本發(fā)明涉及一種用于土木工程橋梁技術領域，更具體涉及一種鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構及施工方法。

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。按結構形式，橋梁一般可分梁橋、拱橋、斜拉橋和吊橋；按所使用的材料類型，橋梁一般可分為木橋、圬工橋、鋼筋混凝土橋、鋼橋、鋼混組合結構橋梁等。

梁橋是以受彎為主的主梁作為承重構件的橋梁。主梁可以是實腹梁或桁架梁。鋼混組合結構梁橋是由鋼材和混凝土兩種不同性質的主梁材料，經組合而成的一種新型橋梁結構形式。由于此類橋梁充分利用了鋼材的抗拉性能與混凝土的抗壓性能，能顯著改善鋼結構的力學性能和提高經濟性，且具有施工方便、造型美觀、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點，因此越來越廣泛的應用于橋梁工程建設領域。

傳統(tǒng)鋼混凝土組合結構梁橋一般采用混凝土橋面板與鋼板梁、鋼箱梁、或鋼桁架梁相結合的方式。由于實腹鋼混組合梁(鋼板組合梁、鋼箱組合梁)自重較輕，實腹鋼板極易受到風荷載影響；空腹鋼混組合梁(鋼桁架組合梁)無法像傳統(tǒng)預應力混凝土梁橋，頂、底板混凝土內施加預應力以抵抗恒載和活載，因此跨越能力受到較大局限；傳統(tǒng)鋼梁拼裝施工時，懸臂施工較為困難，需搭設落地支架用于鋼梁拼裝臨時支撐。由此總體上看，傳統(tǒng)鋼混凝土組合結構梁橋的主要不足是：(1)實腹鋼混組合梁抗風能力較差(2)空腹鋼混組合梁預應力施加困難，跨越能力受到局限(3)施工復雜，施工場地占用較大。

所以在這種背景下，開發(fā)一種滿足具備更大的跨越能力和施工更加方便的，新的鋼管腹板預應力鋼混組合結構梁橋結構形式，具有很大的實用價值。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于提供一種鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構及施工方法，從結構體系和內在受力機理方面提高傳統(tǒng)鋼混組合結構梁橋的承載能力，與傳統(tǒng)的施工方法銜接良好，便于實施。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術措施：

一種鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構，包括混凝土頂板、混凝土底板、腹板鋼管、體內預應力鋼絞線、體外預應力索和橫隔板，所述的腹板鋼管設置在混凝土頂板和混凝土底板之間，腹板鋼管頂部和底部設有剪力鍵，腹板鋼管通過剪力鍵、鋼管定位鋼筋與混凝土頂、底板連接形成鋼混組合主梁框架，所述的橫隔板橫向設置在鋼混組合梁框架內部，每隔一段距離設置一道，與混凝土頂、底板澆筑固結為整體，用于增加梁體橫向剛度；所述的體內預應力鋼絞線埋設在頂、底板混凝土內，所述的體外預應力索設置在鋼混組合梁框架內部，一端錨固在梁端的橫隔板上，另一端錨固在墩頂?shù)臋M隔板上，中間部分穿過橫隔板上的體外預應力轉向鋼套管后，完成設計體外預應力豎向轉向。進一步的，所述的混凝土頂板和底板為節(jié)段施工，澆筑前每個節(jié)段均埋設預應力鋼筋管道。

進一步的，所述的體內預應力鋼筋穿過相應節(jié)段預應力鋼筋管道張拉錨固，并通過管道壓漿后，使體內預應力鋼筋與頂、底板混凝土結合為整體后，與頂、底板混凝土共同承受施工荷載及一期恒載。

進一步的，所述的腹板鋼管為中空鋼管，沿著混凝土頂板和混凝土底板的縱向方向，對稱布置有兩列中空鋼管，每列中空鋼管包括多個傾斜設置且依次相連的中空鋼管。

進一步的，相鄰兩根腹板鋼管頂端及底端通過剪力鍵螺栓板連接，形成縱向三角形穩(wěn)定結構，多根鋼管依次相互連接，形成主梁腹板，承受剪力及部分彎矩。

進一步的，所述的體外預應力索根據(jù)設計承載能力，可橫向對稱設置多條，承受運營期活載。

進一步的，所述的橫隔板為鋼筋混凝土結構，包括中橫隔板、墩頂橫隔板和端橫隔板，中橫隔板設計有多個，位于墩頂和梁端之間的梁體中部，其內部預埋體外預應力轉向鋼套管，用于輔助體外預應力索轉向；墩頂橫隔板位于墩頂位置，端橫隔板位于梁端，其內部也預埋錨固套筒，用于體外預應力索錨固。

對所述的鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構施工方法，包括以下幾個步驟：

步驟1：在墩頂托架平臺上拼裝0號塊梁段底板模板并綁扎底板鋼筋，按照設計要求布置并預埋預應力管道，拼裝本節(jié)段腹板鋼管，并將鋼管底部剪力鍵臨時固定在底板相應設計位置；

步驟2：澆筑0號塊底板混凝土，待混凝土達到設計強度的90％時，進行底板體內預應力鋼絞線管道穿束，張拉、錨固；

步驟3：墩頂托架平臺上搭設滿堂支架及頂板施工平臺，同步驟1，進行0號塊主梁頂板立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉施工?；炷翝仓拔⒄{位于頂板內鋼管頂部剪力鍵位置，使其符合設計要求；

步驟4：在墩頂梁段頂面兩端對稱拼裝掛籃系統(tǒng)，并進行加載試驗；

步驟5：在掛籃底模平臺上拼裝1#梁段底板模板并綁扎底板鋼筋，按照設計要求布置并預埋預應力管道，拼裝連接本節(jié)段腹板鋼管，并將鋼管底部剪力鍵臨時固定在底板相應設計位置；

步驟6：澆筑1號塊梁段底板混凝土，待混凝土達到設計強度的90％時，進行底板體內預應力鋼絞線管道穿束，張拉、錨固；

步驟7：在掛籃頂板平臺上1號塊梁段頂板立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉施工。混凝土澆筑前微調位于頂板內鋼管頂部剪力鍵位置，使其符合設計要求；

步驟8：掛籃系統(tǒng)前移，重復步驟5～步驟7，進入下一節(jié)段主梁施工，直至全橋合龍；

步驟9：當施工至橫隔板位置，立模綁扎橫隔板鋼筋，并預埋轉向或錨固裝置；

步驟10：體外預應力索穿過相應的錨固塊及轉向塊，張拉至設計荷載錨固。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

(1)頂板及底板采用了預應力混凝土結構，與傳統(tǒng)頂板為混凝土的鋼桁架組合梁相比，極大提高了梁體承載能力

(2)腹板采用鋼管桁架，解決了實腹鋼板混凝土組合梁橋極易受到風荷載影響的不足，且材料用量較少，具有良好的工程經濟性；

(3)采用掛籃懸臂施工，施工安全可靠，節(jié)省了施工場地及機具設備。

(4)該結構利用頂?shù)装寤炷良邦A應力承擔大部分的彎矩，腹板鋼管承擔大部分的剪力，結構體系簡單，結構受力明確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構立面示意圖；

圖2為鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構局部放大示意圖；

圖3為鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構a-a斷面示意圖；

圖4為腹板鋼管拼裝示意圖；

圖5為鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構懸臂施工示意圖；

圖中：1-鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構，2-混凝土頂板，3-混凝土底板，4-腹板鋼管，5-體內預應力鋼絞線，6-體外預應力索，7-橫隔板，8-剪力鍵，9-體外預應力轉向鋼套管，10-剪力鍵螺栓板，11-鋼管定位鋼筋，12-中橫隔板，13-墩頂橫隔板，14-端橫隔板，15-掛籃系統(tǒng)，16-底板平臺、17-頂板平臺。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，現(xiàn)有技術中存在(1)實腹鋼混組合梁抗風能力較差；(2)空腹鋼混組合梁預應力施加困難，跨越能力較?。?3)支架施工復雜，施工場地占用較大。為了解決如上的技術問題，本申請?zhí)岢隽艘环N鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構及施工方法。

以下結合附圖，對本發(fā)明的結構作進一步描述。

本發(fā)明提供了一種相對于傳統(tǒng)鋼混組合主梁結構，結構受力機理及承載效率較高、具備更大的跨越能力、經濟性能優(yōu)越、現(xiàn)場作業(yè)量及施工難度較小的一種鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構。

結合圖1、圖2所示，一種鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結構1，包括混凝土頂板2、混凝土底板3、腹板鋼管4、體內預應力鋼絞線5、體外預應力索6、橫隔板7。

結合圖3、圖4所示，腹板鋼管4設置在混凝土頂板2和混凝土底板3之間，腹板鋼管4頂部和底部設有剪力鍵8，腹板鋼管4通過剪力鍵8、鋼管定位鋼筋11與頂、底板混凝土連接形成鋼混組合梁框架。

結合圖1、圖2、圖3所示，體內預應力鋼絞線5埋設在頂、底板混凝土內；體外預應力索6設置在鋼混組合梁框架內部，一端錨固在梁端橫隔板14上，另一端錨固在墩頂橫隔板13，中間部分穿過橫隔板體外預應力轉向鋼套管9后，完成設計體外預應力豎向轉向；橫隔板7位于鋼混組合梁框架內部，每隔一段距離設置一道，與頂、底板混凝土澆筑固結為整體，用于增加梁體橫向剛度。

結合圖1、圖2所示，混凝土頂板2和底板3為節(jié)段施工，澆筑前每個節(jié)段均埋設預應力鋼筋管道。

結合圖1、圖2所示，體內預應力鋼筋穿過相應節(jié)段預應力鋼筋管道張拉錨固，并通過管道壓漿后，使體內預應力鋼絞線5與頂、底板混凝土結合為整體后，與頂、底板混凝土共同承受施工荷載及一期恒載。

結合圖2、圖3、圖4所示，腹板鋼管4為中空鋼管包括多根，沿著沿著混凝土頂板和混凝土底板的縱向方向，對稱布置有兩列中空鋼管，每列中空鋼管均豎向斜向設置，相鄰兩根腹板鋼管頂端及底端通過剪力鍵螺栓板10連接，形成縱向三角形穩(wěn)定結構，多根鋼管依次相互連接，形成主梁腹板，承受剪力及部分彎矩。

結合圖2、圖3所示，體外預應力索6根據(jù)設計承載能力，可橫向對稱設置多條，承受運營期活載。

結合圖1、圖2、圖3所示，橫隔板7為鋼筋混凝土結構，分為中橫隔板12、墩頂橫隔板13和端橫隔板14，中橫隔板12位于墩頂和梁端之間的梁體中部，內部預埋體外預應力轉向鋼套管9，用于輔助體外預應力鋼筋轉向；墩頂橫隔板13位于墩頂位置，端橫隔板14位于梁端，內部預埋錨固套筒，用于體外預應力索錨固。

對鋼管腹板預應力鋼混組合主梁結施工方法，進行詳細說明，包括以下幾個步驟：

步驟1：在墩頂托架平臺上拼裝0號塊梁段底板模板并綁底板鋼筋，按照設計要求布置并預埋預應力管道，拼裝連接本節(jié)段腹板鋼管4，并將鋼管底部剪力鍵8臨時固定在底板相應設計位置；

步驟2：澆筑0號塊底板混凝土，待混凝土達到設計強度的90％時，進行底板體內預應力鋼絞線5管道穿束，張拉、錨固；

步驟3：墩頂托架平臺上搭設滿堂支架及頂板施工平臺，同步驟1，進行0號塊主梁頂板立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉施工?；炷翝仓拔⒄{位于頂板內鋼管頂部剪力鍵8位置，使其符合設計要求；

步驟4：在墩頂梁段頂面兩端對稱拼裝掛籃系統(tǒng)15，并進行加載試驗；

步驟5：在掛籃底板平臺16上拼裝1#梁段底板模板并綁扎底板鋼筋，按照設計要求布置并預埋預應力管道，拼裝連接本節(jié)段腹板鋼管4，并將鋼管底部剪力鍵8臨時固定在底板相應設計位置；

步驟6：澆筑1號塊梁段底板混凝土，待混凝土達到設計強度的90％時，進行底板體內預應力鋼絞線5管道穿束，張拉、錨固；

步驟7：在掛籃頂板平臺17上1號塊梁段頂板立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉施工?；炷翝仓拔⒄{位于頂板內鋼管頂部剪力鍵8位置，使其符合設計要求；

步驟8：掛籃系統(tǒng)15前移，重復步驟5～步驟7，進入下一節(jié)段主梁施工，直至全橋合龍；

步驟9：當施工至橫隔板7位置，立模綁扎橫隔板鋼筋，并預埋轉向或錨固裝置；

步驟10：體外預應力索6穿過相應的錨固塊及轉向塊，張拉至設計荷載錨固。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。