一种全预制拼装施工波形钢腹板桥异步施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，涉及一种波形腹板桥梁施工方法，尤其涉及一种全预制拼装施工波形钢腹板桥异步施工方法。
背景技术
上世纪末，国内已开始对波形钢腹板梁桥的研究和应用，先后有交通部交通科研设计院、西南交通大学、东南大学、重庆交通大学等单位对钢腹板屈曲强度、方案设计、桥面板有效宽度、剪力连接键等做过研究。2006年，随着山东鄄城黄河主桥、深圳南山大桥等桥梁的设计、施工标志着中国波形钢腹板PC桥进入成规模的工程实用阶段。波形钢腹板以其较好的经济性、低碳、环保、可施工性和方式的多样性等结构优点被用于现代桥梁建设中。
如图1所示，传统的波形钢腹板桥分节段施工，一般为了方便第一节段波形钢腹板的安装，0##块、1##块同时施工。各节段波形钢腹板梁施工顺序：底膜、侧模安装、调整→绑扎底板钢筋(底层)→安装波形钢腹板→绑扎底板、腹板、横隔板钢筋、竖向预应力施工→安装内膜→第一次浇筑混凝土施工→绑扎剩余腹板和横隔板钢筋，预埋体外束管→盘扣支架安装、模板安装→顶板钢筋绑扎、顶板预应力管道安装、挂篮预埋件安装→第二次浇筑混凝土→预应力索安装、张拉→孔道压浆。从以上施工顺序不难看出，传统波形钢腹板桥施工时工作面小，工作时间长，大大增加高空作业的危险；各施工步骤要等上一施工步骤完成后才能进行，大大增加了施工工期。因此有必要设计一种全预制拼装施工波形钢腹板桥异步施工方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的波形钢腹板与顶底板连接方式多为整体现浇及其施工面小、不易施工和施工时间长等问题，提供一种施工工艺简单、成本低、效率高的波全预制拼装施工波形钢腹板桥异步施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用波形钢腹板与预制顶底板工厂加工、现场连接异步施工代替波形钢腹板与顶底板整体现浇施工，具体技术方案如下：
一种全预制拼装施工波形钢腹板桥异步施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、桥墩基础施工，并在桥墩基础上，对桥梁悬臂段分节段施工，并完成0#节段和1#节段现浇施工，对2#节段及后续节段采用预制施工，在1#节段施工过程中预埋预制波形钢腹板至混凝土腹板内，在1#节段顶板和底板的端部预留U形连接钢筋，本发明所用的所有预制波形钢腹板上下两端分别焊接有水平方向的固定钢板，所述固定钢板上开设有预留螺栓孔；
步骤2、制作2#及以后节段的混凝土预制底板和混凝土预制顶板，所述混凝土预制底板上表面和混凝土预制顶板下表面上均预埋有与预制波形钢腹板连接的波形钢腹板凹槽接头，所述波形钢腹板凹槽接头内预埋有与预留螺栓孔配合的锚固螺栓，混凝土预制底板和混凝土预制顶板的两端分别预埋有用于连接的U形连接钢筋；
步骤3、首先吊装N-1#节段的预制波形钢腹板至桥上，然后通过高强螺栓与N-2#节段的预制波形钢腹板临时固定，调整线形，最后进行焊接，形成波形钢腹板间焊接缝，按照该方法安装N-1#节段的两个预制波形钢腹板，N为大于或者等于3的正整数；
步骤4、然后吊装N-1#节段的钢横隔板至N-1#节段的两个预制波形钢腹板之间，将钢横隔板通过高强螺栓和钢横隔板预留接头与两块预制波形钢腹板临时固定，调整好位置，进行焊接，形成钢横隔板焊接缝；
步骤5、吊装N#节段的预制波形钢腹板和钢横隔板至桥上的同时，吊装N-1#节段的混凝土预制底板至桥下，同时进行N-1#节段的混凝土预制底板、N#节段的预制波形钢腹板和钢横隔板施工，N#节段的预制波形钢腹板和钢横隔板施工分别按照步骤3和步骤4执行，N-1#节段的混凝土预制底板施工方法如下：
利用固定钢板上的预留螺栓孔和波形钢腹板凹槽接头内的锚固螺栓将N-1#节段的混凝土预制底板与N-1#节段的预制波形钢腹板进行固定，然后调整线性，在波形钢腹板凹槽布置纵向钢筋，并与锚固螺栓和固定钢板一起现浇形成波形钢腹板凹槽后浇带；之后在两节的底板之间现浇施工形成混凝土底板后浇带，实现N-1#节段的混凝土预制底板与N-2#节段的混凝土预制底板相连；
步骤6、吊装N+1#节段的预制波形钢腹板、N#节段的混凝土预制底板和N+1#节段的钢横隔板至桥上的同时，吊装N-1#节段的混凝土预制顶板至桥上，同时进行N+1#节段的预制波形钢腹板、N#节段的混凝土预制底板、N+1#节段的钢横隔板、N-1#节段的混凝土预制顶板施工，N+1#节段的预制波形钢腹板和钢横隔板施工分别按照步骤3和步骤4执行；
N#节段的混凝土预制底板的施工方法如下：
利用固定钢板上的预留螺栓孔和波形钢腹板凹槽接头内的锚固螺栓将N#节段的混凝土预制底板与N#节段的预制波形钢腹板进行固定，然后调整线性，在波形钢腹板凹槽布置纵向钢筋，并与锚固螺栓和固定钢板一起现浇形成波形钢腹板凹槽后浇带；之后在两节的底板之间现浇施工形成混凝土底板后浇带，实现N#节段的混凝土预制底板与N-1#节段的混凝土预制底板相连；
N-1#节段的混凝土预制顶板施工方法如下：
利用固定钢板上的预留螺栓孔和波形钢腹板凹槽接头内的锚固螺栓将N-1#节段的混凝土预制顶板与N-1#节段的预制波形钢腹板进行固定，然后调整线性，在波形钢腹板凹槽布置纵向钢筋，并与锚固螺栓和固定钢板一起现浇形成波形钢腹板凹槽后浇带；在两节的顶板之间现浇施工形成混凝土顶板后浇带，实现N-1#节段的混凝土预制顶板与N-2#节段的混凝土预制顶板相连；
步骤7、重复步骤5和步骤6，对3#及以后节段施工，直至完成桥梁悬臂段施工，之后对合拢段进行现浇施工；
步骤8、对桥面施工，完成全预制拼装波形钢腹板桥施工。
进一步地，所述波形钢腹板凹槽接头为预设在混凝土预制底板上表面或混凝土预制顶板下表面的混凝土直槽，所述混凝土直槽底部预埋若干锚固螺栓。
进一步地，混凝土底板后浇带具体施工方法为：
将预制波形钢腹板与波形钢腹板凹槽接头现浇固定后，对混凝土底板后浇带支模，然后绑扎U形连接钢筋，然后现浇施工，形成混凝土底板后浇带。
进一步地，混凝土顶板后浇带具体施工方法为：
将预制波形钢腹板与波形钢腹板凹槽接头现浇固定后，对混凝土预制顶板的连接部位进行凿毛处理，对混凝土顶板后浇带支模，然后绑扎U形连接钢筋，然后现浇施工，形成混凝土底板后浇带。
进一步地，所述混凝土预制底板和混凝土预制顶板在吊装前对其连接处及波形钢腹板凹槽进行凿毛处理。
进一步地，所述步骤5和6中，U形连接钢筋绑扎方法为：
将U形连接钢筋与上一节段U形连接钢筋交叉连接，在U形连接钢筋之间插入横向钢筋，将位于混凝土底板后浇带或混凝土顶板后浇带区域的预制波形钢腹板上固定钢板的预留螺栓孔拧入高强螺栓，将横向钢筋与高强螺栓点焊相连，并用箍筋连接上下两层横向钢筋，即完成U形连接钢筋绑扎。
进一步地，所述波形钢腹板间焊接缝与混凝土顶板后浇带、混凝土底板后浇带均错开设置，使得三者不在一个铅垂线上。
本发明有益效果是：
通过预制顶底板代替传统的现浇顶底板，并改进为异步施工，增加作业面，顶板施工由传统空中作业变为由波形钢腹板和预制底板组成的箱槽内作业，减低工程风险，同时异步施工较非异步施工每个阶段缩短2天作业，加快工程总进度，缩短工期，工程造价更低，全预制施工实现绿色建造，尤其在市政工程和环境保护区工程、应急工程中有很强的市场竞争力。
附图说明
图1是传统波形钢腹板桥各节段施工流程图。
图2是本发明全预制异步施工图。
图3是混凝土预制底板示意图。
图4是混凝土预制顶板示意图。
图5是图3中波形钢腹板凹槽接头的左视图和俯视图，混凝土预制顶板的波形钢腹板凹槽接头与混凝土预制底板上波形钢腹板凹槽接头结构完全一样。
图6是波形钢腹板主视图和俯视图。
图7是连接后浇带构造图。
图8是施工步骤一，0#、1##块梁施工图
图9是施工步骤三，波形钢腹板安装施工图。
图10是施工步骤四，混凝土预制底板与波形钢腹板异步施工图。
图11是施工步骤五，混凝土预制顶底板与波形钢腹板异步施工图。
图12是图11中右侧局部放大示意图。
图13是施工步骤六，三跨悬臂施工视图。
图14是施工步骤七，合龙段施工图。
1-混凝土预制底板，1.1-U形连接钢筋，1.2-混凝土底板后浇带，1.3-底板内波形钢腹板凹槽接头，1.4-波形钢腹板凹槽接头俯视图，1.5-底板内波形钢腹板凹槽后浇带高强螺栓，1.6-波形钢腹板凹槽接头左视图，1.7-底板内波形钢腹板凹槽后浇带，1.8-N-1#节段混凝土预制底板，1.9-N#节段混凝土预制底板，1.10-混凝土底板后浇带高强螺栓，2-混凝土预制顶板，2﹡-传统现浇混凝土顶板，2.1-U形连接钢筋，2.2-混凝土顶板后浇带，2.3-顶板内波形钢腹板凹槽接头，2.5-顶板内波形钢腹板凹槽后浇带高强螺栓，2.6-波形钢腹板凹槽接头左视图，2.7-顶板内波形钢腹板凹槽后浇带，2.8-N-1#节段混凝土预制顶板，3-预制波形钢腹板，2.10-混凝土顶板后浇带高强螺栓，3.1-波形钢腹板间螺栓孔，3.4-高强螺栓，3.5-波形钢腹板间焊接缝，3.6-波形钢腹板俯视图，3.7-波形钢腹板主视图，3.8-波形钢腹板钢筋孔，3.9-固定钢板，3.11-波形钢腹板预留螺栓孔，3.19-N-2#节段波形钢腹板，3.20-N-1#节段波形钢腹板，3.21-N#节段波形钢腹板，3.22-N+1#节段波形钢腹板，4-钢横隔板，4.1-人孔，4.2-钢横隔板预留接头，4.3-钢横隔板预留螺栓孔，6-桥墩基础，8-横向钢筋，9-箍筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
下面以单箱式波形钢腹板梁为例，结合附图对本发明的方式和实施步骤进一步的说明：
第一步，如图8和图9所示，施工桥墩6基础，对桥梁悬臂段分节段施工，并完成0#节段和1#节段现浇施工，对2#节段及后续节段采用预制施工，在1#节段施工过程中预埋预制波形钢腹板3至混凝土腹板内(即预埋N-2#节段波形钢腹板3.19)，在1#节段顶板和底板的端部预留U形连接钢筋1.1、2.1，本实施例中所用的所有预制波形钢腹板3上下两端分别焊接有水平方向的固定钢板3.9，所述固定钢板3.9上开设有若干波形钢腹板预留螺栓孔3.11，如图9所示，波形钢腹板预留螺栓孔3.11分上下两行，分布在预制波形钢腹板3两侧的固定钢板3.9上。
第二步、如图3至图5所示，制作2#及以后节段的混凝土预制底板1和混凝土预制顶板2，所述混凝土预制底板1上表面和混凝土预制顶板2下表面上均预埋有与预制波形钢腹板3连接的波形钢腹板凹槽接头，所述波形钢腹板凹槽接头内预埋有与预留螺栓孔配合的锚固螺栓，混凝土预制底板1和混凝土预制顶板2的两端分别预埋有用于连接的U形连接钢筋1.1、2.1；本实施例中，所述波形钢腹板凹槽接头为预设在混凝土预制底板1上表面或混凝土预制顶板2下表面的混凝土直槽，所述混凝土直槽底部预埋若干位置与波形钢腹板预留螺栓孔3.11对应的锚固螺栓。
第三步，如图6和图9所示，首先吊装N-1#节段波形钢腹板3.20至桥上，通过高强螺栓3.4和波形钢腹板间连接孔3.1与N-2#节段波形钢腹板3.19临时固定，然后调整线形，进行N-1#节段波形钢腹板3.20和N-2#节段波形钢腹板3.19的焊接，形成波形钢腹板间焊接缝3.5(此过程需控制焊接时天气温度)。最后吊装钢横隔板4至两块N-1#节段波形钢腹板3.20之间，然后通过高强螺栓3.4和钢横隔板预留接头4.2上的钢横隔预留螺栓孔4.3与两块N-1#节段波形钢腹板3.20进行螺栓连接，N为大于或者等于3的正整数。
第四步，如图3、图5～图7和图10所示，首先对底板内波形钢腹板凹槽接头1.3(即波形钢腹板凹槽接头)的混凝土、混凝土预制底板两端的连接部位进行凿毛处理，吊装N#节段波形钢腹板3.21、钢横隔板4至桥上的同时吊装N-1#节段混凝土预制底板1.8至桥下。然后同时进行N#节段的波形钢腹板安装和N-1#节段的混凝土预制底板浇筑的施工，具体步骤如下：
(1)通过高强螺栓3.4和波形钢腹板间连接孔3.1，实现N#节段波形钢腹板3.21与N-1#节段波形钢腹板3.20临时固定，对线形进行调整，当达到立模标高时，进行N#节段波形钢腹板3.21与N-1#节段波形钢腹板3.20的焊接(此过程需控制焊接时天气温度)，形成波形钢腹板间焊缝3.5，通过高强螺栓3.4将钢横隔板4与两块N#节段波形钢腹板3.21进行螺栓连接；
(2)对底板内波形钢腹板凹槽接头1.3进行清理，对吊装位置进行调整，当达到立模标高时，支模，布置纵向钢筋，与底板内波形钢腹板凹槽后浇带高强螺栓1.5(即波形钢腹板凹槽接头内的锚固螺栓)一起进行现浇，形成底板内波形钢腹板凹槽后浇带1.7，实现N-1#节段混凝土预制底板1.8与N-1#节段波形钢腹板3.20、N-2#节段波形钢腹板3.19的连接，浇筑混凝土预制底板的连接部位，将N-1#节段混凝土预制底板1.8的U形连接钢筋1.1与N-2#节段混凝土预制底板1(如果N＝3，则是1#节段的现浇底板)的U形连接钢筋1.1交叉连接，在两节的U形连接钢筋1.1之间插入横向钢筋8，并绑扎，所述横向钢筋8设有上下两排，在横向钢筋8上焊接固定混凝土底板后浇带高强螺栓1.10，用横向钢筋8上的混凝土底板后浇带高强螺栓1.10穿过后浇带区域固定钢板3.9上的波形钢腹板预留螺栓孔3.11，使横向钢筋8与N-2#节段波形钢腹板3.19连接，并用箍筋9连接上下两层横向钢筋8，浇筑施工与前一节段之间的混凝土预制底板1、U形连接钢筋1.1、横向钢筋8、箍筋9及混凝土底板后浇带高强螺栓1.10形成混凝土底板后浇带1.2，实现N-1#节段混凝土预制底板1.8与N-2#节段的混凝土预制底板1(如果N＝3，则是1#节段的现浇底板)的连接。
第五步，如图4～图7和图11、12所示，首先对底板内波形钢腹板凹槽接头1.3(即波形钢腹板凹槽接头)的混凝土、混凝土预制底板两端的连接部位、顶板内波形钢腹板凹槽接头2.3的混凝土、混凝土预制顶板连接部位进行凿毛处理，吊装N+1#节段波形钢腹板3.22、N#节段混凝土预制底板1.9、钢横隔板4至桥上的同时吊装N-1#节段混凝土预制顶板2.8至桥下。然后同时进行波形钢腹板安装、混凝土预制底板浇筑和混凝土预制顶板浇筑的施工：
(1)通过高强螺栓3.4和波形钢腹板间连接孔3.1，实现N+1#节段波形钢腹板3.22与N#节段波形钢腹板3.21的临时固定，对线形进行调整，当达到立模标高时进行N+1#节段波形钢腹板3.22与N#节段波形钢腹板3.21的焊接(此过程需控制焊接时天气温度)，形成形钢腹板间焊缝3.5，通过高强螺栓3.4将钢横隔板4与两块N+1#节段波形钢腹板3.22进行连接；
N#节段的混凝土预制底板的施工方法如下：
(2)对底板内波形钢腹板凹槽接头1.3进行清理，对线形进行调整，当达到立模标高时，支模，布置纵向钢筋，与底板内波形钢腹板凹槽后浇带高强螺栓1.5(即波形钢腹板凹槽接头内的锚固螺栓)一起进行现浇，形成底板内波形钢腹板凹槽后浇带1.7，实现N#节段混凝土预制底板1.9与N#节段波形钢腹板3.21、N-1#节段波形钢腹板3.20的连接，浇筑混凝土预制底板的连接部位，将N#节段的混凝土预制底板1的U形连接钢筋1.1与N-1#节段混凝土预制底板1.8的U形连接钢筋1.1交叉连接，在两节的U形连接钢筋1.1之间插入横向钢筋8，并绑扎，所述横向钢筋8设有上下两排，在横向钢筋8上焊接固定混凝土底板后浇带高强螺栓1.10，用横向钢筋8上的混凝土底板后浇带高强螺栓1.10穿过后浇带区域固定钢板3.9上的波形钢腹板预留螺栓孔3.11，使横向钢筋8与N-1#节段波形钢腹板3.20连接，并用箍筋9连接上下两层横向钢筋8，浇筑施工与前一节之间的段混凝土预制底板1、U形连接钢筋1.1、横向钢筋8、箍筋9及混凝土底板后浇带高强螺栓1.10形成混凝土底板后浇带1.2，实现N#节段混凝土预制底板1.9与N-1#节段的混凝土预制底板1的连接；
N-1#节段的混凝土预制顶板施工方法如下：
(3)对顶板内波形钢腹板凹槽接头2.3进行清理，对线形进行调整，当达到立模标高时，支模，布置纵向钢筋，与顶板内波形钢腹板凹槽后浇带高强螺栓2.5(即波形钢腹板凹槽接头内的锚固螺栓)一起进行现浇，形成顶板内波形钢腹板凹槽后浇带2.7，实现N-1#节段混凝土预制顶板2.8与N-1#节段波形钢腹板3.20、N-2#节段波形钢腹板3.19的连接，浇筑混凝土预制底板的连接部位，将N-1#节段混凝土预制顶板2.8的U形连接钢筋2.1与N-2#节段的混凝土预制顶板2的U形连接钢筋2.1交叉连接，在两节的U形连接钢筋2.1之间插入横向钢筋8，并绑扎，所述横向钢筋8设有上下两排，在横向钢筋8上焊接固定混凝土顶板后浇带高强螺栓2.10，用横向钢筋8上的混凝土顶板后浇带高强螺栓2.10穿过顶板后浇带区域固定钢板3.9上的波形钢腹板预留螺栓孔3.11，使横向钢筋8与N-2#节段波形钢腹板3.19连接，并用箍筋9连接上下两层横向钢筋8，浇筑施工与前一节段之间的混凝土预制顶板2、U形连接钢筋1.1、横向钢筋8、箍筋9及混凝土底板后浇带高强螺栓1.10形成混凝土顶板后浇带2.2，实现N-1#节段混凝土预制顶板1.8与N-2#节段的混凝土预制顶板1(如果N＝3，则是1#节段的现浇顶板)的连接。
第六步，如图11、图12和图13所示，其中混凝土预制顶板后浇带2.2、混凝土预制底板后浇带1.2和波形钢腹板间焊接缝3.5分别设置一定的间距以减小混凝土早期强度及后期收缩徐变对后浇带的影响，循环施工第四步操作，完成悬臂段施工。
第六步，如图14所示，采用混凝土现浇施工合拢段，首先支模，通过埋入式波形钢腹板钢筋孔3.8绑扎钢筋将焊接式波形钢腹板与混凝土腹板的钢筋连接，浇筑混凝土，完成合龙段的现浇施工。
第七步，进行桥面施工，全桥施工完成。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
