中小跨径装配式I型梁桥的快速施工方法与流程

本发明涉及装配式桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种中小跨径装配式i型梁桥的快速施工方法。

背景技术：

传统的中小跨径（≤30m）i型梁桥施工工艺一般分为两种，一种是在i梁间隙和两侧外翼缘支撑大量钢架模板，绑扎钢筋，现场浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后拆除模板；另一种方法较前一种有所改进，首先预制多块i梁间的连接板，将连接板吊装至桥面i梁的空隙处，使i梁连接板的左右两侧落在两边的i梁上，通过放置多块i梁链接板起到横向链接的效果，可在其上进行绑扎钢筋和混凝土浇筑工作，但其最外侧i梁翼缘处仍需架设支架模板。

这两种方法在施工过程中均需使用大量模板，因此存在施工速度慢的缺点，特别是对于山区桥梁、有较高保通要求的城市高架桥、以及不具备地面道路运梁条件的新建桥梁，由于地形限制，模板架设困难，拆除不便，造成施工难度加大，经济性价比低；其次，现浇结构在施工过程中的不确定因素较多，施工安全风险度较高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种中小跨径装配式i型梁桥的快速施工方法，可采取如下技术方案：

本发明所述的中小跨径装配式i型梁桥的快速施工方法，包括如下步骤：

第一步，在快速转运平台上进行i梁和桥面板的预制；所述预制i梁的顶面上设置有剪力键，所述桥面板的底面上设置有与所述剪力键相适配的剪力槽，且每块桥面板的纵向两端分别设置有与相邻桥面板相适配的咬合结构和与相邻桥面板相连接的预留钢筋头，每块桥面板内还设置有横向预应力钢丝束和纵向的预留孔道；

第二步，施工桥梁下部结构；

第三步，通过架桥机将首跨i梁吊装就位,然后调整其位置,再依次吊装该跨内其余i梁,待该跨内i梁吊装完毕后吊装桥面板,使桥面板的剪力槽对准i梁的剪力键，将两者拼装到位，并使相邻桥面板的咬合结构相互配合；

第四步,焊接相邻桥面板端部的预留钢筋头，再向桥面板的预留孔道内穿设纵向预应力钢丝束，将纵向预应力钢丝束张拉至设计要求值后进行灌浆封锚；

第五步，将架桥机前移，重复第三步和第四步进行下一跨桥梁的架设；

第六步，重复第五步，完成桥梁其余联的架设；

第七步，向相邻桥面板间的灌浆槽内灌注水泥浆，然后浇筑桥面铺装层，完成施工。

所述快速转运平台包括

预制车；

预制区轨道，与所述预制车相适配；

转送区轨道，位于所述预制区轨道一侧，并与预制区轨道相垂直；

运送台，滑动设置在所述转送区轨道上，具有与预制车相适配的运送轨道，所述运送轨道与转送区轨道相垂直；

养护区轨道，分成多组设置在转送区轨道的另一侧，每组所述养护区轨道均与转送区轨道相垂直，并与预制车相适配；

喷水机构，包括分成多排设置在成组养护区轨道之间的喷嘴；

吊装机构，包括龙门吊和与其滑动连接的备货轨道，所述备货轨道设置在养护区轨道两侧，并与转送区轨道相互平行。

所述预制车包括带有驱动轮的预制台板，所述预制台板两端设置有挡板，所述挡板内侧设置有端模板、侧模板和对拉螺栓，挡板外侧设置有预应力张拉设备和夹具。

所述桥面板预制用的混凝土拌合物在入模前的含气量为3.0-4.5%，入模温度为5-30℃。

每片所述桥面板的浇筑总时间不超过6小时。

所述i梁内设置有预应力钢束。

本发明提供的中小跨径装配式i型梁桥的快速施工方法，采用提前预制i梁和桥面板的方式，可以工厂化批量生产，提高了预制速度和预制块的质量，其次，在i梁和桥面板的接合面上设置有配合结构，能够提高装配质量和桥梁装配速度；再次，i梁和桥面板采用装配式施工，能够减少支架及模板用量，提高施工效率，降低地形等因素对施工造成的影响。

与现有技术相比，本发明的优点具体如下：

1）上述小跨径i型梁相较于同跨径传统t梁和小箱梁吊装重量轻，对吊装设备要求低；

2）上述i型桥梁在两个方向上均受到预应力，与传统的增强系统相比，受力性能牢靠；

3）上述i型桥梁可以快速生产、建造或拆除，桥梁施工过程中不需要大量的模板，施工便捷、作业速度较快，特别适合于山区等复杂地形条件下的桥梁架设；

4）上述i型桥梁对匝道、尤其是半径小于150m匝道，适用性好，能够省去现浇箱梁需地基处理和搭设支架等施工步骤；

5）上述i型桥梁属于预应力梁桥，其与非预应力梁桥相比，在服务载荷下梁桥的挠度较小；

6）上述i型桥梁与同类型桥梁相比，混凝土和预应力钢束的用量较少，大幅节约了材料成本；

7）上述预制i梁和桥面板采用先张法施工，与后张法相比，其工艺简单，先张法可靠粘结力自锚，临时锚具或夹具可以重复使用，大批量生产时经济性能优越，质量稳定性好；

8）上述预制i梁和桥面板在快速转运平台上进行实施，可对预制场进行合理分区，简化施工程序，其中的预制车，可重复利用，降低了施工成本，提高了制梁速度。

附图说明

图1是本发明所述桥梁的结构示意图（省略其他横向桥面板）。

图2是图1的横断面示意图。

图3是本发明所述预制车的结构示意图。

图4是本发明所述快速转运平台的结构示意图。

图5是本发明中带有预应力钢束的i梁结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

本发明所述的中小跨径装配式i型梁桥的快速施工方法，通过批量化预制i梁和桥面板，以及在现场通过架桥机对预制i梁和桥面板进行吊运拼装，达到快速施工的目的。

如图1、2所示，上述预制i梁1的顶面上设置有剪力键1.1，桥面板2的底面上设置有与剪力键1.1相适配的剪力槽2.1，且每块桥面板2的纵向两端分别设置有与相邻桥面板2相适配的咬合结构（通常为咬合上槽2.2和咬合下槽2.3）和与相邻桥面板2相连接的预留钢筋头，每块桥面板2内还设置有横向预应力钢丝束和纵向的预留孔道2.4。

其中，i梁1和桥面板2进行预制时，本发明使用预制车在快速转运平台上进行实施，两者配合，可提高设备利用率、提高预制件的转运效率，减少预制件的场地占用面积。

如图3所示，预制车包括带有驱动轮c1的预制台板c2，预制台板c2两端分别安装有一个挡板c3，挡板c3内侧安装有端模板c4、侧模板c5以及用于固定上述模板的对拉螺栓c6，挡板c3外侧则安装有预应力张拉设备c7和与其相配合使用的用于固定预应力钢丝束的夹具c8。

如图4所示，快速转运平台包括从左到右依次设置的预制区轨道t1、转送区轨t2和养护区轨道t3，其中，预制区轨道t1与预制车相适配，其垂直设置在转送区轨t2一侧；转送区轨t2上滑动安装有运送台，该运送台具有一对与预制车相适配的运送轨道t4，该运送轨道t4与转送区轨t2相垂直，同时与预制区轨道t1相互平行；养护区轨道t3为多组，其排成一列分布在转送区轨t2另一侧，每组养护区轨道t3均与预制车相适配，其与转送区轨道t2相垂直，同时与运送轨道t4相互平行；为了进行混凝土养护，养护区轨道t3区域安装有喷水机构，该喷水机构的喷嘴t5成排设置，安装在相邻养护区轨道t3之间。为了将养护完毕的预制件转移到存储区，在养护区轨道t3两侧安装有备货轨道t6，该备货轨道t6与转送区轨道t2相互平行，且其上滑动连接有龙门吊t7，构成吊装机构。

进行预制时，首先将预制车置于预制区轨道t1上，进行模板搭设和混凝土浇筑。具体地，通过拧紧对拉螺栓c6固定端模板c4和侧模板c5，将已绑扎好的钢筋笼放置在上述模板中，然后，在钢筋与模板接触的位置放置强度相符的垫块，用于固定钢筋笼在模板中的位置。上述准备工作完成后，如果无需穿设预应力钢丝束，即可进行混凝土浇筑；对于有预应力钢丝束设置要求的预制件，接下来则要在钢筋笼相应的位置穿设预应力钢丝束，并通过夹具c8对其固定，然后启动预应力张拉设备c7将预应力钢筋张拉至设计值，然后浇筑混凝土，利用振动棒均匀插捣。上述桥面板预制所用混凝土拌合物在入模前的含气量为3.0-4.5%，入模温度为5-30℃；且每片桥面板的浇筑总时间不超过6小时。浇筑完成后，先将运送轨道t4对准预制区轨道t1，使预制车进入运送台，然后，按照实际生产情况，使运送台沿转送区轨t2移动直至运送轨道t4对准目标养护区轨道t3，将预制车转移其上，打开两侧的喷嘴t5进行喷雾养护工作。养护完成达到设计目标时，拆除模板，使预制车原路返回至预制区轨道t1上；同时，通过龙门吊t7将预制件转移至位于养护区轨道t3另一端的存储区备用。

其中，预制车、养护区轨道t3和喷嘴t5的数量由实际情况而定，需保证能够进行正常的循环作业，预制车、运送台和龙门吊t7上均配备有电动操控驱动设备。

此外，在预制过程中，也可在上述i梁1内设置纵向的预应力钢束1.2（见图5），其不带转弯角即可方便施工。

本发明所述的中小跨径装配式i型梁桥的快速施工方法，包括如下步骤：

第一步，在快速转运平台上进行i梁1和桥面板2的预制；

第二步，施工包括桩基和桥墩的桥梁下部结构；具体地，在钻孔完成后，将在钢筋加工厂内绑扎好的桩基钢筋笼下放至设计位置，浇筑混凝土完成桩基的施工；

第三步，通过架桥机将首跨i梁1吊装就位,然后吊装桥面板2,使桥面板2的剪力槽2.1对准i梁1的剪力键1.1，将两者拼装到位；具体地，搭设架桥机，将其支腿临时锚固在桥墩墩顶，通过架桥机将首块预制梁段定点起吊至设计位置，再调整其轴线，临时固定后作为整跨节段拼装的基准面，再通过调节架桥机在横移轨道上的位置拼装第一跨全部预制梁段，然后利用吊车将桥面板2吊送至i梁1上部，调整好位置后，再起吊下一块桥面板2，与上一块桥面板2紧挨放置，将其调节至于上一块桥面板2相平行的位置，使第二块板的咬合下槽2.3与第一块板的咬合上槽2.2相衔接，同时，使桥面板2的剪力槽2.1装配在i梁1的剪力键1.1中，保证各部件之间没有滑动，接着安装其他桥面板2；

第四步,焊接相邻桥面板2端部的预留钢筋头，再向桥面板2的预留孔道2.4内穿设纵向预应力钢丝束，将纵向预应力钢丝束张拉至设计要求值后进行灌浆封锚；张拉纵向预应力钢丝束时，先校正张拉机具位置，清理孔道；再穿设预应力钢丝束，安装锚具以及夹片；分批分阶段对称张拉预应力钢丝束，并将伸长值与理论值对比，合格后方可锚固，并切割多余钢绞线；孔道压浆采用真空压浆工艺，按照从下向上的顺序连续作业，直至出口处的浆体稠度与入口处相同；孔道压浆完毕后，便可对锚具进行封锚处理，封锚混凝土强度等级一般不宜低于节段梁混凝土；

第五步，将架桥机前移，重复第三步和第四步进行下一跨桥梁的架设；具体地，通过运梁小车将梁片喂梁到位，前起重天车吊梁前行，至后起重天车吊梁点，后起重天车吊梁，起重天车前行至架梁位置，后支腿收起，前支腿、中托走行机构带动整机横移至下一架梁机位，后支腿伸出，架设其余梁位，完成全幅架设，为整机过孔做准备；

第六步，重复第五步，完成桥梁其余联的架设；

第七步，在桥面板2铺装完成之后，向相邻桥面板2间的灌浆槽2.5内灌注水泥浆，当强度达到设计值后，清除桥面板2上部杂物，浇筑桥面铺装层，并安装桥面护栏和其它辅助性设施，完成施工。

在中小跨径装配式梁桥施工中，采用本发明所述的i型梁桥可节约大量的混凝土和钢筋。在相同桥宽、桥长、桥面积的情况下，将本发明与小箱梁及t型梁进行比较，具体见表1和表2。

表1工程量对比

表2经济性比较

由表1可知，小箱梁、t梁和i梁先张三类桥型中，在桥长长度相同、桥面面积相同且质量和受力等都满足工程需求的情况下，先张法i梁桥的混凝土和钢筋用量最少，其中，其所用的预应力钢筋用量较同类桥梁节约将近一半。同时由表2可知，在工程造价方面，先张法i型梁桥同比小箱梁和t梁也较为节约。

本发明所述的装配式先张法i梁的预制工艺比较简单，易于实施。其在i梁和桥面板的前期预制过程中，采用预制车在快速转运平台上进行工场化批量实施，大大提高了制梁效率，保证了桥梁质量；在后期的现场装配过程中，优化了装配式i梁的施工工序，提高了施工速度，降低了施工难度，节约了施工周期。

需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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