[发明专利]一种预应力混凝土变截面箱梁桥、挂篮及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程桥梁技术领域，更具体地说，涉及一种预应力混凝土变截面箱梁桥、一种挂篮，以及所述桥梁施工方法。

背景技术

大跨预应力混凝土变截面箱梁桥是目前广泛采用的桥型，以连续梁和连续刚构桥最为多见，常采用挂篮悬臂浇筑法施工。

如图1-图4所示，其为连续刚构桥。桥墩06墩顶上设置有墩顶横隔板08，墩顶浇筑箱梁013包括0号块和1号块，其中0号块和1号块均采用墩顶托架现浇，梁高较大时分两次浇筑施工，第一次浇筑施工到腹板中部，第二次浇筑腹板中部以上余下部分，然后采用挂篮悬臂浇筑施工至中跨合拢段09和边跨合拢段010处侧面。边跨现浇段011在边跨现浇支架012上浇筑完成后，先进行边跨合拢段010的施工，再进行中跨中合拢段09的施工。当边跨现浇支架012较高时，施工风险大，不经济。

如图5-图8所示，箱梁由底板01、腹板02和顶板04组成。顶板04内设置有沿箱梁纵向排布的大体水平布置的负弯矩钢索，其锚固在靠近腹板处，其中锚固的位置低于负弯矩钢索在顶板04内的位置，所以需竖直弯起到锚固处，所以负弯矩钢索分为平弯段和竖弯段，平弯段和竖弯段的径向力易导致顶板纵向开裂。腹板索07向下弯布置在腹板02内，锚固在箱梁节段腹板端面，下弯的腹板索07提供向上的分力对抗剪切力，但易导致腹板索07锚固区附近的腹板02水平方向开裂和平行于腹板索07方向的纵向开裂。相邻两个桥墩06之间的底板01下表面为坦拱形，底板索05下弯布置在坦拱形底板01内，在锯齿块03处张拉锚固。下弯底板索05的下弯段和平弯段均产生径向力易导致底板纵向开裂，严重时导致底板崩裂破坏。顶板04内常设置横向预应力以改善桥面板横向受力。腹板02内设置竖向预应力以抵抗主拉应力。底板01内一般多数桥梁不设横向预应力。大吨位纵向预应力索在钢索垂直方向均会产生劈裂拉力。其中，横向即为沿桥宽的方向，竖向即为沿桥高的方向，纵向即为沿桥跨的方向，其中沿桥跨的方向也为沿桥长的方向。

在现有技术中，采用悬臂施工法的大跨预应力混凝土变截面箱梁桥因为截面突变、顶板索轴向力及径向力、劈裂力、不对称张拉预应力施工偏载扭转、施工误差、混凝土收缩徐变及温度等原因，其顶板常产生顺桥跨方向的裂缝，裂缝一般位于顶板与腹板梗腋交接处和顶板索锚固区段下方。顶板采用横向预应力时裂缝虽然有所缓解，但不能完全消除。

采用悬臂施工法的大跨预应力混凝土变截面箱梁桥的底板因为下弯底板索轴向力及径向力、劈裂力、施工误差、混凝土收缩徐变及温度等原因，常产生顺桥跨方向的裂缝。底板裂缝一般位于跨中L/2截面至L/4截面区段的正弯矩底板索布置区段底板01下缘，靠近跨中多见。

采用悬臂施工法的大跨预应力混凝土变截面箱梁桥的腹板因为底板索竖向向下径向力、不对称施工扭转、下弯腹板索向上分力、竖向预应力短索损失大、施工误差、混凝土收缩徐变及温度等原因，常产生顺桥跨方向的裂缝。腹板一般设竖向预应力。腹板裂缝一般位于跨中L/2截面至L/4截面区段。下弯腹板索的锚固区附近常出现纵向水平裂缝和平行于腹板索07方向的斜裂缝。

其次，现有技术中的悬臂施工法的大跨预应力混凝土变截面箱梁桥还具有以下不足：

（1）现有技术大跨预应力混凝土变截面箱梁悬臂施工的挂篮的底模系统、侧模系统和内模系统均采用整体的钢模制作。所述底模系统为一整体结构，支承所述箱梁底板01的混凝土。所述侧模系统为一整体结构，一般位于所述箱梁箱室所述腹板02的外侧，所述箱梁的左右各有一块所述侧模系统。所述内模系统包括所述箱梁箱室腹板内侧侧模和所述顶板04下部的模板，一般为一整体结构。所述侧模系统和所述内模系统支承所述腹板02和所述顶板04的混凝土。而整体的钢模制作的形式使得其比较笨重，安装和调整均不易。模板的远离桥墩06的一端即前端的平面定位不易调整，常产生轴向较大偏差。整体的钢模和已完成的混凝土很难保证接缝密贴，常出现前后段箱梁接缝错台、混凝土漏浆和模板变形等引起开裂等接缝缺陷，严重影响所述箱梁整体质量。

（2）现有技术大跨预应力混凝土变截面箱梁悬臂施工的挂篮的自重一般为设计梁段自重的40%左右。自重较大，各悬臂施工节段需要配置必要的钢索克服其过大的自重，因此不经济。

（3）现有技术大跨预应力混凝土变截面箱梁桥顶板04内设有较多的预应力钢索和锚具，一般混凝土结构本身存在一定的微裂缝，因此一般的桥面防水效果均不佳，常导致钢索或锚具锈蚀，严重影响结构耐久性。