1.本发明属于工程建设领域，尤其是桥梁领域，具体涉及一种高效施加预应力的“后滞式”钢-混结合梁，采用基于高强钢的窄幅钢箱梁，安装运输更加方便，所采用的“后滞式”创新理念用于提高组合梁混凝土板预应力施加效率和结构适用寿命。
背景技术：
2.钢-混组合梁能够充分发挥钢结构抗拉、混凝土抗压两种材料的使用性能，尤其在桥梁工程领域，与混凝土梁相比，自重轻、适应性强；与窄钢箱梁相比，刚度大、桥面耐久性好、运营养护费用低、经济性高。混凝土结构作为桥面板可以克服钢构件的疲劳和防腐问题。钢构件作为主受力构件可以有效提高桥梁的使用寿命。因此，钢-混组合梁桥在工程上越来越多地得到应用。
3.为了使增强组合梁抗扭能力、整体稳定性和跨径能力，一般采用钢箱组合梁，同时，为了使得组合梁的混凝土桥面板全截面受压，尤其为解决负弯矩区桥面板开裂问题，一般需要在混凝土板内张拉纵向预应力钢束。传统的钢箱组合梁桥箱体宽一般在2m以上，通过现浇或湿接缝使混凝土板与窄钢箱梁结合成整体后张拉混凝土板的预应力钢束。
4.然而，传统的钢箱组合梁及其施工方法中，存在以下问题：
5.(1)箱体结构尺寸较大，节段较重，运输、安装不便；
6.(2)施加的预应力部分通过剪力钉传递至窄钢箱梁，降低了混凝土板有效预应力；
7.(3)通过剪力钉传递到窄钢箱梁上的预应力增加了窄钢箱梁的荷载，需要加大窄钢箱梁截面和用钢量；
8.(4)尤其是负弯矩区，为了防止桥面板开裂，需要布置大量预应力钢筋，造成极大材料浪费；
9.(5)由于混凝土收缩徐变影响，桥梁在通车运营一段时间后，混凝土板内预应力将损失大部分，影响结构耐久性和安全性。
技术实现要素：
10.针对现有技术的不足，本发明提供了“后滞式”预应力窄幅钢箱组合梁及其施工方法。
11.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
12.一种“后滞式”窄幅钢箱组合梁，包括窄钢箱梁、预应力预制桥面板、湿接缝、体内纵向预应力钢束和型钢横梁；
13.所述预制桥面板设置在窄钢箱梁上方，所述预制桥面板上设有剪力槽，所述窄钢箱梁顶部设有剪力钉，所述剪力钉插入剪力槽中，并在剪力槽内浇筑混凝土，预制桥面板与窄钢箱梁形成刚性连接，所述预应力预制桥面板之间通过湿接缝及体内纵向预应力钢束形成纵向连接，所述预应力预制桥面板体内纵向预应力钢束在湿接缝和剪力槽中混凝土浇筑之前完成张拉，所述湿接缝中体内纵向预应力钢束在张拉之前对焊形成连接，所述窄幅钢
箱梁横向通过型钢横梁连接。
14.本发明的进一步技术：
15.优选的，所述的窄钢箱梁内设有体外碳纤维预应力索，所述体外碳纤维预应力索张拉处设置横隔板，横隔板上设置隔板竖向加劲肋、人孔、人孔加劲，在锚固处设置锚座板和锚垫板。
16.优选的，所述的体外碳纤维预应力索包括初始张拉体外碳纤维预应力索和备用体外碳纤维预应力索两部分。
17.所述的”后滞式”理念包含两方面：1)所述预应力桥面板在所述体内纵向预应力张拉之后与钢梁结合；2)所述后滞体外碳纤维预应力索后滞张拉，初始张拉体外碳纤维预应力索在二期荷载施工后进行张拉，所述的备用体外碳纤维预应力索用于桥梁运营后的加固补强。
18.优选的，所述湿接缝和剪力槽内浇筑c55补偿收缩混凝土。
19.优选的，所述的窄钢箱梁由顶板、腹板、底板焊接而成，其内焊接顶板加劲肋、底板加劲肋，底板上设置底板混凝土，剪力钉焊接于顶板之上。
20.优选的，所述的底板混凝土采用c50钢纤维混凝土。
21.本发明还提供了一种上述“后滞式”预应力窄幅钢箱组合梁施工方法，包括如下步骤：
22.步骤(1)：工厂内依照图纸尺寸完成窄幅钢箱梁梁段的制造，梁段长度根据运输、吊装能力等因素调整，制造时应精确加工构件外形，确保焊接可靠，窄钢箱梁制造完于顶板之上焊接剪力钉；
23.步骤(2)：工厂按照结构尺寸精确预制桥面板，并注意预留预应力钢束管道和剪力槽；
24.步骤(3)：根据桥梁所在位置具体情况，采用平板车或其他车辆将窄钢箱梁运输至工地；
25.步骤(4)：梁段运输至设计位置后，主梁下方搭设支架，确保支架可靠性后采用汽车吊或履带吊吊装窄钢箱梁段，焊接主梁之间型钢横梁；
26.步骤(5)：吊装所有预制桥面板，对焊湿接缝内纵向钢筋形成连接后一次性张拉全部体内纵向预应力钢束；
27.步骤(6)：浇筑湿接缝及剪力槽内c55补偿收缩混凝土；
28.步骤(7)：浇筑窄钢箱梁内c50钢纤维混凝土；
29.步骤(8)：待湿接缝及剪力槽内混凝土达到设计强度后，完成桥面铺装等附属实施安装；
30.步骤(9)：张拉初始张拉体外碳纤维预应力索；
31.步骤(10)：通车运营，后期根据桥梁运营情况张拉备用体外碳纤维预应力索用于加固补强。
32.本发明提供技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
33.1、本发明的“后滞式”预应力窄幅钢箱组合梁及其施工方法，采用基于高强钢的窄幅钢箱主梁，在满足受力和施工、检修需求的前提下，节省了窄钢箱梁用钢量，降低了结构运输、安装难度，节约了工程造价；
34.2、本发明所采用的“后滞式”预应力方法，有效解决施加的预应力通过剪力钉传递至窄钢箱梁的难题，所产生在混凝土的预压应力是常规预应力法的1.2～1.5倍，节约预应力钢筋、主梁钢材用量，所采用的体外碳纤维预应力索轻质、高强、耐腐蚀，便于后期结构加固、补强，显著增加结构使用寿命，有效降低工程造价，经济效益显著；
35.3、本发明所采用的“后滞式”预应力方法，经济、高效地解决了传统组合梁负弯矩区开裂的难题；
36.4、本发明的“后滞式”预应力窄幅钢箱组合梁及其施工方法，结构简单合理、施工便捷、通用性强，除桥梁工程外，可广泛应用于其他工程建设领域，应用前景广阔。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
38.图1为本发明整体结构示意图；
39.图2为图1中窄钢箱组合梁部分示意图；
40.图3为图1中桥面板示意图。
41.图中，1-窄钢箱梁、2-预制桥面板、3-湿接缝、4-剪力槽、5-剪力钉、6-体内纵向预应力钢束、7-c55补偿收缩混凝土、8-顶板、9-腹板、10-底板、11-型钢横梁、12-初始张拉体外碳纤维预应力索、13-备用体外碳纤维预应力索、14-底板加劲肋、15-顶板板加劲肋、16-底板混凝土、17-橫隔板、18-隔板竖向加劲肋、19-人孔、20-人孔加劲、21-锚座板、22-锚垫板。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
43.如图1-3所示，一种“后滞式”窄幅钢箱组合梁，包括窄钢箱梁1、预应力预制桥面板2、湿接缝3、剪力槽4、型钢横梁11、底板混凝土16。
44.所述的窄钢箱梁宽1.2m，高度不超过4m，采用q370qd或承载力更高等级的高强钢。
45.所述的窄钢箱梁1内底板混凝土16设置于底板10之上，其剪力钉焊5接于顶板8之上，其在体外碳纤维预应力索张拉处设置横隔板17，横隔板17上设置隔板竖向加劲肋18、人孔19、人孔加劲20，在锚固处设置锚座板21和锚垫板22，所述窄幅钢箱梁1横向通过型钢横梁10连接。
46.预制桥面板采用c50预制混凝土，纵向长度2.5m～3.5m，横向宽度10～16m，一般截面处板厚不低于25cm，钢梁支撑处板厚40cm。
47.所述预制桥面板2通过焊接于钢梁之上并处于剪力槽4内的剪力钉5与钢梁1形成刚性连接；所述预应力预制桥面板2之间通过湿接缝3及纵向预应力钢束6形成纵向连接；所
述预应力预制桥面板体内纵向预应力6钢束在湿接缝3和剪力槽中4c55补偿收缩混凝土7浇筑之前完成张拉；所述预应力预制桥面板2湿接缝内纵向钢筋在预应力钢束张拉之前对焊形成连接；后滞体外碳纤维预应力索后滞张拉。
48.所述的”后滞式”理念包含两方面：1)所述预应力桥面板在所述体内纵向预应力张拉之后与钢梁结合；2)所述后滞体外碳纤维预应力索后滞张拉，初始张拉体外碳纤维预应力索在二期荷载施工后进行张拉，所述的备用体外碳纤维预应力索用于桥梁运营后的加固补强。
49.所述的湿接缝内浇筑c55补偿收缩混凝土；
50.所述的剪力槽内浇筑c55补偿收缩混凝土；
51.所述的底板混凝土采用c50钢纤维混凝土，厚20～30cm；
52.所述的体外碳纤维预应力索采用碳纤维和树脂组成的复合材料，密度为常规钢材的1/5～1/4,强度是常规钢材的7.6～15倍，包括初始张拉体外碳纤维预应力索和备用体外碳纤维预应力索两部分；
53.初始张拉体外碳纤维预应力索12在二期荷载施工后进行张拉，所述的备用体外碳纤维预应力索13用于桥梁运营后的加固补强。
54.本发明的“后滞式”预应力窄幅钢箱组合的施工方法，包括如下步骤：
55.一、工厂内依照图纸尺寸完成窄幅钢箱梁1梁段的制造，按设计要求制造相关隔板、加劲肋，梁段长度根据运输、吊装能力等因素调整，制造时应精确加工构件外形，确保焊接可靠，钢梁制造完于顶板之上焊接剪力钉5；
56.二、工厂按照结构尺寸精确预制桥面板2，并注意预留预应力钢束管道和剪力槽4；
57.三、根据桥梁所在位置具体情况，采用平板车或其他车辆将窄钢箱梁1运输至工地；
58.四、窄钢箱梁段1运输至设计位置后，主梁下方搭设支架，确保支架可靠性后采用汽车吊或履带吊吊装窄钢箱梁段1，焊接主梁之间型钢横梁11；
59.五、吊装所有预制桥面板2，对焊湿接缝3内纵向钢筋形成连接后一次性张拉全部体内纵向预应力钢束6；
60.六、浇筑湿接缝3及剪力槽4内c55补偿收缩混凝土5；
61.七、浇筑窄钢箱梁1底板10上c50钢纤维混凝土；
62.八、待湿接缝3及剪力槽4内混凝土达到设计强度后，完成桥面铺装等附属实施安装。
63.九：张拉初始张拉体外碳纤维预应力索12；
64.十：通车运营，后期根据桥梁运营情况张拉备用体外碳纤维预应力索13用于加固补强。
65.需要说明的是，在本文中，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
66.在本发明中，除非有明确的规定和限定，特征之间相互交错，不一定独立存在。以
上显示与描述包括本发明的基本原理、主要特征及其优点。从事该专业的技术人员需知，本发明不局限于上述实施例的限制，上述的实施例与说明书仅为本发明的优选例，而不是用来限制本发明，以成为唯一选择。在发明的精神和范围要求下，本发明还可进一步变化并优化，对本发明进行的改进优化都进入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护具体范围由所附的权利要求书及其等效物界定。