适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁的制作方法

本技术涉及桥梁工程领域，具体涉及一种适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁。

背景技术：

1、随着桥梁工业化理念的推广和产业政策的要求，预制装配式桥梁在新建桥梁中的占比逐渐提高。钢混组合结构桥梁结合了钢结构与混凝土结构各自的优点，在城市市政及公路桥梁中已有较多应用。然而，在山地环境下，桥梁装配化程度相对较低。相较于平原及城市环境，山地环境下桥梁施工条件较差，大型吊装设备难以进入，桥梁线型限制性因素较多，小半径平曲线、大纵坡桥梁占比较高。采用传统施工方式桥梁施工周期较长，不利于控制现场施工质量，且对山地生态环境破坏较大，因此，有必要研制一种适用于山地环境下的装配式桥梁结构。

2、另一方面，现有钢混组合结构主要应用于桥梁上部结构的装配化之中，但组合结构桥墩应用较少。由于缺乏对全桥受力的系统考虑和合理的构造设计，钢混组合结构明显的材料性能优势没有在上充分发挥，全桥装配化程度不高、吊装重量不匹配、材料应用不系统等问题亟需解决。由于连续刚构的整体受力性能比连续梁更优，设计应优先采用桥墩与主梁固结的结构，以适用于山地条件下桥梁复杂的道路线型和边界条件。

3、为进一步提升山地环境下常规跨径桥梁的装配化程度，提高装配式桥梁构件的集成性、适应性和整体性，本方案提出了一种适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁；集成了以钢管混凝土墩柱、组合式墩顶横梁、钢混叠合梁为主的装配式桥梁结构；解决了目前常规装配式混凝土桥梁整体受力性能差、材料利用效率低、现场装配作业难度大、构件和装配质量不易控制、工业化建造程度低、景观性能差、维护难度大等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，进一步提升山地条件下常规跨径桥梁的装配化程度，提高装配式桥梁构件的集成性、适应性和整体性，提供适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁；集成了钢管混凝土墩柱、组合式墩顶横梁、钢混叠合梁为主的装配式桥梁结构；解决了目前山地条件下桥梁装配化程度较低的问题，克服了常规装配式桥梁整体受力性能差、材料利用效率低、现场装配作业难度大、构件和装配质量不易控制、工业化建造程度低、景观性能差、维护难度大等问题，本实用新型具有结构受力合理、材料性能充分发挥、预制构件便于运输安装，现场施工方便快捷、对复杂山区环境适用性强，对生态环境影响小，造价经济、造型美观的优点，具有较高的经济和社会价值，是值得推广使用的新型装配式桥梁结构。

2、本实用新型的适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁，包括基础、钢管混凝土墩柱、组合式墩顶横梁、钢主梁和预制桥面板；所述基础在预设位置固定，所述基础的施工方式选择现有技术的任一种，在此不再赘述；所述钢管混凝土墩柱包括预制墩柱钢壳和在预制墩柱钢壳内浇筑的混凝土，钢管混凝土墩柱的预制墩柱钢壳内浇筑混凝土的构造使得降低了现场支模的复杂工序，且预制墩柱钢在本方案中为柱状钢管，更利于运输和现场组装，更利于把控施工质量；所述钢管混凝土墩柱将组合式墩顶横梁支撑于基础，形成本方案所述的钢管混凝土桥墩系统；所述组合式墩顶横梁包括预制钢结构的箱形梁和在箱形梁内浇筑的混凝土，所述预制墩柱钢壳的底端固定于基础，所述预制墩柱钢壳与箱型梁焊接固定，所述钢主梁与箱型梁焊接固定，所述钢主梁的端部和预制墩柱钢壳的顶端共同被浇筑在箱形梁内，或者说，所述钢主梁的端部和预制墩柱钢壳的顶端位于箱型梁内，所述箱型梁的内腔被浇筑混凝土，使钢主梁的端部和预制墩柱钢壳的顶端通过后浇的混凝土与箱形梁形成整体，所述钢主梁和箱形梁以及预制墩柱钢壳均为预制钢结构件，便于加工制造、构件运输和现场组装，钢管混凝土墩柱、组合式墩顶横梁和钢主梁形成了钢-混凝土组合结构的连接节点，也即本方案所述的固接式墩梁传力节点，充分发挥材料性能，且具备预制构件便于运输安装、现场施工方便快捷、对复杂环境适用性强、对环境影响小、造价经济以及工业化建造程度高等特点，所述钢主梁和箱形梁相互垂直的连接，提升结构的连接可靠性，以及提升对预制桥面板的支撑可靠性，所述钢主梁的顶面和箱型梁的顶面位于同一水平面，位于同一水平面的钢主梁顶面和箱型梁顶面形成支撑面，所述预制桥面板在支撑面上铺设被钢主梁和组合式墩顶横梁支撑，提升结构稳定性，所述预制桥面板为若干块，若干块所述预制桥面板沿桥体延伸方向布置，且预制桥面板与钢主梁装配并通过浇筑混凝土固定形成本方案所述的钢混叠合梁，并且预制桥面板为标准化预制构件，墩梁固接体系提高了结构整体性，减少了钢主梁之间的横向连接，降低现场装配难度，桥面整体平顺性优。

3、进一步，还包括在预制桥面板横向端部装配的预制防撞护栏，所述预制防撞护栏通过连接组件在预制桥面板上装配；预制防撞护栏属于桥梁体系中的附属模块，该附属模块标准话的预制构型，能够批量定制生产，避免传统附属设施割裂散乱的缺点，便于标准化快速化安装使用，有利于桥梁附属设施快速安装和后期维护。

4、所述连接组件包括预埋件和锁紧件，所述预埋件在预制防撞护栏内预埋，所述预埋件具有伸出预制防撞护栏的连接端，所述锁紧件在连接端上装配用于使预制防撞护栏在预制桥面板上固定；在本方案中，预埋件为螺栓，锁紧件为与螺栓适配的螺母，通过螺母与螺栓的连接将预制防撞护栏紧固在预制桥面板上，有利于预制防撞护栏快速安装和后期维护。

5、进一步，所述预制防撞护栏的底面具有沿纵向延伸的键槽，所述预制桥面板的顶面具有沿纵向延伸的键，所述键与键槽适配，提升预制防撞护栏在预制桥面板上的装配便捷性，同时结构强度和限位强度也均能被提升，所述预埋件的连接端位于键槽的槽内。

6、进一步，所述钢主梁顶面具有剪力钉群，所述预制桥面板上具有容纳剪力钉群的槽口，所述钢主梁通过剪力钉群在槽口内的固定与预制桥面板形成整体；剪力钉群和槽口的现浇使得预制桥面板进一步与钢主梁形成整体，保证传力可靠性；

7、所述剪力钉群与钢主梁同时预制，所述槽口在预制桥面板预制时预留。

8、进一步，所述剪力钉群包括在钢主梁顶面以设定位置分布的若干根剪力钉，所述剪力钉的根部固定于钢主梁，所述剪力钉的头部位于槽口内被固定于预制桥面板；

9、所述剪力钉群为若干组，所述槽口为若干个，所述述剪力钉群和槽口的数量一致，所述剪力钉群和槽口呈一一对应关系的连接。

10、进一步，所述箱形梁内具有靠近钢主梁设置的加强肋板，加强肋的布置能够进一步提升箱形梁的结构强度，且能够进一步保证组合式墩顶横梁、钢主梁和钢管混凝土墩柱形成整体后的结构稳定性；所述加强肋板与箱形梁同时预制；所述加强肋板包括加强横肋和加强纵肋，所述加强横肋的横向两端分别各自对应的延伸至与之在横向靠近的箱形梁横向端板，所述加强纵肋的纵向两端分别各自对应的延伸至与之在纵向靠近的箱形梁纵向端板，所述加强横肋上具有横肋过孔，所述加强纵肋上具有纵肋过孔，以使得箱形梁的箱被加强横肋和加强纵肋分隔成若干个相互连通的加强室。

11、进一步，所述钢管混凝土墩柱为若干根，若干根所述钢管混凝土墩柱沿横向在箱型梁的底部均布；还包括柱间横向连接梁，所述柱间横向连接梁为预制的钢结构件，在横向相邻的两根钢管混凝土墩柱被柱间横向连接梁连接形成墩柱联组，本方案每个组合式墩顶横梁底部设置的钢管混凝土墩柱为两根，两根钢管混凝土墩柱被柱间横向连接梁连接形成墩柱联组，采用双柱式钢管混凝土结构，截面为圆形断面，进而提升支撑可靠性和桥梁整体的美观性。

12、进一步，所述基础上预留有装配钢管混凝土墩柱的钢管混凝土墩柱限位槽，所述钢管混凝土墩柱通过钢管混凝土墩柱限位槽被固定于基础。

13、进一步，所述钢管混凝土墩柱还包括固定在预制墩柱钢壳底端的钢筋笼，所述钢筋笼与预制墩柱钢壳的连接接口处设置有若干片加强肋，若干片所述加强肋在钢筋笼与预制墩柱钢壳连接接口的周向均布；所述钢筋笼和若干片加强肋与预制墩柱钢壳预制；提升钢管混凝土墩柱在基础上的装配可靠性。

14、本方案还公开了一种基于所述适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁的施工方法，包括以下施工步骤：

15、s1.基础施工，所述基础顶部预留有用于装配钢管混凝土墩柱的钢管混凝土墩柱限位槽；

16、s2.钢管混凝土墩柱施工，使钢管混凝土墩柱和基础形成整体；

17、所述钢管混凝土墩柱施工包括：

18、s2a.浇筑钢管混凝土墩柱底端的混凝土，使具有钢筋笼和若干片加强肋的预制墩柱钢壳底端在钢管混凝土墩柱限位槽内被限位，以使得钢管混凝土墩柱的底端与基础被浇筑形成整体；

19、所述墩柱联组中的两根钢管混凝土墩柱各自对应的底端被浇筑在同一限位槽内，以使得墩柱联组被同一基础支撑；

20、浇筑钢管混凝土墩柱底端的混凝土还使基础的顶部形成将钢筋笼与预制墩柱钢壳连接接口包裹的防护段，所述防护段凸出于基础的顶面；

21、浇筑钢管混凝土墩柱底端的混凝土前，基础的顶部搭设规定防护段形状的模板；

22、s2b.在预制墩柱钢壳内浇筑位于钢管混凝土墩柱底端上部的混凝土，所述预制墩柱钢壳的顶端预留有预设深度的后浇段；

23、所述钢管混凝土墩柱的高度通过预制墩柱钢壳的叠加增高；

24、预制墩柱钢壳叠加时，在相邻预制墩柱钢壳连接接口的周向设置夹板，以使得上下拼接的预制墩柱钢壳中心轴线近似重合，相邻预制墩柱钢壳以焊接的方式形成整体；

25、相邻预制墩柱钢壳形成整体后将夹板拆除；

26、s3.组合式墩顶横梁和钢主梁施工，使组合式墩顶横梁、钢主梁和钢管混凝土墩柱形成整体；

27、组合式墩顶横梁和钢主梁施工前，使墩柱联组中相邻的预制墩柱钢壳通过预制钢结构的柱间横向连接梁固定；

28、所述组合式墩顶横梁和钢主梁施工包括：

29、s3a.将箱形梁焊接固定于钢管混凝土墩柱顶端，使箱形梁的箱与后浇段连通，所述预制墩柱钢壳的顶端位于箱形梁的箱内；

30、s3b.使钢主梁在箱形梁上焊接固定，所述钢主梁的端部位于箱形梁的箱内；

31、s3c.在箱形梁内浇筑混凝土，使箱形梁的箱内和钢管混凝土墩柱的后浇段内充盈混凝土，以使得钢管混凝土墩柱、钢主梁和具有加强肋板的箱形梁形成钢-混凝土结构的整体；

32、s4.预制桥面板施工，使预制桥面板与组合式墩顶横梁和钢主梁形成整体；

33、所述预制桥面板施工包括：

34、s4a.在支撑面上铺设被钢主梁和组合式墩顶横梁支撑的预制桥面板，使预制桥面板通过槽口被钢主梁顶面的剪力钉群限位；

35、s4b.在槽口内浇筑混凝土，使槽口内充盈混凝土，以使得钢主梁的剪力钉群通过混凝土固结在预制桥面板的槽口内，从而使预制桥面板与钢主梁形成整体；

36、s5.将预制防撞护栏在预制桥面板的设定位置装配。

37、本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种适用于山地环境的装配式钢-混组合结构桥梁，集成了钢管混凝土墩柱、组合式墩顶横梁、钢混叠合梁为主的装配式桥梁结构，提高了结构和材料的使用效率，便于加工制造、构件运输和现场组装，解决了目前常规装配式桥梁对山地环境适应性差、现场装配作业复杂、材料利用效率低、生态环境破坏大、附属设施零件散乱、维护难度大等问题，本实用新型提升了山地环境下的桥梁装配化程度，具有结构合理、施工便捷、受力合理、造价经济、造型美观的优点，具有较高的经济和社会价值，是值得推广使用的新型整体装配式桥梁结构。