首先,结合图1至图4,介绍一下《预应力钢-混凝土组合桥梁制造方法》基于的建筑理论。影响线及最不利活荷载位置的计算都是该领域技术人员所熟知的知识,该发明的创新之处就在于利用影响线及最不利活荷载位置,准确地、定量地加载预压配重。
如图1所示,为五跨连续梁的活荷载布置图,由图可知,本跨布置活荷载,隔跨布置活荷载,可得到某跨跨内最大正弯矩值;在支点左右两跨布置活荷载,然后隔跨布置活荷载,可得到某支点最大负弯矩值,如在最后两组布置中,支点B中产生了最大负弯矩MB,并产生相应的左剪力VBl、右剪力VBr;支点C中产生了最大负弯矩MC,并产生相应的左剪力VCl、右剪力VCr。
影响线描述了单位移动荷载作用下某一量值(影响量)的变化规律,当有移动荷载组(活荷载)或使由可任意间断布置的分布荷载作用时,上述量值可以利用影响线根据叠加原理求得。如图2所示,根据叠加原理,将支点负弯矩MB影响线与支点负弯矩MC影响线进行叠加,即△AB △AB’,△BC △BC’,△CD △CD’,得到支点负弯矩MB C影响线,支点负弯矩MB C影响线可找出更准确的最不利活荷载位置。
如图3所示,根据图2的支点负弯矩MB C影响线,找出最不利活荷载位置及计算出该位置的活荷载的大小,然后根据最不利活荷载位置在正弯矩区进行预压配重,预压配重的大小与相应位置的活荷载的大小相等。
如图4所示,为图3加载了预压配重后的效应图,支点获得了正弯矩,钢梁上的混凝土获得了压应力。
该实施例就是在上述加载原理的基础上,在施工时,赋予钢-混凝土组合桥梁预应力。施工方法的理论基础为以下三点:
1、加载原理:根据支点负弯矩影响线,按照活荷载最不利位置,准确、定量的施加配重、成桥后撤去配重,达到使桥梁储备足能够抵消活载的预荷载的目的。
2、加载方法:计算出单位荷载对多个支点负弯矩的影响线,根据叠加原理进一步得出活载对该量值的影响,然后按算出的影响值加载配重。
3、利用钢梁的弯曲还原原理,首先浇注正弯矩区的混凝土桥面板,待硬化后根据影响线加载配重,然后浇注负弯矩区的混凝土桥面板,待硬化后撤去配重。根据弯曲还原原理,支点获得了正弯矩,顶板上的混凝土获得了压应力,达到了弯矩调幅的目的。
结合图5至图9,具体的施工方法包括以下步骤:
第一期:首先加工钢梁组件,在钢梁组件的顶部连接件2,在钢梁组件的底板布置纵肋3,如图5所示,架设桥墩,并在桥墩上分段安装钢梁组件,多个钢梁组件合拢并焊接后形成钢梁1,该实施例为三跨连续梁,所述桥墩作为钢梁1的支点,分别有支点A、支点B、支点C、支点D;
钢梁1顶部的连接件2包括刚性组合连接件、非组合连接件(也可以是柔性组合连接件)、弹性组合连接件,安装在钢梁的正弯矩区的钢梁组件采用刚性组合连接件,安装在负弯矩区7的钢梁组件采用非组合连接件,位于正弯矩区的钢梁组件与位于负弯矩区7的钢梁组件的交界区域采用弹性组合连接件,即在不同的区域使用不同种类的连接件;
计算出各支点负弯矩影响线,并根据支点负弯矩影响线,计算出最不利活荷载位置及位于该位置的活荷载的大小。
第二期:如图6所示,在钢梁1的正弯矩区浇筑正弯矩区混凝土4,并在钢梁1上预留负弯矩区7,同时,对正弯矩区混凝土4进行振捣、养护。
第三期:如图7所示,待正弯矩区混凝土4达到90%以上强度后,按照最不利活荷载位置及位于该位置的活荷载的大小,在正弯矩区混凝土4上布置预压配重5,预压配重5的位置为最不利活荷载位置,且预压配重5的大小与位于最不利活荷载位置的活荷载相等。
第四期:如图8所示,根据各支点负弯矩的大小,按绝对值由小到大的顺序,在负弯矩区7浇筑钢纤维膨胀混凝土6,同时,对钢纤维膨胀混凝土6进行振捣、养护,对两次浇筑的混凝土结合部位进行表面清洁处理,以保证二者的紧密结合。
第五期:如图9所示,待钢纤维膨胀混凝土6达到90%以上强度后,拆除预压配重5,然后对桥面铺装,及附属设施的施工。