專利名稱：斜腿連續剛構橋梁的結構與懸臂澆注施工的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于土木工程橋梁技術領域，更具體涉及一種斜腿(空腹式) 連續剛構橋梁的結構與懸臂澆注施工的方法，在保持與一般連續剛構橋梁的施工要 求、耐久性特征基本相同的前提下，實現了一種具備更大的跨越能力和更佳經濟性 的新的橋梁型式。
背景技術：
橋梁是公路、鐵路、城市道路和農村道路及水利建設中，為了跨越各種障礙(如 河流、或其它結構)的結構物。按結構受力特點劃分，橋梁可分為梁、拱、剛架、 吊與組合體系。混凝土結構主要采用梁、拱、剛架體系。預應力混凝土連續剛構橋 是大跨度橋梁的一種基本橋型，它具備以下三個特點(l)主墩采用墩梁固結，主 墩具備一定柔度從而形成擺動支撐體系；(2)上部結構仍然具有連續梁的受力特點， 結構斷面一般為箱梁，箱梁高度與跨徑比值,根部為l/16 l/18，跨中為l/30 l/60;
(3)上部結構采用懸臂法施工，墩梁固結省掉大型支座。
傳統的預應力混凝土連續剛構橋的技術經濟適用跨徑約在60 200m，在跨徑超 過200m時，易出現跨中下撓、梁體變形、開裂等缺陷，嚴重影響了橋梁的使用壽命 和耐久性，限制了這種橋型的跨越能力。目前，國內外的研究者為了提高連續剛構 橋的跨越能力多從材料方面入手世界跨徑最大的挪威stolma大橋，主跨徑301m， 跨中184ra箱梁采用LC60輕質混凝土；中國重慶石板坡大橋，主跨徑330ra，跨中103m 區段采用鋼箱梁。由于我國材料、施工、管理技術存在差距，采用鋼梁又受制于運 輸條件，連續剛構橋的技術進步停滯不前。
總體上看，傳統的預應力混凝土連續剛構橋的主要不足是(1)跨越能力小，
材料利用率較低，在跨徑大于200m時，工程經濟性急劇惡化；(2)結構承載效率低， 應用于跨徑大于200m橋梁時，易出現開裂、下撓問題，技術風險增大，結構的安全 性和耐久性劣化；(3)上部結構重量大，導致橋墩、基礎受力大，抵抗地震的能力差。
發明內容
本發明的目的是在于提供了一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的結構與懸臂澆 注施工的方法，方法簡單，操作方便，與傳統的施工方法銜接良好，便于質量控制。 為了實現上述目的，本發明采用以下技術措施
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的結構形式包括根部腹板挖空，構成斜腿-空腹式橋梁體系和受力特征。
1、 斜腿-空腹式橋梁體系
設橋梁的跨徑(兩相臨橋墩之間的距離)為Z，則空腹部分的長度(斜腿水平 長度)可取
(1/6 1/5)丄
其中，跨徑L一般為100 350m。
對于一個典型的三跨斜腿(空腹式)連續剛構橋梁，其結構基本體系如圖l。同 傳統的連續剛構類似，可以有多個相等或不等的主跨。 斜腿根部至梁頂總高度可取
(1/10 1/8)丄
其中，跨徑L一般為100 350m。
為了方便懸臂施工，斜腿與水平面的夾角控制在不大于25 30度。
2、 受力特征
斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的受力特征是 '
1) 通過腹板挖空，加大根部總高度，提高根部區段的結構剛度；
2) 形成根部三角桁架區域，上弦為拉彎受力，下弦斜腿為壓彎受力，提高了結 構承載效率；
3) 通過合理確定三角桁架區的上、下弦截面和桁架高度，使跨中實腹式區段與 扣掉桁架區長度的相當跨徑的傳統懸臂施工連續剛構橋的受力相當；
4)在施工合龍段之前，上、下弦桁架、實腹式區段與墩柱一起，構成一個在自 重作用下平衡的T形體系。
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的結構形式的實施包括
1、 合理確定下弦(斜腿)的長度
下弦(斜腿)長度要根據下弦懸臂施工時的受力要求、成橋后下弦壓應力、跨 中實腹式區段的受力要求綜合考慮，根據力學計算進行優化， 一般取跨徑L(兩相臨 橋墩之間的距離)的1/6 1/5。
2、 合理確定根部桁高和各區段梁高
下弦(斜腿)根部至梁頂的高度——即根部桁高， 一般取跨徑L (兩相臨橋墩之 間的距離)的1/10 1/8，為了方便下弦懸臂施工，下弦的傾角不大于25 30度。
實腹式區段的最大梁高可取實腹式區段長度的1/15 1/17，跨中梁高取跨徑L (兩相臨橋墩之間的距離)的1/50 1/70。
3、 節段劃分
根據懸臂澆注掛籃、模板的能力，劃分節段。節段要均衡、懸臂左右兩側的節 段重量應相等、平衡。
4、 按節段懸臂施工的程序進行驗算
按照設計的施工程序，逐節段進行驗算，直至成橋后的各載荷作用工況的驗算， 力學計算與驗算可采用有限元理論及軟件(如Midas、 TDV、 Ansys、橋梁博士、 GQJS 等)進行，并配置相應的預應力鋼束(筋)。所有的設計與驗算均應滿足相應的橋 梁設計、施工規范。
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的結構形式包括基礎、承臺、墩柱、墩間 系梁、下弦(斜腿)、上弦、實腹式梁段、跨中合龍段、'邊跨合龍段、邊墩梁段、 墩頂梁段。
其連接關系是基礎設置于地表以下工程地質合適的地基層中，承臺位于基礎 之上將基礎頂部連接成整體，墩柱設置在承臺之上，在墩柱頂部設墩頂梁段，在墩 柱與下弦相交位置設置墩間系梁，下弦、上弦與墩柱構成三角形桁架，下弦、上弦 匯合處與實腹式梁段相接，通過跨中合龍段連接相臨墩懸臂施工的實腹式梁段，通
過邊跨合龍段連接懸臂施工的實腹式梁段與邊墩梁段。
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁結構的懸臂施工的方法包括平衡劃分節段、 逐節段懸臂澆注施工法、張拉下弦臨時扣索。
1、 平衡劃分節段
將上弦、下弦桁架、實腹式區段按相對于墩柱對稱的原則，劃分成可以分段澆 注的節段，節段重量按掛籃、模板能力進行劃分。
2、 逐節段懸臂澆注施工法
從墩柱根部開始，同時施工左右兩端節段的上、下弦節段，通過節段本身自重 平衡或施加附加平衡重，使得結構保持平衡，直至上、下弦合并形成三角形桁架； 澆注實腹式節段直至整個T形體系完成，最后施工相臨T形體系之間的跨中合龍段和 邊跨合龍段，從而完成整個梁體的施工。
在上、下弦三角桁架體系形成前，下弦往往無法承受自身重量，可以通過張拉 臨時扣索改善下弦在施工過程中的受力。
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的懸臂澆注施工方法包括掛籃、上弦模板、 下弦模板、前吊桿、后吊桿、上弦節段、下弦節段、臨時扣索。
其連接關系是掛籃錨固懸掛在已施工的前段梁段(上弦和實腹式梁)上并可
逐段推進，上弦模板通過前吊桿懸掛在掛籃前橫梁上、通過后吊桿錨于已施工梁段， 下弦模板通過前吊桿懸掛在掛籃前橫梁上、通過后吊桿錨于已施工下弦梁段，在上 弦模板上澆注上弦節段混凝土，在下弦模板上澆注下弦節段混凝土，臨時扣索連接 下弦與墩柱頂部。
本發明具有以下優點和效果1)在保持傳統的材料(C50 C60混凝土)'、傳統 的施工工藝(懸臂澆注施工工藝)的前提下，提高連續剛構橋梁跨越能力40 60%， 使懸臂澆注施工連續剛構橋的技術、經濟適用跨徑達到300 350m; 2)提高結構承 載效率，在跨徑200 300m范圍內，相對傳統實腹式結構，具有更好的工程經濟性。
圖l為一種斜腿連續剛構橋梁的結構示意圖2為圖1配合示意圖，示出上弦和下弦(斜腿)的斷面示意圖； 圖3為一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的平衡懸臂施工節段劃分示意圖； 圖4為圖3配合示意圖5為一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的平衡懸臂澆注施工示意圖； 圖6為圖5配合示意其中1-地表，2A、 2B-基礎，3A、 3B-承臺，4A、 4B-墩柱，5A、 5B-墩間 系梁，6A1、 6A2、 6B1、 6B2-下弦(斜腿)，7A1、 7A2、 7B1、 7B2-上弦，8A1、 8A2、 8B1、 8B2-實腹式梁段，9-跨中合龍段，IOA、 10B-邊跨合龍段，IIA、 11B-邊墩 梁段，12A1、 12A2、 12B1、 12B2-實腹式梁節段，13A1、 13A2、 13B1、 13B2-下弦 節段，固、14A2、 14B1、 14B2-上弦節段，15-掛籃，16-上弦或實腹式梁節段模 板，17-下弦模板，18-前吊桿，19-后吊桿，20A、 20B-墩頂梁段，21-臨時扣索。
具體實施例方式
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的結構形式的實施包括
5、 合理確定下弦(斜腿)6A1、 6A2、 6B1、 6B2的長度
下弦(斜腿)6A1、 6A2、 6B1、 6B2長度要根據下弦懸臂施工時的受力要求、成 橋后下弦壓應力、跨中實腹式區段的受力要求綜合考慮，根據力學計算進行優化， 一般取跨徑L (兩相臨橋墩之間的距離)的1/6 1/5。
6、 合理確定根部桁高和各區段梁高
下弦(斜腿)6A1、 6A2、 6B1、 6B2根部至梁頂的高度——根部桁高， 一般取跨 徑L (兩相臨橋墩之間的距離)的1/10 1/8，為了使得下弦6A1、 6A2、 6B1、 6B2方 便懸臂施工，下弦6A1、 6A2、 6B1、 6B2的傾角不大于25 30度。
實腹式梁段8A1、 8A2、 8B1、 8B2的最大梁高可取實腹式區段長度的1/15 1/17, 跨中梁高取跨徑L (兩相臨橋墩之間的距離)的1/50 1/70。
7、 節段劃分
根據懸臂澆注掛籃、模板的能力，劃分節段。節段要均衡、懸臂左右兩側的節
段重量應相等、平衡。
8、按節段懸臂施工的程序進行驗算
按照設計的施工程序，逐節段進行驗算，直至成橋后的各載荷作用工況的驗算， 力學計算與驗算可采用有限元理論及商品化軟件(如Midas、 TDV、 Ansys、橋梁博士、
GQJS等)進行，并配置相應的預應力鋼束(筋)。所有的設計與驗算均應滿足相應
的橋梁設計、施工規范。
一種斜腿(空腹式)連續剛構橋梁的懸臂澆注施工方法的實施包括-
A. 施工基礎(2A、 2B)、承臺(3A、 3B)、墩柱(4A、 4B);
B. 搭設墩頂支架，澆注墩間系梁(5A、 5B)和墩頂梁段(20A、 20B);
C. 各墩懸臂T的施工
a) 每墩安裝一對掛籃(15);
b) 安裝下弦模板(17)，澆注下弦節段(13A1、 13A2)混凝土；
c) 待下弦節段(13A1、 13A2)混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達到80% 100%，張拉預應力鋼束；
d) 安裝上弦模板(16)，澆注上弦節段(14A1、 14A2)混凝土；
e) 待上弦節段(14A1、 14A2)混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達到80% 100%，張拉預應力鋼束；
f) 左右兩端掛籃(15)前移至己完成的梁端；
g) 重復b) f)，直至完成上、下弦懸臂部分澆注施工，根據下弦受力需要， 張拉臨時扣索(21);
h) 拆除下弦模板(17);
i) 左右兩端掛籃前移至已完成的梁端；
j)安裝上弦模板(16)，澆注合龍段實腹式梁節段(12A1、 12A2)的第 一段；
k)待合龍段混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達到80% 100%，張拉預應 力鋼束，拆除臨時扣索(21)，從而完成三角桁架部分的懸臂澆注施工； 1)左右兩端掛籃前移至已完成的梁端；m)安裝上弦模板(16)，澆注實腹式梁節段(12A1、 12A2)混凝土；
n)待實腹式梁節段(12A1、 12A2)混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達
至[|80% 100%，張拉預應力鋼束； o)重復l) n)，完成實腹式梁節段(12A1、 12A2)懸臂施工，完成懸臂T
的施工；
D. 安裝邊墩梁段澆注支架，澆注邊墩梁段(IIA、 11B);
E. 安裝邊跨合龍段吊架或支架，澆注邊跨合龍段(IOA、 10B)，張拉邊跨合 龍預應力鋼束；
F. 安裝跨中合龍段吊架，澆注跨中合龍段(9)，張拉跨中合龍預應力鋼束；
G. 完成橋面系、其它部分施工，完成橋梁施工。
權利要求
1、一種斜腿連續剛構橋梁的結構與懸臂澆注施工的方法，它包括下列步驟A.確定下弦或斜腿的長度下弦或斜腿長度根據下弦懸臂施工時的受力、成橋后下弦壓應力、跨中實腹式區段的受力要求綜合考慮，根據力學計算進行，取跨徑L兩相臨橋墩之間的距離的1/6～1/5；B.確定根部桁高和各區段梁高下弦或斜腿根部至梁頂的高度，即根部桁高，取跨徑L兩相臨橋墩之間的距離的1/10～1/8，為了使得下弦方便懸臂澆注施工，下弦的傾角不大于25～30度；實腹式區段的梁高取實腹式區段長度的1/15～1/17，跨中梁高取跨徑L兩相臨橋墩之間的距離的1/50～1/70；C.節段劃分根據懸臂澆注掛籃、模板的能力，劃分節段。節段要均衡、懸臂左右兩側的節段重量應相等、平衡；D.按節段懸臂施工的程序進行驗算按照設計的施工程序，逐節段進行驗算，直至成橋后的各載荷作用工況的驗算，力學計算與驗算采用有限元理論及軟件進行，并配置相應的預應力鋼束，所有的設計與驗算均應滿足相應的橋梁設計、施工規范。
2、 根據權利要求l所述的一種斜腿連續剛構橋梁的結構，它包括地表(1)、 基礎(2A、 2B)、承臺(3A、 3B)、墩柱(4A、 4B)、墩間系梁(5A、 5B)、下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)、上弦(7A1、 7A2、 7B1、 7B2)、實腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)、跨中合龍段(9)、邊跨合龍段(IOA、 10B)、邊墩梁段(IIA、 11B)、 墩頂梁段(20)，其特征在于基礎(2A、 2B)設置于地表以下工程地質的地基層 中，承臺(3A、 3B)位于基礎(2A、 2B)之上將基礎(2A、 2B)頂部連接成整體， 墩柱(4A、 4B)設置在承臺(3A、 3B)之上，在墩柱(4A、 4B)頂部設墩頂梁段(20)， 在墩柱(4A、 4B)與下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)相交位置設置墩間系梁(5A、 5B)'， 下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)、上弦(7A1、 7A2、 7B1、 7B2)與墩柱(4A、 4B)構 成三角形桁架，下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)、上弦(7A1、 7A2、 7B1、 7B2)匯合 處與實腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)相接，通過跨中合龍段(9)連接相臨墩懸 臂施工的實腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)，通過邊跨合龍段(IOA、 10B)連接 懸臂施工的實腹式梁段(8A1、 8A2、 8B1、 8B2)與邊墩梁段(IIA、 11B)，下弦(6A1、 6A2、 6B1、 6B2)傾角小于25 30度。
3、一種實現權利要求1所述的斜腿連續剛構橋梁的結構與懸臂澆注施工的方法， 它包括下列步驟A. 施工基礎(2A、 2B)、承臺(3A、 3B)、墩柱(4A、 4B);B. 搭設墩頂支架，澆注墩間系梁(5A、 5B)和墩頂梁段(20A、 20B);C. 各墩懸臂T的施工a) 每墩安裝一對掛籃(15);b) 安裝下弦模板(17)，澆注下弦節段(13A1、 13A2)混凝土；c) 待下弦節段(13A1、 13A2)混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達到80% 100%,張拉預應力鋼束；d) 安裝上弦模板(16)，澆注上弦節段(14A1、 14A2)混凝土；e) 待上弦節段(14A1、 14A2)混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達到80% 100%，張拉預應力鋼束；f) 左右兩端掛籃(15)前移至已完成的梁端；g) 重復b) f),直至完成上、下弦懸臂部分澆注施工，根據下弦受力需要， 張拉臨時扣索(21);h) 拆除下弦模板(17);i) 左右兩端掛籃前移至已完成的梁端；j)安裝上弦模板(16)，澆注合龍段實腹式梁節段(12A1、 12A2)的第 一段；k)待合龍段混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達到80% 100%，張拉預應 力鋼束，拆除臨時扣索(21)，從而完成三角桁架部分的懸臂澆注施工； 1)左右兩端掛籃前移至已完成的梁端； m)安裝上弦模板(16)，澆注實腹式梁節段(12A1、 12A2)混凝土；n)待實腹式梁節段(12A1、 12A2)混凝土達到7天齡期，或混凝土標號達至1」80% 100%，張拉預應力鋼束； o)重復l) n)，完成實腹式梁節段(12A1、 12A2)懸臂施工，'完成懸臂T的施工；D. 安裝邊墩梁段澆注支架，澆注邊墩梁段(IIA、 11B);E. 安裝邊跨合龍段吊架或支架，澆注邊跨合龍段(IOA、 10B)，張拉邊跨合 龍預應力鋼束；F. 安裝跨中合龍段吊架，澆注跨中合龍段(9)，張拉跨中合龍預應力鋼束；G. 完成橋面系、其它部分施工，完成橋梁施工。
全文摘要
本發明公開了一種斜腿連續剛構橋梁的結構與懸臂澆注施工的方法，其步驟，一是設置下弦(斜腿)；二是選取適當的根部桁高，取主跨徑的1/8～1/10；三是選取適當的實腹式梁段的高度，端部高度取實腹式梁段長度的1/15～1/17、跨中高度取主跨徑長度的1/50～1/70；四是懸臂澆注施工上、下弦節段，直至形成穩固的三角桁架；五是懸臂澆注施工實腹式梁段各節段，并合龍，完成全橋施工。懸臂澆注施工裝置包括掛籃、上弦模板、下弦模板、前吊桿、后吊桿。本發明方法簡便，實施方便、安全，結構簡單，穩定可靠，提高了大橋的跨越能力和工程經濟性。
文檔編號E01D21/00GK101353882SQ200810048378
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月11日 優先權日2008年7月11日
發明者坤 付, 彤 向, 昕 宗, 彭元誠, 陳志剛, 福 黃 申請人:中交第二公路勘察設計研究院有限公司