[發明專利]一種混凝土箱形梁橋主梁腹板結構的施工方法

有效

• 申請號: 201610213764.8
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105803926B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 薛興偉;龐興;張海
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D21/00;E01D2/04;E01D101/28
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱,范象瑞

技術領域

本發明涉公路橋梁，特別是一種混凝土箱形梁橋主梁腹板結構及其施工方法。

背景技術

所述箱形梁橋包括普通混凝土箱形梁橋和預應力混凝土箱形梁橋，按主要結構形式分為：普通鋼筋混凝土連續梁橋、預應力混凝土連續梁橋和預應力混凝土連續剛構橋。其中跨度為20m～300m的箱形梁橋為最常用類型。由于設計、施工或運營管理等方面存在的問題，目前在役的這種混凝土箱形梁橋有相當大比例出現了因主拉應力過大而引起的主梁腹板斜裂縫等病害，裂縫較大時直接威脅橋梁的耐久性和安全性。

為防止腹板斜裂縫病害的發生，傳統設計中常采用在腹板內設置體內豎向預應力的方法來提高腹板斜截面抗裂性能，但體內豎向預應力因存在下述問題難以實現提高腹板斜截面抗裂性能的目的：

(1)體內豎向預應力鋼筋通過擰緊其端頭的螺母進行張拉，張拉后在體內豎向預應力鋼筋內產生拉力的大小難以進行有效測定，也就難以保證應力施加效果。

(2)運營期間如體內豎向預應力鋼筋需要更換時，由于體內豎向預應力鋼筋的安裝孔道已經灌漿，無法更換。

(3)腹板是混凝土箱形梁橋主梁的重要組成部分，腹板中設置體內豎向預應力鋼筋需在腹板中設孔道，該孔道使腹板的截面遭受極大削弱，腹板的斜截面抗裂性不升反降，成為腹板更容易產生斜裂縫病害的原因。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種可有效防止發生斜裂縫的混凝土箱形梁橋主梁腹板結構及該結構的施工方法。

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62—2004)第6.3.3條，提高腹板抗裂性能的一個重要途徑是增大腹板的豎向壓應力。基于這一設計理念，本發明采取用體外豎向預應力鋼筋對腹板施加豎向壓應力的辦法來提高腹板的抗裂性能。

本發明提供的混凝土箱形梁橋主梁腹板結構，在主梁腹板的兩外側面的上部和下部增設上下對應、沿順橋向間隔布置的錨固塊，在上下對應的錨固塊上安裝由精軋螺紋鋼筋構成的體外豎向預應力鋼筋。

所述錨固塊沿順橋向的相互間距s_v為：50cm≤s_v≤120cm。

上述混凝土箱形梁橋主梁腹板結構的施工方法包括以下步驟：

步驟1、在澆筑主梁時，在主梁腹板的兩外側面上同時澆筑所述錨固塊，在錨固塊中預留孔道；

步驟2、通過錨固塊中的孔道穿送體外豎向預應力鋼筋，利用體外豎向預應力鋼筋上端的螺母將體外豎向預應力鋼筋的上端固定在與其對應的錨固塊上部，然后用旋擰體外豎向預應力鋼筋下端螺母的方式對體外豎向預應力鋼筋進行張拉；張拉時在體外豎向預應力鋼筋上安裝與振動測試儀器相連接的拾振器，測出體外豎向預應力鋼筋張拉時的1階振動角頻率ω₁，然后按下式計算出體外豎向預應力鋼筋內產生的拉力F_r：

式中

m：體外豎向預應力鋼筋單位長度質量(kg/m)，

l：體外豎向預應力鋼筋在上、下螺母之間的長度(m)，

ω₁：拾振器測得的體外豎向預應力鋼筋的1階振動角頻率(Hz)，

E_s：體外豎向預應力鋼筋的彈性模量(N/m²)，

I：體外豎向預應力鋼筋的截面慣性矩(m⁴)；

當拉力F_r達到體外豎向預應力鋼筋內產生的理論拉力F_d時，停止張拉體外豎向預應力鋼筋；

體外豎向預應力鋼筋內產生的理論拉力F_d按下式求得：

式中

b：主梁腹板的寬度(mm)，

s_v：錨固塊沿順橋向的相互間距(mm)，

σ_tp：短期效應組合下主梁腹板截面主拉應力的最大值，通過建立橋梁結構力學模型或橋梁結構有限元模型計算求得，

f_tk：混凝土抗拉強度標準值(MPa)，可通過《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)查詢，

γ：構件類型系數，對預制的全預應力混凝土構件，γ＝0.6；對現場澆筑的全預應力混凝土構件、預制拼裝的全預應力混凝土構件γ＝0.4；對預制的A類和B類預應力混凝土構件，γ＝0.7；對現場澆筑的A類和B類預應力混凝土構件、預制拼裝的A類和B類預應力混凝土構件γ＝0.5；