[發(fā)明專利]一種組合箱梁跨海大橋及其施工方法

有效

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• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103821079A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 李立峰;周聰;侯立超;侯嘉慶;裴必達;吳文朋;胡思聰
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: E01D18/00
• 分類號: E01D18/00;E01D2/04;E01D21/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;鐘聲

技術領域

本發(fā)明涉及橋梁技術，尤其涉及一種組合箱梁跨海大橋及其施工方法。

背景技術

現(xiàn)如今的跨海大橋非通航孔采用的多數(shù)為預應力混凝土箱梁、鋼—混組合梁及鋼箱梁方案。如杭州灣跨海大橋海上引橋采用70m預應力混凝土連續(xù)梁方案，灘涂區(qū)引橋采用50m預應力混凝土連續(xù)梁方案；青島海灣大橋海上非通航孔采用60m預應力混凝土連續(xù)梁方案；東海大橋非通航孔采用70m預應力混凝土連續(xù)梁方案；港珠澳大橋非通航孔采用120m鋼桁疊合連續(xù)梁橋及85m連續(xù)鋼—混組合梁方案。而這些方案均存在著諸多問題。

預應力混凝土箱梁橋是目前應用最為廣泛的一種橋梁結(jié)構形式。但長期以來的工程實踐和應用現(xiàn)狀反映出預應力混凝土箱梁橋存在很多的劣勢。首先，恒載對控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力占到了總內(nèi)力的80％以上，跨徑越大，這個比例也就越大，甚至有可能達到90％左右，這大大制約了橋梁的跨越能力，同時受海上吊裝能力的限制，吊裝噸位不宜過大，因此預應力混凝土箱梁橋的跨徑一般不會太大。這樣帶來的問題是：基礎數(shù)量增加，進而導致對水流影響大、架梁次數(shù)多、架梁工期長等一系列問題；同時由于常規(guī)混凝土抗拉強度小的特點，為了盡可能地加大跨徑，大跨徑橋梁通常采用增大截面尺寸和板件厚度的方式提高其截面剛度以滿足結(jié)構受力要求，這不僅增加了箱梁自重和工程造價，同時也增加了施工難度；另外，混凝土腹板由于受力的復雜性和構造處理、施工上的一些原因，大部分都會出現(xiàn)斜裂縫，這種斜裂縫不僅會導致橋梁結(jié)構剛度和強度的降低，還會加速鋼筋的銹蝕，而銹蝕的鋼筋則會引起體積的膨脹，從而使混凝土開裂，特別是在海洋這種弱堿性環(huán)境下，將進一步破壞混凝土的受力性能，降低材料的耐久性和結(jié)構的承載能力，影響到橋梁的美觀和使用壽命。

若跨海大橋采用鋼結(jié)構或鋼—混組合結(jié)構，其跨徑確實能夠較預應力混凝土連續(xù)梁橋有較大幅度的增加，但是海水呈弱堿性，對鋼和混凝土結(jié)構有較強的腐蝕作用，鋼材在海洋環(huán)境的耐久性差，后期維護費用高。并且含鋼結(jié)構橋梁造價高，若跨海大橋非通航孔采用鋼結(jié)構橋型，其經(jīng)濟性將較差。

目前，有一些大跨徑箱梁橋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）等方式來提高其跨越能力，也有采用腹板豎向預應力筋等方法來降低箱梁開裂風險，雖然這些方法有一定效果，但是這些方案設計和施工過程較為復雜，同時箱梁開裂的問題也未得到根本性解決。

除此之外，國內(nèi)也有學者提出了稱之為預應力超高性能混凝土連續(xù)箱梁橋的橋型，該橋型的主要特點為全橋均采用超高性能混凝土材料，但此種橋型也存在著諸多問題。首先，該橋型由于板件厚度過薄不能布置過多體內(nèi)索，因此體外預應力索較多，由于體外索暴露在空氣中耐久性差，由此帶來的養(yǎng)護問題和后期拉索更換問題、費用都比較大；并且由于全橋采用超高性能混凝土，所有板件均為薄板型結(jié)構，整個橋梁的自重較普通混凝土箱梁橋有較大幅度的降低，由此帶來了車輛荷載作用下主梁應力幅過大，由此帶來的疲勞問題值得深究，對主梁的長久受力不利；由于主梁采用薄板型結(jié)構，其截面的抗彎及抗扭剛度較小，因此必須設置較多的橫隔板來抵抗主梁的扭轉(zhuǎn)與畸變作用，由此也會帶來體外預應力布置和轉(zhuǎn)向難的問題；此外，由于板件過薄所帶來的預應力張拉過程中張拉處局部應力超限問題也值得關注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結(jié)構簡單、耐久性能良好、適用于大跨徑、應用前景廣闊的組合箱梁跨海大橋，以及工藝流程簡單，施工簡便、快捷、迅速的組合箱梁跨海大橋施工方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種組合箱梁跨海大橋，包括橋墩和由橋墩支承的組合箱梁，所述組合箱梁由高強混凝土頂板、超高性能混凝土底板和一對超高性能混凝土腹板圍成，所述組合箱梁內(nèi)沿橋梁縱向布置有體外預應力鋼束和體內(nèi)預應力鋼束。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述超高性能混凝土底板和一對超高性能混凝土腹板整體預制成槽型梁結(jié)構。

所述超高性能混凝土腹板頂部設有用于與高強混凝土頂板連接的卡槽，所述卡槽沿橋梁縱向排列有多條。

所述跨海大橋的跨徑為90m～120m。

所述跨海大橋為簡支變連續(xù)橋型。

所述超高性能混凝土底板厚度為15～20cm，超高性能混凝土腹板的厚度為16～22cm，所述高強混凝土頂板的厚度為26～30cm，所述組合箱梁內(nèi)每15～20m設置1道橫隔板。

一種如上所述組合箱梁跨海大橋的施工方法，包括以下步驟：