一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋的制作方法

本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)橋梁，特別涉及一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋。

技術(shù)背景

鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)中，用鋼量是鋼結(jié)構(gòu)橋梁經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，在不影響結(jié)構(gòu)安全的前提下，可通過優(yōu)化橫斷面的布置形式降低用鋼量，同時(shí)力求橫斷面布置形式的受力更加合理和輕型化。同時(shí)，為方便施工以及提高施工精度，應(yīng)盡可能優(yōu)化橫斷面的構(gòu)造措施和施工工藝。目前，公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁的橫斷面形式普遍采用鋼箱梁或者工字形鋼板梁。

在山區(qū)條件下，橋梁通常位于小半徑曲線上，橋面寬度變化大，施工難度增大。傳統(tǒng)工字形鋼板梁橋橫向剛度低、橫向受力性能較差且運(yùn)輸、吊裝的節(jié)段多；傳統(tǒng)鋼箱梁橋的抗扭剛度和橫向抗彎剛度大，但是靠近橫斷面中間的箱室對(duì)整個(gè)橫斷面的受力貢獻(xiàn)不大，而且會(huì)增加施工難度和造價(jià)，用鋼量高經(jīng)濟(jì)性差，傳統(tǒng)鋼箱梁的箱室截面尺寸較大，在制作、運(yùn)輸、安裝及架設(shè)時(shí)相對(duì)困難，不適應(yīng)山區(qū)橋梁寬度變化大、運(yùn)輸條件較差的工程條件；傳統(tǒng)的工字形鋼板梁橋和鋼箱梁橋?yàn)榛炷翗蛎姘?，混凝土橋面板與主梁之間通過現(xiàn)澆接頭連接，結(jié)構(gòu)的整體性較差，且橋面板的安裝和現(xiàn)澆接頭的施工較為繁瑣。

因此，有必要發(fā)明一種組合橫斷面構(gòu)造形式，兼具力學(xué)性能好、運(yùn)輸和施工方便、鋼材用量省的特點(diǎn)，同時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造、提升結(jié)構(gòu)安全性、便于檢修養(yǎng)護(hù)，以保障在山區(qū)條件下，鋼結(jié)構(gòu)梁橋建設(shè)的工程質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋構(gòu)造，以有效優(yōu)化主梁的橫斷面結(jié)構(gòu)形式和提升鋼主梁的受力性能，減輕結(jié)構(gòu)自重并提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，降低鋼主梁的運(yùn)輸和施工難度，有利于確保鋼主梁施工質(zhì)量。

本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋，包括鋼主梁和固定設(shè)置在主梁上的橋面板，其特征是：所述鋼主梁包括兩個(gè)分別位于橫橋向一側(cè)的開口帶肋鋼箱梁，以及位于該兩個(gè)開口帶肋鋼箱梁之間的至少一個(gè)倒T形鋼板梁，各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁連接為一體形成混合鋼主梁結(jié)構(gòu)；所述橋面板由鋼橋面板、現(xiàn)澆橋面混凝土板構(gòu)成鋼-混組合橋面板，其中鋼橋面板焊接于各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁的頂端，鋼橋面板板面上布設(shè)剪力鍵，現(xiàn)澆橋面混凝土板由現(xiàn)場澆筑于鋼橋面板上的混凝土形成。

本發(fā)明的有益效果是，各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁連接為一體形成混合鋼主梁結(jié)構(gòu)，在保障力學(xué)性能的前提下，優(yōu)化了截面構(gòu)造，可有效改善主梁的力學(xué)性能，提升結(jié)構(gòu)安全性，同時(shí)減少主梁鋼材用量，提高主梁的材料經(jīng)濟(jì)性，橋面寬度可以通過設(shè)置倒T形鋼板梁進(jìn)行調(diào)整，提升設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、施工和檢修的便利性；橋面板由鋼橋面板、現(xiàn)澆橋面混凝土板構(gòu)成鋼-混組合橋面板，與混合鋼主梁結(jié)構(gòu)相結(jié)合，大幅度提高了截面橫向扭轉(zhuǎn)剛度，提升了主梁的受力性能，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，減少了運(yùn)輸、吊裝的節(jié)段數(shù)量，節(jié)省工期；鋼-混組合橋面板的鋼底板作為橋面混凝土的模板使用，免去橋面混凝土的支護(hù)模板工序，降低工程造價(jià)，節(jié)省工期。

附圖說明

本說明書包含如下七幅附圖：

圖1是現(xiàn)有工字形鋼板梁梁橋的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A局部的放大圖；

圖1和圖2中示出構(gòu)件和對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：底板30，腹板31，頂板32，混凝土橋面板33，剪力釘34，現(xiàn)澆混凝土接頭35，接頭鋼筋36。

圖3是現(xiàn)有鋼箱梁梁橋的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中B局部的放大圖。

圖3和圖4中示出構(gòu)件和對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：底板40，左腹板41，右腹板42，頂板43，加勁肋板44，混凝土橋面板45，剪力釘46，現(xiàn)澆混凝土接頭47，接頭鋼筋48。

圖5是本發(fā)明一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中C局部的放大圖；

圖7是本發(fā)明一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋的標(biāo)準(zhǔn)橫聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5至圖7中示出構(gòu)件和對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：箱梁底板1、箱梁左側(cè)腹板2、箱梁右側(cè)腹板3、箱梁加勁肋板4、板梁底板5、板梁腹板6、鋼橋面板7、鋼橋面板節(jié)段7a、剪力鍵8、現(xiàn)澆橋面混凝土9、箱內(nèi)橫隔板10、箱梁橫隔板11a、倒T形鋼板梁橫隔板11b、連接鋼板12。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

參照?qǐng)D1和圖2，現(xiàn)有工字形鋼板梁梁橋的鋼主梁包括至少兩個(gè)橫橋向間隔設(shè)置的工字形鋼板梁。各工字形鋼板梁具體包括底板30、腹板31、頂板32，腹板31豎直焊接固定于水平的底板30上緣，頂板32與腹板31焊接連接，橋面為固定設(shè)置在各工字形鋼板梁的頂板32上的混凝土橋面板33。工字形鋼板梁梁橋具有自重輕，鋼材用量省的特點(diǎn)，但橫向上的抗扭剛度較弱，力學(xué)性能較差，施工吊裝節(jié)段多，不利于在山區(qū)條件下廣泛應(yīng)用。為提高梁橋的橫向剛度和橫向受力性能，往往需要在相鄰兩鋼板梁之間設(shè)置橫撐和斜撐，橫撐和斜撐的兩端與腹板31焊接連接，如此更增加了施工難度，施工安全性不易得到保障。

圖2示出的是現(xiàn)有工字鋼板梁橋中混凝土橋面板33與工字形主梁的連接構(gòu)造形式，混凝土橋面板33與工字形鋼主梁的頂板32通過現(xiàn)澆混凝土接頭35連接為一體，現(xiàn)澆混凝土接頭35內(nèi)預(yù)埋接頭鋼筋36，并設(shè)置與頂板32焊接的剪力釘36。這種連接方式存在結(jié)構(gòu)整體性差、橋面板安裝和現(xiàn)澆混凝土接頭施工繁瑣的不足，不利于降低橋梁建造成本和提高施工安全性。

參照?qǐng)D3和圖4，現(xiàn)有鋼箱梁梁橋的鋼主梁包括至少兩個(gè)橫橋向間隔設(shè)置的鋼箱梁。各鋼箱梁具有底板40、左腹板41、右腹板42和頂板43，橋面為固定設(shè)置在各鋼箱梁的頂板43上的混凝土橋面板45。鋼箱梁由底板40、豎直焊接固定于底板40上緣的左腹板41與右腹板42以及焊接固定于左腹板41與右腹板42之上的頂板43構(gòu)成。加勁肋板44垂直焊接連接于左腹板41、右腹板42、底板40內(nèi)側(cè)。鋼箱梁橫斷面的抗扭剛度和抗彎剛度大，但是靠近橫斷面中間的箱室對(duì)整個(gè)橫斷面的受力貢獻(xiàn)不大，而且會(huì)增加施工難度和造價(jià)，用鋼量高經(jīng)濟(jì)性差，鋼箱梁的箱室截面尺寸較大，在制作、運(yùn)輸、安裝及架設(shè)時(shí)相對(duì)困難，不適應(yīng)山區(qū)橋梁寬度變化大、運(yùn)輸條件較差的工程條件。

圖4示出的是傳統(tǒng)鋼箱梁梁橋混凝土橋面板45與鋼箱主梁的連接細(xì)部構(gòu)造形式，混凝土橋面板45與鋼箱主梁頂板43通過現(xiàn)澆混凝土接頭47、接頭鋼筋48和剪力釘46連接，接頭鋼筋48預(yù)埋于現(xiàn)澆混凝土接頭47內(nèi)，剪力釘46焊接在頂板43上。通過現(xiàn)澆接頭將混凝土橋面板與工字形主梁連接在一起，結(jié)構(gòu)的整體性差，且橋面板的安裝和現(xiàn)澆接頭的施工較為繁瑣。

參照?qǐng)D5和圖6，本發(fā)明一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋，包括鋼主梁和固定設(shè)置在主梁上的橋面板。所述鋼主梁包括兩個(gè)分別位于橫橋向一側(cè)的開口帶肋鋼箱梁，以及位于該兩個(gè)開口帶肋鋼箱梁之間的至少一個(gè)倒T形鋼板梁，各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁連接為一體形成混合鋼主梁結(jié)構(gòu)；所述橋面板由鋼橋面板7、現(xiàn)澆橋面混凝土板9構(gòu)成鋼-混組合橋面板，其中鋼橋面板7焊接于各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁的頂端，，鋼橋面板板面上布設(shè)剪力鍵8，現(xiàn)澆橋面混凝土板9由現(xiàn)場澆筑于鋼橋面板上的混凝土形成。

本發(fā)明將鋼板梁梁橋結(jié)構(gòu)與鋼箱梁梁橋結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合形成混合鋼主梁，混合鋼主梁與鋼-混組合橋面板組合形成鋼箱板梁混合梁橋，可有效改善主梁的受力性能，提升結(jié)構(gòu)安全性，同時(shí)減少主梁鋼材用量，減少澆筑混凝土模板用量，降低工程造價(jià)，在保障受力性能的前提下，優(yōu)化截面構(gòu)造，并通過設(shè)置倒T形鋼板梁調(diào)整橋面寬度，增強(qiáng)設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、施工和檢修的便利性。

圖6中示出的是鋼-混組合橋面板的構(gòu)造形式，鋼-混組合橋面板由鋼橋面板7、設(shè)置于鋼橋面板7板面上的剪力鍵8以及現(xiàn)澆橋面混凝土板9構(gòu)成。鋼-混組合橋面板與鋼箱板梁混合梁共同參與受力，提升了結(jié)構(gòu)的受力性能，鋼橋面板7作為鋼-混組合橋面板的現(xiàn)澆混凝土底模板，減少了澆筑混凝土?xí)r支護(hù)底模板的施工環(huán)節(jié)，提升了結(jié)構(gòu)的施工便利性和結(jié)構(gòu)的整體性，提高了施工質(zhì)量。

參照?qǐng)D5，所述開口帶肋鋼箱梁包括箱梁底板1、箱梁左側(cè)腹板2和箱梁右側(cè)腹板3，箱梁左側(cè)腹板2、箱梁右側(cè)腹板3豎直焊接固定于箱梁底板1上，于箱梁底板1、箱梁左側(cè)腹板2和箱梁右側(cè)腹板3的內(nèi)側(cè)板面上設(shè)置箱梁加勁肋板4。所述箱梁底板1、箱梁左側(cè)腹板2和箱梁右側(cè)腹板3的內(nèi)側(cè)板面上間隔設(shè)置與其焊接的箱梁加勁肋板4，以提升主梁的穩(wěn)定性及抗扭性能。所述倒T形鋼板梁由板梁底板5、板梁腹板6構(gòu)成，板梁腹板6垂直焊接連接于板梁底板5板面上。

參照?qǐng)D5和圖6，所述開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁和鋼橋面板7按順橋向、橫橋向分節(jié)段制造，于各開口帶肋鋼箱梁節(jié)段的箱梁左側(cè)腹板2、箱梁右側(cè)腹板3的上端焊接一橋面板節(jié)段7a，于各倒T形鋼板梁節(jié)段的板梁腹板6的上端焊接一橋面板節(jié)段7a。所述鋼橋面板7由各橋面板節(jié)段7a順橋向、橫橋向焊接形成，所述開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁由各開口帶肋鋼箱梁節(jié)段、各倒T形鋼板梁節(jié)段順橋向?qū)有纬?，并沿順橋向間隔設(shè)置橫隔，將各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁連接為一體。該制造節(jié)段尺寸較小，以橫向安裝為主，便于運(yùn)輸、施工，更好地適應(yīng)山區(qū)條件下多種寬度橋梁的需要。

圖7中示出的是鋼箱板梁混合梁橋的標(biāo)準(zhǔn)橫聯(lián)構(gòu)造，所述開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁上于每跨兩端支點(diǎn)處各設(shè)置一道橫隔，于兩端支點(diǎn)之間順橋向間隔設(shè)置橫隔，各道橫隔由對(duì)應(yīng)設(shè)置在各開口帶肋鋼箱梁、倒T形鋼板梁上的箱梁橫隔板11a、板梁橫隔板11b構(gòu)成，相鄰箱梁橫隔板11a與板梁橫隔板11b、相鄰兩板梁橫隔板11b通過焊接或者通過連接鋼板12、高強(qiáng)螺栓組件連接為一體。

本發(fā)明一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋與現(xiàn)有的鋼箱梁橋和鋼板梁橋相比較，具有如下特點(diǎn)：

1、經(jīng)過模型試驗(yàn)驗(yàn)證，與同橋面寬度鋼箱梁橋相比，具有相同極限承載能力時(shí)，可以降低結(jié)構(gòu)自重約20％，節(jié)省鋼材，大幅提高主梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性；減少鋼箱梁連接接頭，提高施工質(zhì)量；橋面寬度的變化可以通過調(diào)整倒T形鋼板梁來實(shí)現(xiàn)，更利于設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、施工。

2、與同橋面寬度鋼板梁橋相比，截面慣性矩提升，大幅提高截面橫向抗扭剛度，提升主梁結(jié)構(gòu)的受力性能，適應(yīng)山區(qū)彎橋抗扭剛度大的要求；減少施工現(xiàn)場節(jié)段吊裝數(shù)量，施工質(zhì)量和工期更易于控制。

3、混合鋼主梁與鋼-混組合橋面板連接整體性好，能夠共同參與受力，鋼-混組合橋面板的鋼底板作為橋面混凝土的模板使用，免去橋面混凝土的支護(hù)模板工序，降低工程造價(jià)，節(jié)省工期。

以上所述只是用圖解說明本發(fā)明一種適用于山區(qū)條件的鋼箱板梁混合梁橋構(gòu)造的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。