一种钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法。

背景技术

箱梁是桥梁工程中梁的一种，内部为空心状，上部两侧有翼缘，类似箱子，因而得名。钢内芯-UHPC组合箱梁能够较好解决传统大跨预应力混凝土箱梁桥普遍存在的跨中下挠、梁体开裂等问题。顶推法具有施工便捷、经济性好、不受桥下交通或地形限制等优点，在山谷、高墩、跨线桥梁中采用优势明显，在山区深谷情形下，采用顶推施工，不仅能降低修建临时墩的成本，还有利于提高施工效率，节省工期。

目前，我国最大顶推跨度的混凝土梁桥为1992年建成的福建丘墩大桥，顶推跨度52m，但经过几十年发展，混凝土梁桥的顶推跨径并未能有显著提升。目前混凝土梁桥的顶推跨径基本都限制在60m以内，难以满足山区深切峡谷地形、跨线桥梁以及大跨径通航的需要。相比于传统混凝土箱梁，组合箱梁抵抗正负弯矩的性能相当，非常适合用于顶推施工，且在节段制作过程中，可利用钢内芯作为浇筑内模，无需额外搭设和拆卸内模。当钢内芯-UHPC组合箱梁结构配合顶推施工方法，可突破常规混凝土梁跨径受限的技术瓶颈，实现混凝土箱梁顶推跨径向60m~100m的跨越。

钢内芯-UHPC组合箱梁具有施工便捷、高效经济的优良特性，但由于其施工工艺与传统混凝土箱梁存在差异，目前如果不能根据组合箱梁的特点制定程序化、标准化的施工流程，不仅难以发挥组合箱梁在施工方面的关键优势，还可能对结构的整体质量和工程项目建设产生不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种便捷、高效的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出一种钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法，包括以下步骤：

S1、预制钢内芯节段；

S2：将钢内芯吊装至底模板上方；

S3：将定位钢筋焊接至钢内芯外表面上的栓钉上，然后进行钢筋网的摆放和绑扎；

S4：将侧模板安装至底模板上；

S5：先从一侧侧模板浇筑UHPC浆体，当UHPC浆体流经底模板，涌上另一侧侧模板至预设高度后再向两侧侧模板同时浇筑UHPC浆体，直至顶面UHPC浆体浇筑完成；

S6：将浇筑完成的预制箱梁的端部安装于钢导梁后向前顶推，将下一节预制箱梁的钢内芯与浇筑完成的预制箱梁的钢内芯焊接，对下一节预制箱梁执行步骤S2-S4；

S7：重复步骤S6，直至全桥顶推到位。

作为本发明的方法的进一步改进：在实施步骤S1之间，还需要进行施工准备，施工准备具体包括以下步骤：

搭设预制箱梁节段施工平台和顶推施工平台，将所述底模板固定于所述预制箱梁节段施工平台上，所述顶推施工平台包括电连接的顶推控制系统和钢导梁，当一节预制箱梁预制完成后直接由顶推施工平台进行顶推施工。

作为本发明的方法的进一步改进：所述步骤S5具体包括：

S51：先从一侧侧模板浇筑UHPC浆体，当UHPC浆体流经底模板，涌上另一侧侧模板至预设高度后再向两侧侧模板同时浇筑UHPC浆体，直至顶面UHPC浆体浇筑完成；

S52：浇筑完成后，对UHPC箱梁5覆盖保温被，采用90℃~95℃的温度进行预设时间的蒸汽养护。

作为本发明的方法的进一步改进：所述步骤S5还包括：

S53：对UHPC箱梁的端部进行凿毛处理。

作为本发明的方法的进一步改进：所述钢内芯通过钢板焊接形成，所述钢内芯的内侧面上设有钢横隔板。

作为本发明的方法的进一步改进：所述栓钉焊接在钢板上，或者焊接在成型后的钢内芯的外表面。

作为本发明的方法的进一步改进：所述底模板上绑扎有底板钢筋。

作为本发明的方法的进一步改进：所述底模板下方阵列布置有多个附着式振动器。

作为本发明的方法的进一步改进：浇筑UHPC箱梁的底板和腹板时，所述侧模板上当设有浇筑口槽型模板；

作为本发明的方法的进一步改进：所述底模板和侧模板均为可重复性使用模板。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的针对UHPC的腹板钢筋和顶板钢筋的绑扎，可借助钢内芯外表面的栓钉进行定位和固定，有利于提高箱梁钢筋笼的施工质量和施工速度；

2、本发明中的钢内芯-UHPC组合箱梁浇筑时无需搭安装内模，仅需要安装底模和侧模，简化了模板工程，降低了制造成本；

3、本发明针对UHPC的浇筑，先从一侧侧模浇筑，待UHPC浆体涌上另一侧侧模至预设高度后再向两侧侧模同时浇筑，可有效保证组合箱梁薄壁板件的浇筑密实性要求，提高薄壁组合箱梁的浇筑质量；

4、本发明的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法，将组合箱梁标准节段预制与顶推施工工序有效衔接，在充分保证结构整体施工质量的同时，可最大程度发挥组合箱梁在施工层面的内在优势，提高桥梁结构整体施工质量和施工效率；

5、本发明的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法，可以免除常规混凝土箱梁顶推时采用的临时墩和临时预应力拉索，实现混凝土箱梁顶推跨径向60m~100m的跨越。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的组合箱梁的标准化施工方法的流程图；

图2是本发明的钢内芯的结构示意图；

图3是本发明的UHPC箱梁的结构示意图；

图4是本发明的UHPC箱梁的蒸养示意图；

图5是本发明的组合箱梁在预制平台、顶推一体化施工示意图；

图6是本发明的组合箱梁的UHPC浇筑方法示意图；

图中各标号表示：

1、预制箱梁；11、钢内芯；111、栓钉；112、钢横隔板；12、UHPC箱梁；2、底模板；21、附着式振动器；3、侧模板；4、预制箱梁节段施工平台；5、顶推施工平台；51、钢导梁；6、浇筑口槽型模板；7、保温被。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示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，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

如图1所示，本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法，包括以下步骤：

S1、预制钢内芯11节段；

如图5所示，在本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法中，在实施步骤S1之前，还需要进行施工准备，施工准备具体包括以下步骤：

搭设预制箱梁节段施工平台4和顶推施工平台5，底模板2固定设于预制箱梁节段施工平台4上，在进行脱模作业时可以将底模板2留在预制箱梁节段施工平台4上，方便下一节段的预制箱梁1施工，顶推施工平台5包括电连接的顶推控制系统和钢导梁51，当一节预制箱梁预制完成后，直接由顶推施工平台5进行顶推施工。

本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法制作的钢内芯-UHPC组合箱梁由多节段的预制箱梁1拼接而成，当一节预制箱梁1制成后通过顶推控制系统驱动钢导梁51带动制成的预制箱梁1前进，然后在预制箱梁节段施工平台4上进行下一节预制箱梁的制作，并将两节预制箱梁连接，如此循环直至全桥顶推到位。

如图2所示，所述钢内芯11通过一块底板、两块腹板和一块顶板焊接形成箱体结构，底板、腹板和顶板均为材质相同的钢板，钢内芯11的内侧面上设有钢横隔板112，钢横隔板112用于加强钢内芯11的强度，从而提升钢内芯-UHPC组合箱梁的整体和局部强度，防止畸变；本实施例中栓钉111焊接在钢板上，在其它实施例中，栓钉111焊接在成型后的钢内芯11的外表面，栓钉111用于定位和固定腹板及顶板钢筋的绑扎，提高预制箱梁钢筋笼的施工质量和施工速度。

S2：将钢内芯11吊装至底模板2上方。

在本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法中，在准备好的永久性底模板2上先进行底板钢筋的绑扎，在其它实施例中，也可在其它场地绑扎好底板钢筋网后直接吊装就位，底模板2上绑扎好底板钢筋后，将钢内芯11吊装至底模板2上方，使钢内芯11和底模板2之间的间隙为UHPC箱梁12的底板厚度，由于底模板2固定设于预制箱梁节段施工平台4上，在进行脱模作业时可以将预制箱梁1通过顶推施工平台5顶推至前方，使预制箱梁1和底模板2脱模，而底模板2留在预制箱梁节段施工平台4上，用于下一节段的预制箱梁1施工。

在本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法中，底模下方阵列布置有多个附着式振动器21，附着式振动器视预制箱梁1底板宽度分1~2列布置，附着式振动器可以加快UHPC浆体在底模板2上流动。

S3：将定位钢筋焊接至钢内芯11外表面上的栓钉111上，然后进行钢筋网的摆放和绑扎。

钢内芯11吊装就位后，开始绑扎腹板和顶板钢筋，腹板和顶板钢筋借助钢内芯11表面的栓钉111进行就地绑扎，利用栓钉111对钢筋进行定位，在适当位置处将钢筋与栓钉111进行点焊固定，形成定位钢筋，而后进行钢筋网的摆放和绑扎，不仅可以准确、有效地保证钢筋保护层厚度，且施工效率也可得到提升。

S4：将侧模板3安装至底模板2上。

由于钢内芯11可直接作为UHPC浇筑内模，因此施工时只需要搭设浇筑外模，外模主要包括底模板2和侧模板3，底模板2在施工准备阶段提前安装就位，绑扎完所有钢筋后，即可安装侧模板3，侧模板3与钢内芯11之间的间隙为UHPC箱梁12的腹板厚度，侧模板3需要进行固定，防止浇筑过程中出现涨模、漏浆等问题，侧模板3和底模板2一样，均为可重复性使用的模板，本实施例中的侧模板3在使用时固定安装至底模板2上，在其它实施例中，侧模板3也可以铰接于底模板2上，在使用时旋转侧模板3使其与底模板2垂直，然后固定侧模板3的位置使其与钢内芯11之间的间隙为UHPC箱梁12的腹板厚度，在脱模时，仅需解除固定使侧模板3旋转即可，使得拆装侧模板3更方便同时实现循环使用。

S5：先从一侧侧模板3浇筑UHPC浆体，当UHPC浆体流经底模板2，涌上另一侧侧模板3至预设高度后再向两侧侧模板3同时浇筑UHPC浆体，直至顶面UHPC浆体浇筑完成。

在本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法中，步骤S5具体包括：

S51：先从一侧侧模板3浇筑UHPC浆体，当UHPC浆体流经底模板2，涌上另一侧侧模板3至预设高度后再向两侧侧模板3同时浇筑UHPC浆体，直至顶面UHPC浆体浇筑完成。

如图6所示，浇筑按照底板—腹板—顶板的顺序浇筑，浇筑时，先让UHPC从一侧侧模板3与钢内芯11腹板之间的间隙流入，UHPC浆体在重力作用下向底模板2和钢内芯11底板之间的间隙流动，待UHPC浆体从另一侧侧模板3和钢内芯11腹板之间的间隙溢出至预设高度时，说明底模板2和钢内芯11底板之间的间隙已经充分浇筑密实，此时可从两侧侧模板3和钢内芯11之间的间隙同时浇筑以加快浇筑速度；因钢内芯-UHPC组合箱梁的UHPC腹板一般较薄，为便于浇筑，在本实施例中，在侧模板3上方设置一个浇筑口槽型模板6，浇筑口槽型模板6为一个上宽下窄的漏斗，浇筑时用水湿润内壁，便于浆体沿其内壁流入侧模板3和钢内芯11腹板之间的间隙内，同时，为加快UHPC浆体在底模板2和钢内芯11底板之间的间隙的流动，浇筑时开启底模板2下方的附着式振动器21，浇筑完成后UHPC的端面与钢内芯11的端面平齐。对于具有薄壁特征的组合箱梁而言，通过这种先一侧、后两侧浇筑的方式，可以保证UHPC底板浇筑充分密实，保证结构的施工质量。

S52：浇筑完成后，对UHPC箱梁12覆盖保温被7，采用90℃~95℃的温度进行预设时间的蒸汽养护。

浇筑完成后的UHPC箱梁12如图3所示，如图4所示，对UHPC箱梁12覆盖保温被7，然后采用95℃进行48h蒸汽养护，可以使材料强度和得到充分发展，并可解决UHPC材料后期的收缩、徐变等问题，在其它实施例中，根据实际需求，也可以采用90℃~95℃进行任意时间的蒸汽养护。

S53：对UHPC箱梁12的端部进行凿毛处理。

由于钢内芯-UHPC组合箱梁分节段预制，对UHPC箱梁12端部接缝位置处的UHPC进行凿毛，可以改善接缝受力性能。

S6：将浇筑完成的预制箱梁1端部安装于钢导梁51后向前顶推，将下一节预制箱梁1的钢内芯11与浇筑完成的预制箱梁1的钢内芯11焊接，对下一节预制箱梁执行步骤S2-S5。

当一节预制箱梁1制成后通过顶推控制系统驱动钢导梁51带动制成的预制箱梁1前进，然后在预制箱梁节段施工平台4上执行步骤S2-S5进行下一节预制箱梁1的制作，并将两节预制箱梁1连接。

S7：重复步骤S5，直至全桥顶推到位。

本实施例的钢内芯-UHPC组合箱梁的标准化施工方法中，针对UHPC的腹板钢筋和顶板钢筋的绑扎，可借助钢内芯11外表面的栓钉111进行定位和固定，有利于提高预制箱梁1钢筋笼的施工质量和施工速度；预制箱梁1浇筑时无需搭安装内模，仅需要安装底模板2和侧模板3，简化了模板工程；针对UHPC的浇筑，提出先从一侧侧模板3浇筑、待UHPC浆体涌上另一侧侧模板3至预设高度后，再从两侧侧模板3同时浇筑，可有效保证预制箱梁1薄壁板件的浇筑密实性要求，提高薄壁预制箱梁1的浇筑质量；本实施例将钢内芯-UHPC组合箱梁标准节段预制与顶推施工工序有效衔接，在充分保证施工质量的同时，可最大程度发挥钢内芯-UHPC组合箱梁在施工层面的内在优势，提高桥梁质量的施工效率；本实施例可以免除常规混凝土箱梁顶推时采用的临时墩和临时预应力拉索，实现混凝土箱梁顶推跨径向60m~100m的跨越。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。