一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法.pdf

本发明公开了一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，属于桥梁施工技术领域，其以顶端连接有橡胶封条和肋板的钢梁为拼装平台，将底端设置有槽道的预制混凝土桥面板搭放在橡胶封条上，向钢梁、橡胶封条、预制混凝土桥面板围成的灌浆通道内注入高强灌浆料形成钢混组合梁。本发明有效地避免了加工钢混连接件和现场浇筑接缝混凝土带来的钢混组合梁结合面腐蚀、混凝土开裂、后浇混凝土质量难以控制等问题，在保证施工质量的同时提高现场工效，且更环保，具有良好的经济效益。

1.  一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，其特征在于：以顶端连接有橡胶封条(5)和肋板(3)的钢梁(2)为拼装平台，将底端设置有槽道(4)的预制混凝土桥面板(1)搭放在橡胶封条(5)上，向钢梁(2)、橡胶封条(5)、预制混凝土桥面板(1)围成的灌浆通道(6)内注入高强灌浆料(7)形成钢混组合梁。

2.  如权利要求1所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，其特征在于：所述预制混凝土桥面板(1)包括多块预制混凝土桥面板节段(1a)；所述预制混凝土桥面板节段(1a)之间通过环氧树脂胶接连接。

3.  如权利要求2所述的一种新型高效装配式钢混组合梁，其特征在于：所述预制混凝土桥面板节段(1a)之间设置有多个剪力键齿(8)。

4.  如权利要求2所述的一种新型高效装配式钢混组合梁，其特征在于：所述预制混凝土桥面板节段(1a)的槽道(4)上方设置有与槽道(4)连通的灌浆口(9)。

5.  如权利要求1所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，其特征在于：所述钢梁(2)的上翼缘板(2a)上固接有沿着钢梁纵向延伸的肋板(3)；所述肋板(3)上有可提高肋板表面粗糙度的花纹和多个通孔。

6.  如权利要求1所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的施工 方法，其特征在于：所述槽道(4)的表面均通过粗糙化处理。

7.  如权利要求6所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，其特征在于：所述槽道(4)的表面粗糙化处理的方法包括：
(1)在所述槽道(4)底模上涂表面缓凝剂，当混凝土强度达到设计强度的30％时，拆除预留凹槽处底模；
(2)用高压水冲洗水泥浆，使表面露出石子，达到凿毛效果。

8.  如权利要求6所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，其特征在于：所述槽道(4)的表面粗糙化处理时的采用专用粗糙化模板；所述粗糙化模板包括模板和网状物；所述网状物可拆卸固定在所述模板表面；所述网状物与所述模板的表面大小相同；所述网格的几何形状在所述槽道(4)界面的表面形成闭合的内凹几何形状。

9.  如权利要求1所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的制造施工方法，其特征在于：其具体施工步骤包括：
(1)在工场内完钢粱的制造，并在钢粱的上翼缘板上固接花纹开孔肋板，同时在钢粱的上翼缘板的两侧边缘沿钢梁纵向粘贴可压缩的橡胶封条；
(2)在预制场内浇筑底端带有槽道的预制混凝土桥面板节段，首先浇筑起始节段，并以此节段作为匹配节段，浇筑下一节面板节段；
(3)对每个预制混凝土桥面板节段底端的槽道进行粗糙化加工；
(4)在施工现场利用起吊设备安装组合梁中的钢梁部分，以钢梁作为拼装平台，在预制混凝土桥面板节段安装前，将横向预应力钢束及锚具安装到位，然后依次安装预制混凝土桥面板节段，各预制混凝土桥面板节段之间通过环氧树脂胶连接形成预制混凝土桥面板；
(5)各预制混凝土桥面板节段铺设连接完成后，预制混凝土桥面板、槽道、橡胶封条和预制钢梁四者围成一密封的灌浆通道；
(6)通过预制混凝土桥面板上的进浆口向灌浆通道内压注高强灌浆料，持续到各出浆口孔连续流出圆柱状浆液后用橡胶塞封堵排浆孔；
(7)利用横向预应力钢束及锚具张拉桥面板内横向预应力。

10.  如权利要求9所述的一种新型高效装配式钢混组合梁的制造施工方法，其特征在于：所述预制混凝土桥面板的起始节段或最后一个节段上设置有进浆口；所述混凝土桥面板的其余节段上均设置有出浆口。

一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法
技术领域
本发明涉及一种新型钢混组合梁的施工方法，属于桥梁施工技术领域，尤其涉及一种无需现场混凝土浇筑的高效装配式钢混组合梁施工方法。
背景技术
在桥梁建设领域，钢混组合结构可以有效降低自身重量，提高跨越能力，应用范围和前景广阔。
在钢与混凝土组合结构中，通常采用连接件把两者结合在一起图如图1、图2和图3中所示的三种连接件：焊钉连接件、开孔板连接件和型钢连接机件，其中焊钉连接件应用最为广泛。钢混组合结构中的组合施工通常采用后浇焊钉预留孔或分块混凝土板间接缝的方式(如图4和图5所示)，即将预制桥面板事先吊装至钢梁上方，后通过后浇混凝土实现钢混结合。实践表明，上述两种组合方式会带来结合面腐蚀、混凝土开裂、后浇混凝土质量难以控制等问题，更为关键的是将增加现浇工序，延长现场施工周期。当前，装配化施工已成为桥梁建设领域的重要发展方向之一。对于组合结构桥梁来说，由于钢梁及混凝土板可以分别在工厂制造，钢梁可作为平台实现现场安装而 无需搭建模板，具备装配化施工条件。为此，急需开发一种有利于钢混组合结构高效装配化的新型连接技术。
在中国实用新型专利说明书CN203129439U中公开了一种钢-混凝土组合梁，它包括，包括钢梁、混凝土梁、开孔钢板和带肋贯穿钢筋；其特征在于：开孔钢板焊接在钢梁翼缘的表面；钢梁的腹板上开有与开孔钢板对应的圆孔；带肋贯穿钢筋从开孔钢板以及钢梁腹板上的圆孔中心穿过；混凝土梁浇筑在钢梁的外围，包裹所述开孔钢板、带肋贯穿钢筋。该实用新型虽然改善了钢-混凝土组合梁中剪力键的荷载分布状态、钢-混凝土组合梁的应力分布状态，并且能够提高钢-混凝土组合梁的安全系数，且施工方便、施工效率高，无需复杂的施工设备。但是该钢-混凝土组合梁仍然是通过浇焊钉预留孔配合后浇混凝土浇筑实现钢混结合，所以该实用新型存在钢混结合面腐蚀、混凝土开裂、后浇混凝土质量难以控制等问题；同时该实用新型的钢-混凝土组合梁是采用一体成形，因此该钢混组合梁不便于运输和安装。
在中国发明专利说明书CN101831869A中公开了一种组合梁与混凝土支撑横梁连接结构，它包括钢梁、混凝土支承横梁，其中，钢梁在中支点处间断，与混凝土支承横梁连接；在钢梁端部设置端板，在端板上设置有开孔板或焊钉连接钢梁与混凝土支承横梁，以此传递梁体剪力与弯矩；混凝土支承横梁内布置有构造钢筋，同主受力钢筋一起形成钢筋笼；混凝土桥墩上设置支座支承于混凝土支承横梁底部。虽然使用该发明的连接结构可以使得混凝土收缩、徐变与温差引 起的负弯矩区桥面板拉应力减小，同时具有传力简洁、明确，负弯矩区无需施加预应力，省去了盖梁，现场无需钢结构焊接，桥墩的布设位置可调整性好等优点，但是该发明仍然存在钢混结合面腐蚀、混凝土开裂、后浇混凝土质量难以控制等问题；并且利用该发明装配组合梁桥时步骤繁多，首先需要架设完成钢梁，布置好模板和混凝土支承横梁与桥面板的钢筋，先浇筑跨中混凝土再浇筑支点附近和结合部的混凝土，安装永久支座、拆模、落架即可形成钢与混凝土连续组合梁桥结构；该套工序耗费工时长，施工强度大。
在中国发明专利说明书CN101435249A中公开了一种新型钢-混凝土组合梁，其包括腹板、连接于腹板底部的下翼缘板和浇筑于腹板顶部的混凝土面板；腹板外浇筑包裹有轻骨料混凝土防护层。该发明虽然提高了组合梁抗火性能、刚度及整体稳定性，但是该发明的钢-混凝土组合梁制作方法繁琐，并且仍然存在混凝土和钢梁表面接触造成的钢混结合面腐蚀、混凝土开裂等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供种新型高效装配式钢混组合梁及其制造施工方法，它能够有效地解决混凝土和钢梁表面接触造成的钢混结合面腐蚀、混凝土开裂等问题，同时在保证施工质量的前提下能够有效地提高工效，且更加环保。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法，其以顶端连接有橡胶封条和肋板的钢梁为拼 装平台，将底端设置有槽道的预制混凝土桥面板搭放在橡胶封条上，向钢梁、橡胶封条、预制混凝土桥面板围成的灌浆通道内注入高强灌浆料形成钢混组合梁。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述预制混凝土桥面板包括多块预制混凝土桥面板节段；所述预制混凝土桥面板节段之间通过环氧树脂胶接连接。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述预制混凝土桥面板节段之间设置有多个剪力键齿。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述预制混凝土桥面板节段的槽道上方设置有与槽道连通的灌浆口。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述钢梁的上翼缘板上固接有沿着钢梁纵向延伸的肋板；所述肋板上有可提高肋板表面粗糙度的花纹和多个通孔。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述槽道的表面均通过粗糙化处理。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述槽道的表面粗糙化处理的方法包括：(1)在所述槽道底模上涂表面缓凝剂，当混凝土强度达到设计强度的30％时，拆除预留凹槽处底模；(2)用高压水冲洗水泥浆，使表面露出石子，达到凿毛效果。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述槽道的表面粗糙化处理时的采用专用粗糙化模板；所述粗糙化模板包括模板和网状物；所述网状物可拆卸固定在所述模板表面；所述网状物与所述模板的表 面大小相同；所述网格的几何形状在所述槽道界面的表面形成闭合的内凹几何形状。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，其具体施工步骤包括：(1)在工场内完钢粱的制造，并在钢粱的上翼缘板上固接花纹开孔肋板，同时在钢粱的上翼缘板的两侧边缘沿钢梁纵向粘贴可压缩的橡胶封条；(2)在预制场内浇筑底端带有槽道的预制混凝土桥面板节段，首先浇筑起始节段，并以此节段作为匹配节段，浇筑下一节面板节段；(3)对每个预制混凝土桥面板节段底端的槽道进行粗糙化加工；(4)在施工现场利用起吊设备安装组合梁中的钢梁部分，以钢梁作为拼装平台，在预制混凝土桥面板节段安装前，将横向预应力钢束及锚具安装到位，然后依次安装预制混凝土桥面板节段，各预制混凝土桥面板节段之间通过环氧树脂胶连接形成预制混凝土桥面板；(5)各预制混凝土桥面板节段铺设连接完成后，预制混凝土桥面板、槽道、橡胶封条和预制钢梁四者围成一密封的灌浆通道；(6)通过预制混凝土桥面板上的进浆口向灌浆通道内压注高强灌浆料，持续到各出浆口孔连续流出圆柱状浆液后用橡胶塞封堵排浆孔；(7)利用横向预应力钢束及锚具张拉桥面板内横向预应力。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述预制混凝土桥面板的起始节段或最后一个节段上设置有进浆口；所述混凝土桥面板的其余节段上均设置有出浆口。
本发明的有益效果是：本发明通过在预制混凝土桥面板、橡胶封条和预制钢梁围成的灌浆通道内注入高强灌浆料实现了钢混组合梁 的快速装配施工，该预制混凝土桥面板提前在工厂内预制完成，所以在桥梁施工过程中无需混凝土现浇工序，从而有效地解决了钢混组合梁结合面腐蚀、混凝土开裂、后浇混凝土质量难以控制等问题；本发明有效地提高了钢混组合梁的装配施工效率，同时降低了施工耗时、减低了施工强度、避免了加工钢混连接件和现场浇筑接缝混凝土带来的一系列问题，在保证施工质量的同时提高现场工效，且更环保，具有良好的经济效益。
附图说明
图1是现有技术中钢混组合梁采用的焊钉连接件结构示意图；
图2是现有技术中钢混组合梁采用的开孔板连接件结构示意图；
图3是现有技术中钢混组合梁采用的型钢连接件结构示意图；
图4是现有技术中采用后浇焊钉预留孔方式实现钢混组合梁的装配的示意图；
图5是现有技术中采用分块混凝土板间接缝方式实现钢混组合梁的装配的示意图；
图6是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法的结构示意图；
图7是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法中采用的新型自锁连接件的结构示意图；
图8是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法中采用工字型钢梁实施例的结构示意图；
图9是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法中采用槽型钢梁实施例的结构示意图；
图10是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法的灌浆通道结构示意图；
图11是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法中设置在预制桥面板之间剪力键齿的结构示意图；
图12是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法的灌浆口位置示意图；
图13是本发明实施例一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法中由高强灌胶料构成的新型自锁连接件工作原理示意图；
图中：1-预制混凝土桥面板，2-钢梁，3-肋板，4-槽道，5-橡胶封条，6-灌浆通道，7-高强灌胶料，8-剪力键齿，9-灌浆口，1a-预制混凝土桥面板节段，2a-上翼缘板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由图6和图7所示的一种新型高效装配式钢混组合梁的施工方法的结构示意图可知，本发明的新型高效装配式钢混组合梁包括混预制混凝土桥面板1和钢梁2；预制混凝土桥面板1安装于钢梁2上方； 钢梁2的上翼缘板2a上固接有沿着钢梁纵向延伸的肋板3；预制混凝土桥面板1的底部设置有沿着钢梁纵向延伸的槽道4，该槽道4为长方体状，并且内壁均通过粗糙化处理，其中槽道4界面粗糙化处理的方法包括涂刷药剂、水枪冲洗凿毛、喷砂等。几种比较常用的做法是：(1)表面缓凝剂+高压水枪冲洗：在预留凹槽底模上涂表面缓凝剂，当混凝土强度达到设计强度的30％时，拆除预留凹槽处底模，及时用高压水冲洗水泥浆，使表面露出石子，达到凿毛效果。(2)预留凹槽底模采用专用粗糙化模板，包括模板和网状物，网状物可拆卸固定在模板表面，网状物与模板的表面大小相同，网格的几何形状在预留槽道界面的表面形成闭合的内凹几何形状；肋板3位于槽道4内，肋板3上设置有多个通孔，并且肋板3的表面上加工有可提高肋板表面粗糙度的花纹；上翼缘板2a的两侧边沿固接有沿着钢梁纵向延伸的橡胶封条5；预制混凝土桥面板1的底面搭接在所述橡胶封条5上，预制混凝土桥面板1通过自身重力对橡胶封条5实现压缩从而保证了其密封性，例如：某钢混组合箱梁采用邵氏硬度为60的高弹性、高密度、耐老化、防腐蚀的氯丁橡胶条。橡胶条在预制桥面板重量作用下由厚35mm压缩到20mm，压缩率达到42.8％。上翼缘板2a、橡胶封条5、预制混凝土桥面板1的底面和槽道4四者围成一倒T字形灌浆通道6(如图10所示)；灌浆通道6内填充有高强灌胶料7，高强灌胶料7形成新型自锁连接件，该高强灌胶料7是一种早强(1d>35MPa)、流动性好(扩展度>550mm)、抗压强度高(28d>80MPa)的水泥基干混材料。
在本发明中，预制混凝土桥面板1和钢梁2均可以在加工工厂内进行标准化预制，同时完成预制混凝土桥面板1底部槽道4的加工以及粗糙化处理，然后将预制完成的预制混凝土桥面板1和钢梁2运抵施工安装现场拼装。故预制混凝土桥面板1可以通过预制多块预制桥面板1a，然后在施工现场预制混凝土桥面板节段1a之间通过胶接连接即可形成预制混凝土桥面板1，为了提高预制混凝土桥面板节段1a胶接的稳定性，预制混凝土桥面板节段1a之间的胶接面上设置有多个剪力键齿8，如图11所示。安装时只需将肋板3插入桥面板槽道4，通过预制混凝土桥面板节段1a上的灌浆口9压注一种高强灌浆料7来实现钢混组合如图12所示，整个安装期无需混凝土现浇工序。在每块预制混凝土桥面板节段1a的槽道4上方均设置浆口，其中进浆口布置于起始节段或最后一个节段内，其余节段均布置出浆口。本发明中钢梁2的结构可采用工字型钢梁或者槽型钢梁，如图8和图9所示。
通过向上翼缘板2a、橡胶封条5、预制混凝土桥面板1的底面和槽道4四者围成的一倒T字形密封的灌浆通道6内注入高强灌浆料7形成的一种新型自锁连接件是本发明用以解决钢混组合梁结合面腐蚀、混凝土开裂、后浇混凝土质量难以控制等问题关键，该新型自锁连接件的结构形式如图7所示。该新型自锁连接件的工作原理如下：与传统连接件不同，该新型自锁连接件是依靠高强灌浆料与桥面板预留凹槽及钢板界面间的粘结、摩擦来满足纵向抗剪及竖向拉拔等受力需求的。图13为新型自锁连接件抵抗纵向剪力的工作原理，在纵向 剪力τ作用下，钢混界面有滑移s的趋势同时必然伴随着不同材料间的隆起分离u，而这种分离u又受制于桥面板内横向预应力所产生的正应力σ，分离趋势越大，正应力也越大。从作用机理来说，也将这种高效快速连接形式称之为自锁连接件。
使用本发明的具体方式如下：
(1)在工厂内制造完成钢梁部分，包括对钢梁上方肋板的花纹、开孔等加工内容；
(2)在预制场内浇筑混凝土桥面板。先浇筑起始节段，并以此节段作为匹配节段，浇筑下一桥面板节段；
(3)节段桥面板预制完成，需对桥面板下方预留槽道界面进行粗糙化处理，处理手段包括涂刷药剂、水枪冲洗凿毛、喷砂等；
(4)在拼装现场，通过起吊设备安装组合梁中的钢梁部分；
(5)以钢梁作为拼装平台，在桥面板安装前，将横向预应力钢束及锚具安装到位，待到混凝土桥面板安装完成以及桥位处灌浆完成后，可以利用千斤顶对横向预应力钢束进行张拉。依次安装小节段混凝土桥面板，节段间通过涂抹环氧树脂胶进行连接；桥面板安装之前，需事先在钢梁顶板顶面沿两侧边缘顺桥向通长粘贴可压缩的橡胶封条以形成钢混间的灌浆通道；预制桥面板利用自身重量应将橡胶条完全压缩，以保证灌浆通道的密封性；
(6)在通道内压注专用高强灌浆料。压浆前先用压力清水冲洗将要压浆的孔道，再将灌浆料从进浆口的一端压入，从出浆口排出后封闭；其具体步骤包括：首先，在灌浆前，采用压入空气对灌浆通道进 行清孔，并检验密封橡胶条是否能承受灌浆压力；然后，将灌浆料应按照产品使用说明拌制均匀，其流动度应符合产品使用要求；接着，在灌浆时，将灌浆料从进浆口注入，持续到各出浆口孔连续流出圆柱状浆液后用橡胶塞封堵排浆孔；完成灌浆后，应对组合梁加强保护，避免受到冲击、振动，且待灌浆料达到规定强度后方可进行后续施工，需要注意的是灌浆操作过程中，如果出现无法出浆的情况，应立即停止灌浆作业，查明原因及时排除故障。
(7)张拉桥面板内横向预应力。
此外，通过采取将钢肋板表面加工成花纹状或直接开孔、桥面板预留凹槽设置为键齿型等构造措施，进一步改善高强灌浆料与钢混界面的粘结性能，更能满足受力要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。