CN102140777B - 一种多弦杆组合梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多弦杆组合梁结构，所述多弦杆组合梁主要由钢筋混凝土顶板、波形钢腹板以及弦杆底板构成，所述钢筋混凝土顶板通过抗剪连接件连接所述波形钢腹板的一端，所述波形钢腹板的另一端连接并固定于所述弦杆底板上，所述弦杆底板是由至少两根延伸方向与所述钢筋混凝土顶板延展方向相同且相互平行的弦杆构成，所述弦杆之间通过连接件连接。采用本发明实施例的多弦杆组合梁结构，使多弦杆组合梁的刚度和极限承载力都得到了大幅提高，具有较强的抗形变能力和延性；弦杆底板的操作空间大，便于施工和后期的维护。

Description

一种多弦杆组合梁结构

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其涉及一种多弦杆组合梁结构。

背景技术

钢材和混凝土是桥梁工程中最常用的建筑材料，由钢材和混凝土组成的组合桥梁结构也是我国近年来桥梁发展的重要方向之一。

现有的钢-混凝土组合梁结构，依据结构类型的不同主要分为以下三种：

第一种主要由钢筋混凝土顶板和钢梁构成，其钢梁根据应用的环境分为工字梁、开口钢箱梁、闭口钢箱梁以及钢桁架等结构。其中，工字梁的应用较为广泛，除梁桥外，还可以应用在斜拉桥的加筋梁，近年来在我国有较多的应用，如上海南浦大桥、杨浦大桥、福州的清洲闽江大桥等；而钢桁架的组合梁结构适用于跨径较大的桥梁，在我国应用不多；钢箱组合梁的跨径使用范围介于上述工字梁和钢桁架之间，因抗扭刚度大，适用于弯桥、斜桥等对抗扭刚度要求较高的桥梁中。

第二种主要是钢腹板、钢筋混凝土顶板以及混凝土底板构成的钢-混凝土组合梁结构，其中，钢腹板主要采用波形钢腹板。该种组合梁结构在我国也有大量的研究和应用，技术日趋成熟，属于结构较新型的组合梁结构。

第三种属于在世界范围内应用较少，技术仍不成熟的弦杆组合梁，如图1所示，为现有技术中弦杆-混凝土组合梁的结构示意图。其中，该弦杆组合梁结构由钢筋混凝土顶板91、波形钢腹板92以及弦杆93组成，如图所示，弦杆93是一根延伸方向与钢筋混凝土顶板91延展方向相同且与钢筋混凝土顶板91平行设置的钢管931，钢管931和波形钢腹板92形成了截面呈倒三角形的组合梁，虽然该种结构能够避免因采用钢桁腹杆结构所产生的管结构节点刚度与承载力较低的问题，但是，由于弦杆93设置为单根，限制了桥梁的弦杆93的可操作空间，也就是说，会给桥梁施工以及后期的维护方面造成诸多不便，同时，底部的单弦杆结构需要同时承受梁中的弯矩和剪力，导致其在刚度和极限承载力方面的性能表现不佳。也因此，申请人基于对国内外应用较成熟的组合梁桥结构所进行的技术分析和研究，进一步改进该种新型的弦杆组合梁桥结构，使更能突出其在抗变形能力和延性等方面的性能。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种多弦杆组合梁结构，使多弦杆组合梁结构的刚度和极限承载力都得到了大幅的提高，具有较强的抗形变能力和延性；弦杆底板的操作空间大，便于施工和后期的维护。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种多弦杆组合梁结构，所述多弦杆组合梁主要由钢筋混凝土顶板、波形钢腹板以及弦杆底板构成，所述钢筋混凝土顶板通过抗剪连接件连接所述波形钢腹板的一端，所述波形钢腹板的另一端连接固定在所述弦杆底板上，所述弦杆底板是由至少两根延伸方向与所述钢筋混凝土顶板延展方向相同且相互平行的弦杆构成，所述弦杆之间通过连接件连接；

所述弦杆为两根钢管；

所述连接件为固定设置在所述两根钢管间的多根截面呈圆形的连接钢管；

所述多根截面呈圆形的连接钢管相互平行或相互交错固定，与所述两根钢管构成承受组合梁中弯曲内力的所述弦杆底板；

所述钢筋混凝土顶板与所述抗剪连接件为一体成型。

优选的，所述多弦杆组合梁的截面呈倒梯形或或矩形。

优选的，所述连接件与所述波形钢腹板间的夹角大于或等于90°。

优选的，所述弦杆底板的所述钢管局部区段或全长内部浇注混凝土。

优选的，浇注混凝土的所述钢管局部区段位于所述多弦杆组合梁的每跨支点处或组合梁的负弯矩区。

实施本发明实施例的多弦杆组合梁结构，具有如下有益效果，多弦杆组合梁主要由钢筋混凝土顶板、波形钢腹板以及弦杆底板构成，弦杆底板是由至少两根延伸方向与钢筋混凝土顶板延展方向相同且相互平行设置的钢管构成，且钢管之间通过连接件设置连接；组合梁产生的剪力主要由两波形钢腹板承受，而弯矩主要钢筋混凝土顶板和弦杆底板承受，从而使组合梁的刚度和极限承载力都得到了大幅的提高，具有较强的抗形变能力和延性；而弦杆底板的操作空间大，便于施工和后期的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1是现有技术中弦杆混凝土组合梁的结构示意图;

图2是本发明实施例多弦杆组合梁结构的第一实施例的截面剖视结构示意图；

图3是本发明实施例多弦杆组合梁结构的第二实施例的截面剖视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

结合参照图2、图3所示，本发明实施例公开的一种多弦杆组合梁结构，主要由钢筋混凝土顶板1、波形钢腹板2以及弦杆底板3组成，所述钢筋混凝土顶板1通过抗剪连接件4连接设置在所述波形钢腹板2的一端部，相对的所述波形钢腹板2的另一端部连接固定在所述弦杆底板3上，所述弦杆底板3是由至少两根延伸方向与所述钢筋混凝土顶板1延展方向相同且相互平行设置的钢管30构成，所述钢管30之间通过连接件31设置连接。

钢筋混凝土顶板1是组合梁的主要受力承载面，波形钢腹板2和弦杆底板用于承受钢筋混凝土顶板1因承载以及自重所产生的各种内力。波形钢腹板2是互成一定角度分别连接固定在所述钢筋混凝土顶板1相对两侧的经多次折弯的连续钢板，其纵向的中心轴线方向与钢筋混凝土顶板1的延伸方向相同。弦杆底板3位于波形钢腹板2连接钢筋混凝土顶板1一端部相对的另一端部上。

需要说明的是，上述钢筋混凝土顶板1与所述抗剪连接件4也可以为一体成型，并不影响本方案的实施。

弦杆底板3是由至少两根与所述钢筋混凝土顶板延展方向相同且相互平行设置的钢管30所构成，本实施例中的弦杆底板3的组成方式以连接件31的具体形式区分为有两种，以下对两种实施方式进行具体说明：

第一种实施方式中，连接件31为固定设置在所述两根钢管30间的连接钢板311，如图2所示。钢管30设置为两根，分别连接在两波形钢腹板2的端部，而两波形钢腹板2的另一端分别通过抗剪连接件4连接固定在钢筋混凝土顶板1上。两钢管30并排设置且相互平行，其通过连接钢板311连接，连接钢板311位于如图2所示钢筋混凝土顶板1的正下方，延展方向平行于钢筋混凝土顶板1，其可以设置为多层，用以加强弦杆底板3的抗弯承载。如此，两钢管30和其间的连接钢板311一同构成了用于承受组合梁中弯矩的弦杆底板3。

该种结构的组合梁在具体实施时，组合梁因承载或钢筋混凝土顶板1自重所产生的剪力主要由两波形钢腹板2承受，而组合梁中的弯矩主要钢筋混凝土顶板1和由两钢管30与其间的连接钢板311一同构成的弦杆底板3承受。与由具有管节点的桁梁结构相比，该多弦杆组合梁结构的刚度和极限承载力都得到了大幅的提高，具有较强的抗形变能力和延性。

优选的，该种实施方式中的位于所述多弦杆组合梁的每跨支点处或组合梁的负弯矩区段的两钢管30的内部浇注混凝土。

可以理解的是，该种实施方式中的连接钢板311设置的层数以及具体与两钢管30的连接方式并不限定，其可以采用现行较为普遍的如焊接等连接方式进行固定，主要应能满足对弦杆底板3的两钢管30进行有效连接即可。当然，两钢管30的内部是否浇注混凝土及浇注范围可以根据实际的施工方式进行调整，由于本发明多弦杆组合梁的腹板采用了连续的波形钢腹板2，避免了采用钢桁腹杆结构中的管结构节点刚度与承载力较低的问题，也因此，即使两钢管30的内部不填充混凝土也具有足够的承载力。如需要浇注，可以在组合梁的每跨支点处或组合梁的负弯矩区的钢管内浇注，而正弯矩区可不浇注。

第二种实施方式中，连接件31为固定设置在所述两根钢管30间的连接钢管312，如图3所示。钢管30同样设置为两根，分别连接在两波形钢腹板2的端部，而两波形钢腹板2的另一端分别通过抗剪连接件4连接固定在钢筋混凝土顶板1上。两钢管30并排设置且相互平行，其通过连接钢管312连接，连接钢管312位于如图3所示钢筋混凝土顶板1的正下方。其具体排布也可以采用以下两种方式，多根连接钢管312间相互平行的连接在所述两钢管30之间，或多根连接钢管312水平交错地连接在所述两钢管30之间构成网状。连接钢管312加强弦杆底板3的抗弯承载。如此，两钢管30和其间的连接钢管312一同构成了用于承受组合梁中弯矩的弦杆底板3。

该种结构的组合梁在具体实施时，组合梁因承载或钢筋混凝土顶板1自重所产生的剪力主要由两波形钢腹板2承受，而组合梁中的弯矩主要由钢筋混凝土顶板1和两钢管30与其间的连接钢管312一同构成的弦杆底板3承受。与由具有管节点的桁梁结构相比，同样，该多弦杆组合梁结构的刚度和极限承载力都得到了大幅的提高，具有较强的抗形变能力和延性。

优选的，该种实施方式中的位于所述多弦杆组合梁的每跨支点处或组合梁的负弯矩区段的两钢管30的内部浇注混凝土。

优选的，连接钢管312中亦可以浇注混凝土

可以理解的是，该种实施方式中的连接钢管312的排布方式、固定位置以及具体与两钢管30的连接方式并不限定，其可以采用现行较为普遍的如焊接等连接方式进行固定，主要应能满足对弦杆底板3的两钢管30间进行有效连接即可。当然，两钢管30或连接钢管312的内部是否浇注混凝土及浇注范围可以根据实际的施工方式进行调整，由于本发明多弦杆组合梁的腹板采用了连续的波形钢腹板2，避免了因采用钢桁腹杆结构中的管结构节点刚度与承载力较低的问题，故即使两钢管30或连接钢管312的内部不填充混凝土也具有足够的承载力。

优选的，多弦杆组合梁的截面呈倒梯形（含矩形），亦即所述连接件与所述波形钢腹板间的夹角大于等于90°。该多弦杆组合梁的截面形状限于上述仅使用两根延伸方向与钢筋混凝土顶板1延展方向相同且相互平行设置的钢管构成的弦杆底板3的两种实施方式中，当弦杆底板3使用多于上述钢管的使用数量时，其截面形状可能发生变化。

本发明实施例一种多弦杆组合梁结构的其他实施方式中，弦杆底板亦可以由多钢管、多连接件匹配构成，多钢管间连接件可以根据钢管间的间距、钢筋混凝土顶板与弦杆底板的比例、高宽比以及高跨比等参数确定，具体实施方式与上述实施方式相同，不再赘述。

实施本发明的一种多弦杆组合梁结构，多弦杆组合梁主要由钢筋混凝土顶板、波形钢腹板以及弦杆底板构成，弦杆底板是由至少两根延伸方向与钢筋混凝土顶板延展方向相同且相互平行设置的钢管构成，且钢管之间通过连接件连接；组合梁产生的剪力主要由两波形钢腹板承受，而弯矩主要由钢筋混凝土顶板和弦杆底板承受，从而使组合梁的刚度和极限承载力都得到了大幅的提高，具有较强的抗形变能力和延性；而弦杆底板的操作空间大，便于施工和后期的维护。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种多弦杆组合梁结构，其特征在于，所述多弦杆组合梁主要由钢筋混凝土顶板、波形钢腹板以及弦杆底板构成，所述钢筋混凝土顶板通过抗剪连接件连接所述波形钢腹板的一端，所述波形钢腹板的另一端连接并固定于所述弦杆底板上，所述弦杆底板是由至少两根延伸方向与所述钢筋混凝土顶板延展方向相同且相互平行的弦杆构成，所述弦杆之间通过连接件连接;

所述弦杆为两根钢管；

所述连接件为固定设置在所述两根钢管间的多根截面呈圆形的连接钢管；

所述多根截面呈圆形的连接钢管相互平行或相互交错固定，与所述两根钢管构成承受组合梁中弯曲内力的所述弦杆底板；

所述钢筋混凝土顶板与所述抗剪连接件为一体成型。

2.如权利要求1所述的多弦杆组合梁结构，其特征在于，所述多弦杆组合梁的截面呈倒梯形或矩形。

3.如权利要求2所述的多弦杆组合梁结构，其特征在于，所述连接件与所述波形钢腹板间的夹角大于或等于90°。

4.如权利要求1所述的多弦杆组合梁结构，其特征在于，所述弦杆底板的所述钢管局部区段或全长内部浇注混凝土。

5.如权利要求4所述的多弦杆组合梁结构，其特征在于，浇注混凝土的所述钢管局部区段位于所述多弦杆组合梁的每跨支点处或组合梁的负弯矩区。

Images