本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种装配式组合结构桥梁及施工方法。
背景技术：
中小跨径桥梁是指单孔跨径介于5～40m的桥梁，在高速公路、国省干道、市政工程的桥梁建设中都占有较大的比例。
传统的中小跨径桥梁一般是混凝土梁桥，虽然设计和施工技术成熟、造价低，但也存在施工周期长、自重大等缺点；钢梁桥可以大大缩短工期、降低自重，但造价偏高，往往很难得到广泛的应用。组合梁结构中主梁用钢材，桥面板用混凝土，使钢材受拉和混凝土受压，充分发挥了两种材料的特性，结合了两种桥梁的优点。近年来钢主梁和混凝土桥面板组合梁结构在中小跨径桥梁中得到了很大的发展。但是，常规钢板组合桥梁施工时，主要有以下几方面缺点：1、钢主梁存在大量现场焊接的工序，施工繁琐，焊接质量控制难度大；热轧型钢虽然性能好、单价低，但热轧型钢受到生产工艺限制，梁高和尺寸受限，一般不会作为桥梁结构的主要承力构件；2、桥面板采用混凝土材料，为满足受力需求，一般需采用25cm以上的板厚，自重较大，导致梁高较高(高跨比一般为1/18～1/25)、钢材及桥梁下部结构材料用量较大；3、上部混凝土结构存在大量现浇湿接缝，现场工作量较大，质量不易控制，是结构的薄弱点，且为满足混凝土龄期要求，工期较长，极大地限制了桥梁的快速化施工；4、混凝土桥面板的连接部位不可拆卸，无法进行检修和二次利用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工业化程度高、自重轻、可快速架设安装、可拆卸检修的装配式组合结构桥梁。
本发明进一步提供一种上述装配式组合结构桥梁的施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种装配式组合结构桥梁，包括至少两片钢主梁和至少两块预制桥面板，所述预制桥面板包括两块与钢主梁垂直的框架钢板、位于两块框架钢板之间的混凝土主体、以及两块连接板，两块所述框架钢板之间固设有至少两块与钢主梁平行的下连接钢板，所述混凝土主体铺设于所述下连接钢板上，所述下连接钢板上侧和所述框架钢板内侧均固设有用来连接所述混凝土主体的剪力件，两块所述连接板分设于两块所述框架钢板的外侧，连接板与同侧的框架钢板之间固设有多块拉板，相邻两块所述预制桥面板的连接板之间通过高强螺栓固定连接，各所述下连接钢板下侧固设有高强螺栓并通过高强螺栓与各所述钢主梁一一对应固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述预制桥面板还包括顶板，所述顶板固设于所述框架钢板、连接板和拉板上，顶板的上表面与所述混凝土主体的上表面平齐。
作为上述技术方案的进一步改进：所述剪力件与所述框架钢板焊接，所述拉板与所述连接板和框架钢板焊接，所述顶板与所述框架钢板、连接板和拉板焊接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述混凝土主体为uhpc主体。
作为上述技术方案的进一步改进：所述剪力件和所述高强螺栓均设有多排、且排与排之间相互错开。
作为上述技术方案的进一步改进：所述钢主梁上供所述高强螺栓穿过的孔与高强螺栓之间具有间隙。
作为上述技术方案的进一步改进：所述钢主梁为热轧形钢，钢主梁包括多个节段，相邻节段之间通过拼接钢板和高强螺栓固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述钢主梁为h型截面梁，每孔所述钢主梁包括三个节段且中间节段的翼缘厚度大于两端节段的翼缘厚度，边跨中间节段的翼缘厚度与中跨中间节段的翼缘厚度相同，边跨两端节段的翼缘厚度大于中跨两端节段的翼缘厚度。
作为上述技术方案的进一步改进：相邻两片所述钢主梁之间设有钢横梁，所述钢主梁上设有竖向加劲板和水平加劲板，所述竖向加劲板和水平加劲板均通过拼接钢板和高强螺栓与所述钢横梁固定连接。
一种上述组合结构桥梁的施工方法，包括以下步骤：
s1：工厂预制钢主梁节段、钢横梁和预制桥面板；
s2：将钢主梁运输至施工现场，在地面完成每孔钢主梁的拼接，通过吊车整孔吊装钢主梁，待一孔钢主梁全部吊装到位后，安装钢横梁；
s3：逐孔施工，然后进行钢主梁纵向连接；
s4：将预制桥面板运输至施工现场，通过吊车整块吊装使下连接钢板下侧的高强螺栓穿过钢主梁上的预设孔位，实现初步定位；
s5：各孔预制桥面板全部吊装到位后，将纵向相邻的预制桥面板顶紧，然后通过高强螺栓将连接板连接紧固形成整体，每孔施工完成后，将相邻两跨间的预制桥面板也同步连接；
s6：将预制桥面板与钢主梁连接紧固形成整体结构。
与现有技术相比，本发明装配式组合结构桥梁的优点在于：
1)全结构均为工厂预制，现场无焊接施工，钢主梁可以采用工厂化热轧h型钢，质量好、单价低；混凝土主体工厂程序化浇筑、振捣、蒸养，出厂尺寸标准，强度统一，结构质量可控性极佳。
2)钢主梁横向间距在2.8m左右，采用uhpc(超高性能混凝土)桥面板，厚度仅需14cm即可满足强度、刚度的设计要求，无需桥面横向预应力，构造简单可靠；且相比于普通混凝土材料，极大的降低了板厚，减轻了40％的自重；桥面板采用uhpc后大幅减轻桥梁结构自重，热轧h型钢可以作为主梁承受主要荷载。
3)全桥上部结构轻质、高强，组合受力能力强，高跨比由1/18～1/25降低到1/30，可以降低线位，减少桥梁长度，对桥下净空的适应能力强，优势明显。
4)轻质小型化、无封闭化地设计，无人员到达的困难，运营期检修方便，桥梁养护、定期检查计划易制定。
5)全结构螺栓连接，为运营期间的构件维修、更换提供了方便，且在后期特殊情况下，可以实现桥梁的拆除、回收、再利用，全寿命周期经济性好。
本发明装配式组合结构桥梁的施工方法的优点在于：
1)单孔单根钢主梁一般重7t、单块预制桥面板24t(30m预制小箱梁一般重115t)，结构总体质量远低于常规形式，按照目前常规吊车的吊装能力可以满足安装要求，最大程度利用常规设备，节约投资。
2)吊车施工可以做到即停即走，对场地的占用和影响小，本方案十分适合针对现有城市道路的高架扩容工程。
3)全结构在施工现场仅需使用高强螺栓进行拼接，现场施工无剪力钉、无钢结构焊接，无混凝土现浇，无uhpc蒸养等工序，施工十分快速，且质量统一、可控。
附图说明
图1是本发明装配式组合结构桥梁的立体结构示意图。
图2是本发明中的预制桥面板的立体结构示意图。
图3是图2的局部放大图。
图4本发明中的预制桥面板去除混凝土主体后的立体结构示意图。
图5是图4的局部放大图。
图6是本发明中的钢主梁的立体结构示意图。
图7是本发明中的钢横梁的立体结构示意图。
图8是利用千斤顶顶紧预制桥面板的结构示意图。
图中各标号表示：1、钢主梁；11、竖向加劲板；12、水平加劲板；2、预制桥面板；21、混凝土主体；22、下连接钢板；23、框架钢板；24、剪力件；25、高强螺栓；26、连接板；27、拉板；28、顶板；3、钢横梁。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图8所示，钢主梁1为热轧型钢h形断面，性能好、单价低，本实施例以一孔30m标准跨径为例，单孔钢主梁1分为3段，采用不同板厚，在满足受力要求的前提下，进一步减轻钢主梁1的自重，钢主梁1包括腹板、上翼缘板、下翼缘板、竖向加劲肋和水平加劲肋12，中跨、边跨构成钢主梁1的板件尺寸不同。中跨钢主梁1的梁高900mm，腹板厚16mm；中间节段上下翼缘宽300mm，厚度32mm；两端节段上下翼缘宽300mm，厚度18mm；
竖向加劲肋11宽120mm，厚11mm，水平加劲肋12宽120mm，厚9mm，纵桥向间距位7.5m；边跨钢主梁1的梁高900mm，腹板厚16mm；中间节段上下翼缘宽300mm，厚度32mm；两端节段上下翼缘宽300mm，厚度26mm；竖向加劲肋11宽120mm，厚11mm，水平加劲肋12宽120mm，厚9mm，纵桥向间距也为7.5m；
钢主梁1节段腹板端部预留有
钢主梁1的横向间距为2.8m，中间采用工字型截面的钢横梁3连接，钢横梁3纵向间距7.5m(也即与钢主梁1上的加劲肋对应)；钢横梁3采用规范尺寸，进一步细分为中横梁与墩顶横梁，中横梁梁高350mm，腹板厚度9mm，翼缘宽度250，厚度14mm；墩顶横梁梁高500mm，腹板厚度11mm，翼缘宽度300，厚度18mm。
单块预制桥面板2纵桥向长3.0m，横桥向长15.5m，板厚14cm，单块吊重23t。桥面板预制结构包括uhpc主体以及钢板连接框架。
桥面板钢连接结构主要由连接钢板26、框架钢板23、拉板27、顶板28、下连接钢板22构成。连接钢板26、框架钢板23、拉板27、顶板28、下连接钢板22均采用工厂预制焊接方式连接在一起，其中，连接钢板26为纵向相邻两预制桥面板2的对接板，厚度为10mm，预留有供桥面连接使用的螺栓孔位；框架钢板23为与uhpc主体连接板，厚度14mm，与uhpc连接的侧面焊接有
顶紧工序采用千斤顶，包括千斤主体结构、定位钢板和支撑钢板组成，其中定位钢板预留有螺栓孔，孔径及间距与钢主梁1的上翼缘预留孔相同，便于将千斤顶固定在钢主梁1上。
本实施实例的施工方法，首先于工厂预制钢主梁1节段与预制桥面板2，并运输至施工现场。施工时，首先在现场完成每孔钢梁的拼接，随后吊装钢梁到位，连接钢横梁3；待钢梁全部就位后，利用吊车将预制桥面板2吊至安装位置上方，使下连接板22下部的预留螺栓穿过钢主梁1上翼缘对应螺栓孔；每孔预制桥面板2吊装到位后顶紧并栓接该孔预制桥面板2；预制桥面板2全部连接后，栓接预制桥面2及钢主梁1，具体为下连接板22与钢主梁1的上翼缘，完成整体结构。
该用于装配式型组合结构桥梁的具体施工方法如下：
一方面，由型钢制造厂加工制造型钢主梁节段(本实施例共三种节段)，节段完成后，在工厂完成每节主梁的开孔，加劲肋的制造、开孔及剪力钉焊接，完成后运输至施工现场，并在现场完成每孔钢主梁的螺栓拼接。
利用吊车逐孔吊装钢梁，每孔6片钢梁，梁间距2.8m。6片钢梁到达预定位置后，连接钢横梁3：先栓接墩顶横梁，再安装中横梁。
逐孔完成上述步骤，并通过拼接钢板初步连接纵向相邻的两孔钢梁(也即此时螺栓不拧紧)，直至钢梁全部到位连接完毕。
另一方面，由钢加工厂预制桥面板2的钢连接框架的各个板件、剪力钉，并完成焊接工作，将钢连接框架运至专门的桥面板生产基地，完成uhpc的浇筑、振捣、蒸养工作，桥面板成型后运抵至施工现场。
利用吊车将预制桥面板2逐片吊装至安装位置，使下部螺栓穿过钢主梁1上翼缘孔洞，并拧上高强螺栓(预紧)；每孔桥面板吊装完成后，安装千斤顶并顶紧桥面板，消除块预制桥面板2纵向间隙；随后利用高强螺栓栓接相邻桥面板(完全拧紧)，直至桥面全部安装到位并连接。
钢主梁1、预制桥面板3全部安装完毕后，拧紧钢梁节段之间的连接螺栓、预制桥面板2与钢主梁1之间的连接螺栓，形成整体结构。
最后完成桥面附属设施的施工。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
1.一种装配式组合结构桥梁，其特征在于：包括至少两片钢主梁(1)和至少两块预制桥面板(2)，所述预制桥面板(2)包括两块与钢主梁(1)垂直的框架钢板(23)、位于两块框架钢板(23)之间的混凝土主体(21)、以及两块连接板(26)，两块所述框架钢板(23)之间固设有至少两块与钢主梁(1)平行的下连接钢板(22)，所述混凝土主体(21)铺设于所述下连接钢板(22)上，所述下连接钢板(22)上侧和所述框架钢板(23)内侧均固设有用来连接所述混凝土主体(21)的剪力件(24)，两块所述连接板(26)分设于两块所述框架钢板(23)的外侧，连接板(26)与同侧的框架钢板(23)之间固设有多块拉板(27)，相邻两块所述预制桥面板(2)的连接板(26)之间通过高强螺栓(25)固定连接，各所述下连接钢板(22)下侧固设有高强螺栓(25)并通过高强螺栓(25)与各所述钢主梁(1)一一对应固定连接。
2.根据权利要求1所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述预制桥面板(2)还包括顶板(28)，所述顶板(28)固设于所述框架钢板(23)、连接板(26)和拉板(27)上，顶板(28)的上表面与所述混凝土主体(21)的上表面平齐。
3.根据权利要求2所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述剪力件(24)与所述框架钢板(23)焊接，所述拉板(27)与所述连接板(26)和框架钢板(23)焊接，所述顶板(28)与所述框架钢板(23)、连接板(26)和拉板(27)焊接。
4.根据权利要求1或2或3所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述混凝土主体(21)为uhpc主体。
5.根据权利要求1或2或3所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述剪力件(24)和所述高强螺栓(25)均设有多排、且排与排之间相互错开。
6.根据权利要求1所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述钢主梁(1)上供所述高强螺栓(25)穿过的孔与高强螺栓(25)之间具有间隙。
7.根据权利要求1所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述钢主梁(1)为热轧形钢，钢主梁(1)包括多个节段，相邻节段之间通过拼接钢板和高强螺栓(25)固定连接。
8.根据权利要求7所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：所述钢主梁(1)为h型截面梁，每孔所述钢主梁(1)包括三个节段且中间节段的翼缘厚度大于两端节段的翼缘厚度，边跨中间节段的翼缘厚度与中跨中间节段的翼缘厚度相同，边跨两端节段的翼缘厚度大于中跨两端节段的翼缘厚度。
9.根据权利要求6或7或8所述的装配式组合结构桥梁，其特征在于：相邻两片所述钢主梁(1)之间设有钢横梁(3)，所述钢主梁(1)上设有竖向加劲板(11)和水平加劲板(12)，所述竖向加劲板(11)和水平加劲板(12)均通过拼接钢板和高强螺栓(25)与所述钢横梁(3)固定连接。
10.一种权利要求1至9中的装配式组合结构桥梁的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1：工厂预制钢主梁(1)节段、钢横梁(3)和预制桥面板(2)；
s2：将钢主梁(1)运输至施工现场，在地面完成每孔钢主梁(1)的拼接，通过吊车整孔吊装钢主梁(1)，待一孔钢主梁(1)全部吊装到位后，安装钢横梁(3)；
s3：逐孔施工，然后进行钢主梁(1)纵向连接；
s4：将预制桥面板(2)运输至施工现场，通过吊车整块吊装使下连接钢板(22)下侧的高强螺栓(25)穿过钢主梁(1)上的预设孔位，实现初步定位；
s5：各孔预制桥面板(2)全部吊装到位后，将纵向相邻的预制桥面板(2)顶紧，然后通过高强螺栓(25)将连接板(26)连接紧固形成整体，每孔施工完成后，将相邻两跨间的预制桥面板(2)也同步连接；
s6：将预制桥面板(2)与钢主梁(1)连接紧固形成整体结构。
技术总结