阅读说明：本技术 一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系及施工工艺 (A kind of prestressed high-strength regenerative mixed Continuous Rigid-Frame Bridge system and construction technology ) 是由 宋杰 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系,包括桥梁本体和预应力系统,所述桥梁本体包括桩基、承台、桥墩和主梁,所述桩基顶部浇筑有承台,所述承台顶部浇筑有桥墩,所述桥墩顶部浇筑有主梁,所述桥墩与所述承台内部交替充填有废旧低等级混凝土和新制高等级混凝土,所述桥墩与所述承台之间通过所述预应力系统固定连接,所述桥墩与所述主梁之间通过所述预应力系统固定连接；本发明通过有效利用再生混凝土,取消桥梁支座,优化结构整体设计,进而提升结构受力性能、减少材料用量、降低建设成本,以实现高效节能、先进环保的技术目标。(The invention discloses a kind of prestressed high-strength regenerative mixed Continuous Rigid-Frame Bridge systems, including bridge ontology and pre-stress system, the bridge ontology includes pile foundation, cushion cap, bridge pier and girder, cushion cap has been poured at the top of the pile foundation, bridge pier has been poured at the top of the cushion cap, the pier coping portion has poured girder, replace inside the bridge pier and the cushion cap and is filled with waste and old inferior grade concrete and the high-grade concrete of brand-new, it is fixedly connected between the bridge pier and the cushion cap by the pre-stress system, it is fixedly connected between the bridge pier and the girder by the pre-stress system；The present invention by effective use regeneration concrete, cancel bridge pad, optimize structure whole design, and then lift structure stress performance, reduce material utilization amount, reducing the construction costs, to realize the technical goal of energy-efficient, advanced environmental protection.)

一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系及施工工艺

技术领域

本发明涉及交通基础设施产业废旧混凝土循环利用技术领域，具体为一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系及施工工艺。

背景技术

随着中国经济的持续快速发展，城市化和工业化进程不断加快，而在传统的交通基础设施产业中，粗犷设计和野蛮施工长期而大量地存在，消耗了大量社会资源与能源。同时，建(构)筑物拆除、路面返修、混凝土生产、工程施工或者其他状况下产生的废旧混凝土逐年增加且不能有效利用，对生态环境造成了破坏。

结合当前低碳环保理念，能将废弃混凝土变废为宝成为了工程领域的新趋势。本项目旨在传统的交通基础设施产业，在高速公路、高速铁路、城市轨道交通及市政交通等领域桥梁工程的建设中，大力发展高效节能、再生环保的先进设计与建造理念——“预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系”。连续刚构体系桥梁因其受力性能效率高、耐久性好、经济性好等特点，越来越受到国内外行业内人士的重视，通过与废旧混凝土的有机结合，进一步降低桥梁工程建设成本，体现再生环保理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系及施工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系，包括桥梁本体和预应力系统，所述桥梁本体包括桩基、承台、桥墩和主梁，所述桩基顶部浇筑有承台，所述承台顶部浇筑有桥墩，所述桥墩顶部浇筑有主梁，所述桥墩与所述承台内部交替充填有废旧低等级混凝土和新制高等级混凝土，所述桥墩与所述主梁之间通过所述预应力系统固定连接，所述承台与所述主梁之间通过所述预应力系统固定连接。

其中，所述废旧低等级混凝土为废弃建筑物、构筑物、桥梁和道路拆除并去除全部或部分钢筋之后的废旧混凝土块。

其中，所述新制高等级混凝土为天然骨料混凝土或再生骨料混凝土，且所述新制高等级混凝土抗压强度大于50Mpa。

其中，所述预应力系统包括预应力张拉端钢盖板、预应力锚固端钢盖板、预应力张拉端剪力板、预应力锚固端剪力板、预应力端头螺旋钢筋、预应力张拉端锚具、预应力锚固端锚具、预应力钢绞线定位装置、预应力钢绞线波纹管和预应力钢绞线。

其中，所述预应力张拉端钢盖板设置在所述主梁顶部的桥墩与所述主梁相接处，所述预应力张拉端剪力板底部用于加固所述预应力张拉端钢盖板与所述主梁之间的连接。

其中，所述预应力锚固端钢盖板设置在所述承台底部，所述预应力锚固端剪力板用于加固所述预应力锚固端钢盖板与所述承台底部之间的连接。

其中，所述预应力张拉端锚具设置在所述预应力张拉端钢盖板下表面的中心处，所述预应力锚固端锚具设置在所述预应力锚固端钢盖板上表面的中心处，所述预应力张拉端锚具底部与所述预应力锚固端锚具顶部均设置有预应力端头螺旋钢筋。

其中，所述预应力钢绞线波纹管设置在所述桥墩与所述承台的内部，且所述预应力钢绞线波纹管掩埋在所述废旧低等级混凝土与所述新制高等级混凝土内部，所述预应力钢绞线插接在所述预应力钢绞线波纹管内部，所述预应力钢绞线顶部的张拉端锚固在所述预应力张拉端钢盖板的凹槽中，所述预应力钢绞线底部的锚固端锚固在所述预应力锚固端钢盖板的凹槽中。

其中，所述预应力钢绞线波纹管采用金属或塑料波纹管，所述预应力钢绞线采用抗拉标准强度1670/1860Mpa的预应力7φ5钢绞线。

其中，所述预应力钢绞线定位装置设置有两个，两个所述预应力钢绞线定位装置均匀设置在所述预应力钢绞线波纹管之间。

一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系的施工工艺，包括以下步骤：

S1、桩基施工：按照常规桩基施工方法施工，基本流程包括平整场地、桩位放样、钻机就位、钻进过程、桩基成孔、钢筋笼安装、清孔、导管水密性试验、安装导管、混凝土灌注、养生、桩头开挖凿除和桩头验桩；

S2、再生混凝土承台施工及竖向预应力埋设：再生混凝土承台施工基本按照承台基坑开挖、钢筋笼制作及安装、混凝土浇筑及养生步骤进行，钢筋笼制作及安装环节，要将预应力锚固端钢盖板、预应力锚固端剪力板、预应力锚固端锚具预先安装到位，混凝土浇筑及养生环节，首先，要在承台底部预应力锚固端钢盖板之上灌入约2cm厚度的新制高等级混凝土，其次，将充分湿润过的废旧低等级混凝土灌入承台内部，按照新制高等级混凝土与废旧低等级混凝土体积1：1比例交替进行浇筑振捣，直至浇筑至承台顶部位置，要确保新制高等级混凝土与废旧低等级混凝土均匀混合为一体；

S3、再生混凝土桥墩及墩梁相接处施工：再生混凝土桥墩及墩梁相接处施工基本按照模板制作与安装、钢筋笼制作及安装、混凝土浇筑及养生步骤进行，钢筋笼制作及安装环节，要将竖向预应力系统各部件均安装到位，具体包括预应力张拉端钢盖板、预应力锚固端钢盖板、预应力张拉端剪力板、预应力锚固端剪力板、预应力端头螺旋钢筋、预应力张拉端锚具、预应力锚固端锚具、预应力钢绞线定位装置、预应力钢绞线波纹管和预应力钢绞线，混凝土浇筑及养生环节，将充分湿润过的废旧低等级混凝土灌入桥墩内部，按照新制高等级混凝土与废旧低等级混凝土体积1：1比例交替进行浇筑振捣，直至浇筑至桥墩与主梁相接处主梁顶部位置，要确保新制高等级混凝土与废旧低等级混凝土均匀混合为一体；

S4、竖向预应力张拉施工：竖向预应力按照预张拉和终张拉两个阶段进行，预张拉应在再生混凝土强度达到设计值的60％时进行，预张拉控制力为781.2Mpa，终张拉在再生混凝土强度达到设计值的95％及弹性模量达到设计值的90％后进行，终张拉控制力为1302Mpa，预张拉时，应拆除桥墩及承台模板，不应对桥墩及承台压缩造成阻碍，预应力钢束在使用前必须作张拉、锚固试验，根据实测管道摩阻系数及偏差系数、实测锚口及喇叭口摩阻损失实测情况，调整张拉控制应力，以保证预施应力准确；

S5、主梁施工：待再生混凝土桥墩及墩梁相接处施工且竖向预应力张拉完成后，连续刚构其余主梁段按照常规施工方法执行即可，如支架现浇或悬臂浇筑法等，从而完成连续刚构桥梁体系施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明先通过通过废旧低等级混凝土与新制高等级混凝土混合使用，简化了废旧混凝土循环利用时的破碎、筛分、净化等处理过程，更加有效利用废旧混凝土，降低工程建设成本。

2、本发明所涉及的桥墩及承台均通过竖向预应力系统与主梁固接，上、下部结构协同作用，极大地提升了桥墩、承台和主梁整体抗弯和抗扭刚度，使结构各部分的抗力得到均匀而充分的发挥，主梁的顺桥向抗弯刚度增大，跨越能力增强，材料得到充分利用，从而节省了大量建筑材料。

3、本发明不需要使用支座，无支座连续刚构桥梁体系免除了桥梁运营后期大量支座检测及维养工作，节约了支座安装与桥梁维养费用，延长桥梁整体维养周期。

4、本发明通过有效利用再生混凝土，取消桥梁支座，优化结构整体设计，进而提升结构受力性能、减少材料用量、降低建设成本，以实现高效节能、先进环保的技术目标。

附图说明

图1为本发明整体主视结构示意图；

图2为本发明桥墩及承台主视结构示意图；

图3为本发明桥墩及承台预应力系统主视结构示意图；

图4为本发明桥墩及承台预应力系统侧视结构示意图；

图5为本发明预应力系统主视结构示意图；

图6为图5中A部放大结构示意图；

图7为本发明预应力张拉端钢盖板主视结构示意图；

图8为图5中B部放大结构示意图；

图9为本发明预应力锚固端钢盖板主视结构示意图。

图1-9中：100-桥梁本体；110-桩基；120-承台；130-桥墩；131-废旧低等级混凝土；132-新制高等级混凝土；140-主梁；200-预应力系统；201-预应力张拉端钢盖板；202-预应力锚固端钢盖板；203-预应力张拉端剪力板；204-预应力锚固端剪力板；205-预应力端头螺旋钢筋；206-预应力张拉端锚具；207-预应力锚固端锚具；208-预应力钢绞线定位装置；209-预应力钢绞线波纹管；210-预应力钢绞线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例，请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系，包括桥梁本体100和预应力系统200，所述桥梁本体100包括桩基110、承台120、桥墩130和主梁140，所述桩基110顶部浇筑有承台120，所述承台120顶部浇筑有桥墩130，所述桥墩130顶部浇筑有主梁140，所述桥墩130与所述承台120内部交替充填有废旧低等级混凝土131和新制高等级混凝土132，所述桥墩130与所述主梁140之间通过所述预应力系统200固定连接，所述承台120与所述主梁140之间通过所述预应力系统200固定连接。

其中，所述废旧低等级混凝土131为废弃建筑物、构筑物、桥梁和道路拆除并去除全部或部分钢筋之后的废旧混凝土块。

其中，所述新制高等级混凝土132为天然骨料混凝土或再生骨料混凝土，且所述新制高等级混凝土132抗压强度大于50Mpa。

其中，所述预应力系统200包括预应力张拉端钢盖板201、预应力锚固端钢盖板202、预应力张拉端剪力板203、预应力锚固端剪力板204、预应力端头螺旋钢筋205、预应力张拉端锚具206、预应力锚固端锚具207、预应力钢绞线定位装置208、预应力钢绞线波纹管209和预应力钢绞线210。

其中，所述预应力张拉端钢盖板201设置在所述主梁140顶部的桥墩130与所述主梁140相接处，所述预应力张拉端剪力板203底部用于加固所述预应力张拉端钢盖板201与所述主梁140之间的连接。

其中，所述预应力锚固端钢盖板202设置在所述承台120底部，所述预应力锚固端剪力板204用于加固所述预应力锚固端钢盖板202与所述承台120底部之间的连接。

其中，所述预应力张拉端锚具206设置在所述预应力张拉端钢盖板201下表面的中心处，所述预应力锚固端锚具207设置在所述预应力锚固端钢盖板202上表面的中心处，所述预应力张拉端锚具206底部与所述预应力锚固端锚具207顶部均设置有预应力端头螺旋钢筋205。

其中，所述预应力钢绞线波纹管209设置在所述桥墩130与所述承台120的内部，且所述预应力钢绞线波纹管209掩埋在所述废旧低等级混凝土131与所述新制高等级混凝土132内部，所述预应力钢绞线210插接在所述预应力钢绞线波纹管209内部，所述预应力钢绞线210顶部的张拉端锚固在所述预应力张拉端钢盖板201的凹槽中，所述预应力钢绞线210底部的锚固端锚固在所述预应力锚固端钢盖板202的凹槽中。

其中，所述预应力钢绞线波纹管209采用金属或塑料波纹管，所述预应力钢绞线210采用抗拉标准强度1670/1860Mpa的预应力7φ5钢绞线。

其中，所述预应力钢绞线定位装置208设置有两个，两个所述预应力钢绞线定位装置208均匀设置在所述预应力钢绞线波纹管209之间。

其中，本实施例所述预应力高强再生连续刚构桥梁体系，桥跨布置为3×30m连续刚构，主梁140梁高2.0m，桥宽9.0m；采用双薄壁桥墩130，墩高12m，墩宽2.4～2.6m，墩壁厚度0.7m；承台120顺桥向×横桥向×厚度尺寸为6.5×6.0×2.0m，桩径1.5m。

其中，连续刚构桥梁的桥墩130及承台120桩身内部按照质量比1:1交替浇筑强度等级60Mpa的新制高等级混凝土132和强度等级20Mpa的废旧低等级混凝土131，混合后的抗压强度实测均值为38.04Mpa，新制高等级混凝土132为天然骨料混凝土，废旧低等级混凝土131为一座废旧桥梁拆除并去除钢筋之后的废旧混凝土块体，废旧低等级混凝土131特征尺寸为6～10cm。

连续刚构桥梁桥墩及承台竖向预应力系统中预应力钢绞线210，采用抗拉标准强度为1860Mpa且15根7φ5为一束的预应力钢绞线，桩柱废旧低等级混凝土131和新制高等级混凝土132交替浇筑过程中，为保持好预应力钢绞线210的线形，且避免混凝土浇筑和振捣过程中预应力钢绞线210的表面损伤，预应力钢绞线210外侧包裹内径10cm的预应力钢绞线波纹管209。

连续刚构桥梁桥墩130及承台120废旧低等级混凝土131和新制高等级混凝土132交替浇筑过程中，通过预应力钢绞线定位装置208与桥墩130纵向主受力钢筋点焊，有效固定预应力钢绞线210在桥墩130及承台120内部的走向，避免预应力钢绞线210线形偏移过大，预应力张拉端锚具206采用OVM M15-15圆型锚具，预应力锚固端锚具207采用OVM M15-15P圆P型锚具，为避免预应力张拉锚固过程中承台120底部及主梁140顶部预应力钢束两端头混凝土局部崩裂，预应力张拉端锚具206和预应力锚固端锚具207下均设置直径12mm的预应力端头螺旋钢筋205。

其中，再生混合连续刚构主梁140顶部和承台120底部预应力端头分别设置预应力张拉端钢盖板201和预应力锚固端钢盖板202，预应力张拉端钢盖板201和预应力锚固端钢盖板202均采用Q235钢材，直径100cm，厚度为16cm，并且预应力张拉端钢盖板201和预应力锚固端钢盖板202的中心处均开设有凹槽，凹槽用于预应力张拉或锚固支撑，避免预应力张拉过程中端头混凝土局部承压不足导致混凝土崩裂，预应力张拉端钢盖板201下表面设置有预应力张拉端剪力板203，预应力张拉端剪力板203底部加强预应力张拉端钢盖板201与主梁140顶部混凝土的结合，预应力锚固端钢盖板202上表面设置有预应力锚固端剪力板204，预应力锚固端剪力板204用于加强预应力锚固端钢盖板202与承台120底部混凝土的结合。

进一步地，本预应力高强再生混合连续刚构桥梁的具体施工方法可概括为如下基本流程：桩基110施工→再生混凝土承台120施工及竖向预应力埋设→再生混凝土桥墩130及墩梁相接处施工→竖向预应力张拉施工→主梁140施工。

一种预应力高强再生混合连续刚构桥梁体系的施工工艺，包括以下步骤：

S1、桩基110施工：按照常规桩基110施工方法施工，基本流程包括平整场地、桩位放样、钻机就位、钻进过程、桩基成孔、钢筋笼安装、清孔、导管水密性试验、安装导管、混凝土灌注、养生、桩头开挖凿除和桩头验桩；

S2、再生混凝土承台120施工及竖向预应力埋设：再生混凝土承台120施工基本按照承台120基坑开挖、钢筋笼制作及安装、混凝土浇筑及养生步骤进行，钢筋笼制作及安装环节，要将预应力锚固端钢盖板202、预应力锚固端剪力板204、预应力锚固端锚具207预先安装到位，混凝土浇筑及养生环节，首先，要在承台120底部预应力锚固端钢盖板202之上灌入约2cm厚度的新制高等级混凝土132，其次，将充分湿润过的废旧低等级混凝土131灌入承台120内部，按照新制高等级混凝土132与废旧低等级混凝土131体积1：1比例交替进行浇筑振捣，直至浇筑至承台120顶部位置，要确保新制高等级混凝土132与废旧低等级混凝土131均匀混合为一体；

S3、再生混凝土桥墩130及墩梁相接处施工：再生混凝土桥墩130及墩梁相接处施工基本按照模板制作与安装、钢筋笼制作及安装、混凝土浇筑及养生步骤进行，钢筋笼制作及安装环节，要将竖向预应力系统200各部件均安装到位，具体包括预应力张拉端钢盖板201、预应力锚固端钢盖板202、预应力张拉端剪力板203、预应力锚固端剪力板204、预应力端头螺旋钢筋205、预应力张拉端锚具206、预应力锚固端锚具207、预应力钢绞线定位装置208、预应力钢绞线波纹管209和预应力钢绞线210，混凝土浇筑及养生环节，将充分湿润过的废旧低等级混凝土131灌入桥墩130内部，按照新制高等级混凝土132与废旧低等级混凝土131体积1：1比例交替进行浇筑振捣，直至浇筑至桥墩130与主梁140相接处主梁140顶部位置，要确保新制高等级混凝土132与废旧低等级混凝土131均匀混合为一体；

S4、竖向预应力张拉施工：竖向预应力按照预张拉和终张拉两个阶段进行，预张拉应在再生混凝土强度达到设计值的60％时进行，预张拉控制力为781.2Mpa，终张拉在再生混凝土强度达到设计值的95％及弹性模量达到设计值的90％后进行，终张拉控制力为1302Mpa，预张拉时，应拆除桥墩130及承台120模板，不应对桥墩130及承台120压缩造成阻碍，预应力钢束在使用前必须作张拉、锚固试验，根据实测管道摩阻系数及偏差系数、实测锚口及喇叭口摩阻损失实测情况，调整张拉控制应力，以保证预施应力准确；

S5、主梁140施工：待再生混凝土桥墩130及墩梁相接处施工且竖向预应力张拉完成后，连续刚构其余主梁140段按照常规施工方法执行即可，如支架现浇或悬臂浇筑法等，从而完成连续刚构桥梁体系施工。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。