CN101255677A - 部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种部分波形钢腹板预应力钢－混凝土连续组合箱梁，混凝土顶板用连接钢板和剪力件与钢箱梁固定连接，钢箱梁中对应于各支点分别安装钢横隔板，整体的钢箱梁由结构负弯矩区节段和位于其两端的结构正弯矩区节段组成，在所述结构负弯矩区节段的混凝土顶板中张拉纵向预应力筋，并在钢底板内布置纵向加劲肋，结构负弯矩区的钢箱梁两侧腹板为波形钢腹板，结构正弯矩区钢箱梁腹板为平面钢腹板。本发明可克服已有连续组合箱梁和波形钢腹板PC组合箱梁中负弯矩区混凝土顶板纵向预应力效率低和平面钢腹板易于失稳或箱梁中体内、外纵向预应力筋布置较多和施工复杂等问题，在桥梁工程和大跨结构中有着广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程和大跨结构领域，尤其是预应力钢-混凝土连续组合箱梁。
背景技术
随着我国桥梁建设的快速发展，各种新型结构形式的桥梁不断涌现，而桥梁的轻型化和新型化一直是工程界十分关注的问题。综合考虑结构受力性能、材料利用率、施工速度、经济效益等因素，现有国内外的桥梁工程中越来越多地采用钢-混凝土组合结构，其中预应力钢-混凝土连续组合箱梁和预应力波形腹板PC组合箱梁是常见的结构形式。
常规预应力钢-混凝土连续组合箱梁主要由混凝土顶板、钢箱梁和钢横隔板组成，混凝土顶板与钢箱梁通过连接钢板和剪力件连接形成钢-混凝土组合箱梁结构，并在结构负弯矩节段的混凝土顶板和钢箱梁中分别张拉纵向预应力筋、体外纵向预应力筋。常规预应力钢-混凝土连续组合箱梁由于平面钢腹板的纵桥向刚度大，因此不可避免地会产生混凝土顶板中纵向预应力损失严重、预应力效率低的问题；此外中间支点附近的平面钢腹板易于局部受压失稳，实际工程中需在平面钢腹板内侧设置较多的纵向加劲肋，这样不仅增加了焊接工作量，还会在平面钢腹板上产生较大的焊接残余应力，从而降平面钢腹板的受力性能，并使工程费用增加。
已有的预应力波形钢腹板PC组合箱梁主要由混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板、中间混凝土横隔板和端混凝土横隔板组成，波形钢腹板通过连接钢板和剪力件分别与混凝土顶板、混凝土底板连接形成组合结构。在结构负弯矩节段的混凝土顶板中张拉纵向预应力筋，在结构正弯矩节段的混凝土底板中张拉纵向预应力筋，同时还在波形钢腹板内侧张拉体外预应力筋。预应力波形腹板PC组合箱梁需要布置大量的体内和体外预应力筋。该结构中的预应力筋张拉施工和张拉应力控制较为繁琐，波形钢腹板与混凝土底板的连接施工也较为复杂，且易于形成薄弱面，可能会因应力集中或疲劳而破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁，它既具有所述已有的预应力钢-混凝土连续组合箱梁和所述预应力波形腹板PC组合箱梁结构优点，又能够有效克服所述已有的预应力钢-混凝土连续组合箱梁的混凝土顶板纵向预应力筋效率低下、平面钢腹板易于局部失稳，以及所述预应力波形腹板PC组合箱梁需布置大量体内和体外预应力筋、施工复杂等问题，且具有受力性能好、材料利用率高、施工简便快捷、经济效益显著的特点。
本发明提出的技术方案是，所述部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁包括两侧钢腹板和钢底板构成的钢箱梁，混凝土顶板装在该钢箱梁顶部并用连接钢板和剪力件同所述钢箱梁固定连接，该钢箱梁中对应于钢箱梁底部各支点部位分别装有钢横隔板，所述整体的钢箱梁由位于中段的结构负弯矩区节段和位于该结构负弯矩区节段两端的结构正弯矩区节段组成，在所述结构负弯矩区节段的混凝土顶板中张拉纵向预应力筋，并在所述结构负弯矩区的钢底板内布置纵向加劲肋，其结构特点是，所述结构负弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为波形钢腹板，而所述结构正弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为平面钢腹板。
以下对本发明做出进一步说明。
参见图1至图4，本发明的部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁包括两侧钢腹板和钢底板3构成的钢箱梁11，混凝土顶板1装在该钢箱梁11顶部并用连接钢板10和剪力件6同所述钢箱梁11固定连接，该钢箱梁11中对应于钢箱梁底部各支点9部位分别装有钢横隔板8，所述整体的钢箱梁11由位于中段的结构负弯矩区节段和位于该结构负弯矩区节段两端的结构正弯矩区节段组成，在所述结构负弯矩区节段的混凝土顶板1中张拉纵向预应力筋5，并在所述结构负弯矩区的钢底板内布置纵向加劲肋7，其结构特点是，所述结构负弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为波形钢腹板2，而所述结构正弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为平面钢腹板4。
本发明的技术原理是，由于所述结构负弯矩区采用了波形钢腹板2，而该波形钢腹板2轴向刚度低，混凝土顶板1因张拉纵向预应力筋5而产生的变形几乎不受约束，因此大幅提高了混凝土顶板纵向预应力筋5的效率，可减少纵向预应力筋5用量；所采用的波形钢腹板2抗剪和抗剪切屈曲能力强，可大幅提高腹板的稳定性和抗剪承载力。
同已有预应力波形钢腹板PC组合箱梁相比，本发明的连续组合箱梁因其钢底板3的抗拉性能好，可独自承受正弯矩产生的拉应力，不必额外张拉体内、体外纵向预应力筋并减轻结构自重；波形钢腹板2内侧无需设置纵向加劲肋，从而使施工方便、节省材料，在造价上具有竞争力。并且，本发明的部分波形钢腹板预应力连续组合箱梁的中间支点附近的负弯矩截面受力十分明确，荷载产生的弯矩几乎全部由混凝土顶板1和钢底板3承担，而波形钢腹板2仅承受剪力，避免了已有预应力钢-混凝土连续组合箱梁相应节段的平面钢腹板处于较大弯、剪共同作用的复合受力状态。再者，所述波形钢腹板2具有良好的三维柔性，便于腹板装配施工；波形钢腹板2能够与钢底板3焊接形成整体，便于工厂化制作和架设施工；而已有预应力波形钢腹板PC组合箱梁的混凝土底板与波形钢腹板需进行特殊连接，施工较为复杂。
由以上可知，本发明为一种部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁，它既具有所述已有预应力钢-混凝土连续组合箱梁和所述预应力波形腹板PC组合箱梁结构优点，又能够有效克服所述已有预应力钢-混凝土连续组合箱梁的混凝土顶板纵向预应力筋效率低下、平面钢腹板易于局部失稳，以及所述预应力波形腹板PC组合箱梁需布置大量体内和体外预应力筋、施工复杂等问题，且具有受力性能好、材料利用率高、施工简便快捷、经济效益显著的特点。
附图说明
图1为本发明的连续组合箱梁一种实施例主视结构示意图；
图2为图1所示箱梁的俯视结构示意图(局部剖视)；
图3为图1中I-I向剖视结构示意图；
图4为图1中II-II向剖视结构示意图；
图5是所用波形钢腹板2的一种截面形状。
在所述附图中：
1-混凝土顶板， 4-平面钢腹板，
2-波形钢腹板， 5-纵向预应力筋，
3-钢底板， 6-剪力件，
7-纵向加劲肋， 10-连接钢板，
8-钢横隔板， 11-钢箱梁，
9-支点。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁包括两侧钢腹板和钢底板3构成的钢箱梁11，混凝土顶板1装在该钢箱梁11顶部并用连接钢板10和剪力件6同所述钢箱梁11固定连接，该钢箱梁11中对应于钢箱梁底部各支点9部位分别装有钢横隔板8，所述整体的钢箱梁11由位于中段的结构负弯矩区节段和位于该结构负弯矩区节段两端的结构正弯矩区节段组成，在所述结构负弯矩区节段的混凝土顶板1中张拉纵向预应力筋5，并在所述结构负弯矩区的钢底板内布置纵向加劲肋7，所述结构负弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为波形钢腹板2，而所述结构正弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为平面钢腹板4。
施工时，首先将波形钢腹板2、平面钢腹板4、钢底板3和钢横隔板8焊接形成钢箱梁11，钢箱梁11截面为矩形，并在钢底板3相应位置处的内部焊接纵向加劲肋7；然后吊装钢箱梁11节段，将相邻的梁段对拼焊接起来形成连续梁结构；接下来，将连接钢板10和剪力件6焊接到波形钢腹板2和平面钢腹板4的顶部，支模现浇混凝土顶板1作为桥面板；待混凝土顶板1达到设计强度后，张拉纵向预应力筋5；最后铺装其上的附属结构，整个结构投入运营。
Claims (1)
1、一种部分波形钢腹板预应力钢-混凝土连续组合箱梁，两侧钢腹板和钢底板(3)构成钢箱梁(11)，混凝土顶板(1)装在该钢箱梁(11)顶部并用连接钢板(10)和剪力件(6)同所述钢箱梁(11)固定连接，该钢箱梁(11)中对应于钢箱梁底部各支点(9)部位分别装有钢横隔板(8)，所述整体的钢箱梁(11)由位于中段的结构负弯矩区节段和位于该结构负弯矩区节段两端的结构正弯矩区节段组成，在所述结构负弯矩区节段的混凝土顶板(1)中张拉纵向预应力筋(5)，并在所述结构负弯矩区的钢底板内布置纵向加劲肋(7)，其特征是，所述结构负弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为波形钢腹板(2)，而所述结构正弯矩区的钢箱梁两侧钢腹板为平面钢腹板(4)。
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