浇筑主梁

按常规完成架构模板、在模板中绑扎钢筋(包括锚固块的钢筋)后浇筑主梁的混凝土，同时在主梁底板底面预埋钢横梁，在锚固块和主梁底板中用波纹管作预留孔道，在钢横梁中钻取钻孔，使锚固块和主梁底板的预留孔道及钢横梁的钻孔上下相互对应；

步骤2、安装竖向体外预应力钢筋

待步骤1的混凝土强度达到90％设计强度时，将竖向体外预应力钢筋的上端穿过锚固块的预留孔道与其上端的螺母连接，将竖向体外预应力钢筋的下端穿过主梁底板的预留孔道和钢横梁的钻孔与其下端的螺母连接；

步骤3、张拉竖向体外预应力钢筋

利用竖向体外预应力钢筋上端的螺母将竖向体外预应力钢筋的上端固定在所述锚固块的上部，然后用旋拧竖向体外预应力钢筋下端螺母的方式对竖向体外预应力钢筋进行张拉，张拉时在竖向体外预应力钢筋上安装与振动测试仪器相连接的拾振器，测出竖向体外预应力钢筋张拉时的1阶振动角频率ω₁，然后按下式计算出竖向体外预应力钢筋内产生的拉力F_r：

式中

m：竖向体外预应力钢筋单位长度质量(kg/m)，

a：竖向体外预应力钢筋在上、下螺母之间的长度(m)，

ω₁：拾振器测得的竖向体外预应力钢筋的1阶振动角频率(Hz)，

E_s：竖向体外预应力钢筋的弹性模量(N/m²)，

I：竖向体外预应力钢筋的截面惯性矩(m⁴)；

当拉力F_r达到竖向体外预应力钢筋内产生的理论拉力F_p时，停止张拉竖向体外预应力钢筋；

竖向体外预应力钢筋内产生的理论拉力F_p按下式求得：

式中

σ_con：底板预应力钢筋的设计张拉应力(MPa)，

A_P：底板预应力钢筋的总截面面积(mm²)，

s_v：竖向体外预应力钢筋沿纵桥向的相互间距(m)，

G：钢横梁的重量(kN)，

r：主梁底板的圆曲线半径(m)，当为其它曲线形式时，按照计算取用，其中l为曲线弦长，β为曲线矢高f与弦长l之比；

步骤4、对张拉后的竖向体外预应力钢筋进行防腐处理，变截面箱梁桥主梁底板结构施工即告完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：