[发明专利]预应力超高性能混凝土连续箱梁桥及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续箱梁桥及其施工方法，尤其涉及一种采用了特殊建筑材料的连续箱梁桥及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土梁桥由于具有技术成熟和经济性好等优点，已逐渐成为20m～300m跨径范围内的主流桥型。但是当预应力混凝土梁桥的跨径达到400m级或更大时，由于其结构自重大及传统混凝土抗拉强度小等原因致使其经济性变差；同时，预应力混凝土箱梁桥还存在主梁跨中挠度过大和箱梁开裂等问题。此外，400m级或更大跨径拱桥的建筑高度过大，或其关键受力构件（吊杆或系杆）常年外露在大气中而易遭腐蚀，使该类型桥梁结构的耐久性大打折扣。400m级跨径钢结构梁桥和400m级跨径缆索承重体系桥梁的建造成本又偏高。因此，从桥梁技术和建造成本来看，400m级跨径梁桥是当前桥梁工程难以有效突破的一个技术瓶颈。

现有技术中，预应力混凝土箱梁桥的截面内力（弯矩和剪力）随着跨径的增大而增大，大跨径箱梁桥通常采用增大截面的尺度和板件厚度的方式提高其截面刚度以满足结构受力要求，这不仅增加了箱梁自重和工程造价，同时也增加了施工的难度。目前，大跨径箱梁桥还采用主跨中部采用高性能轻集料混凝土（如主跨为301m的挪威斯托尔马桥）和主跨中部采用钢箱梁（如主跨为330m的重庆石板坡长江大桥复线桥）等方法来提高其跨越能力，也有采用设置腹板竖向预应力钢筋等方法来降低箱梁开裂风险，虽然这些方法有一定效果，但是这些方案设计和施工过程较复杂，同时箱梁开裂等问题也未得到根本性解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、自重较轻、可有效降低箱梁开裂风险、可适用于大跨径桥梁施工的预应力超高性能混凝土（UHPC）连续箱梁桥，还相应提供一种工艺简单方便、施工速度快、投入少、成本低的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，所述连续箱梁桥包括桥墩和由桥墩支承的超高性能混凝土箱梁，所述超高性能混凝土箱梁在桥梁纵向采用全体外预应力体系或部分体外预应力体系；所述超高性能混凝土箱梁主要由顶板、底板、腹板和横隔板组成，所述顶板、底板、腹板和横隔板中至少有一种采用薄型板件。该技术方案中的超高性能混凝土箱梁由弯曲抗拉强度20MPa以上、抗压强度120MPa以上的超高性能混凝土制成，例如优选的活性粉末混凝土（RPC）等。

作为对上述预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的改进，所述顶板、底板、腹板和横隔板均优选采用薄型板件。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中，更具体的，所述超高性能混凝土箱梁的顶板厚度优选为0.15m～0.30m。所述超高性能混凝土箱梁的底板厚度优选为0.15m～1.50m。所述超高性能混凝土箱梁的腹板厚度优选为0.20m～0.40m。所述超高性能混凝土箱梁的横隔板厚度优选为0.12m～0.20m。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中，作为对底板厚度的进一步优化，所述超高性能混凝土箱梁的跨中截面处的底板厚度优选为0.15m～0.30m，所述超高性能混凝土箱梁的墩顶支点截面处的底板厚度优选为0.8m～1.50m，所述跨中截面处与所述墩顶支点截面处之间的底板的厚度呈渐变式。

作为对上述各预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的进一步改进，所述超高性能混凝土箱梁的横隔板优选采用密集型布置方式。更具体的，所述横隔板优选在纵桥向每隔3m～10m设置一道（而现有技术横隔板一般仅在墩顶、跨中位置和L/4处设置）。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中，当所述连续箱梁桥的跨径在300m以上（尤其是在300m～500m）时，结合应用上述的技术方案将产生更加显著的技术效果和技术优势。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥优选为连续刚构桥桥型或者连续梁桥桥型。

上述本发明的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥为一种结构构造介于传统预应力混凝土（PC）箱梁桥和钢箱梁桥之间的箱梁，由于采用了超高性能混凝土箱梁的构造并配合了薄型板件的结构设置（板件厚度仅为传统混凝土箱梁板件厚度设计值的1/3～1/2），这使得本发明的超高性能混凝土箱梁的截面高度和宽度在与传统混凝土箱梁设计值保持相当的前提下，整个箱梁的自重能大幅度减轻，其自重仅为相应传统混凝土箱梁的40%～60%。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的施工方法，其具体又包括以下两种类型：