CN102197179A - 桥墩与混凝土梁的刚性结合结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种桥墩和混凝土梁的刚性结合结构，与使用钢梁的刚构桥相比，可以大幅度减少架桥成本，节约使用的总钢量，并且，不受钢梁的形状限制，可以把混凝土梁任意地成形为适合于架桥现场的形状。把由短型钢构成的型钢接头(3)的后半部分别埋设在混凝土梁(2)的两端，把该各型钢接头(3)的前半部从混凝土梁(2)的端面伸出，形成为带接头PC混凝土梁(1)。把从该混凝土梁(2)的端面伸出的各型钢接头部分(3b)支承在桥墩(4)的桥墩面(12)上，并且与从该桥墩面(12)立起的连接条材(13)连接，把该各型钢接头部分(3b)和连接条材(13)埋设到在上述桥墩面(12)上增加浇筑的连接混凝土(14)中。

Description

桥墩与混凝土梁的刚性结合结构

技术领域

本发明涉及刚构桥中的混凝土梁的两端与桥墩的刚性结合结构。

背景技术

专利文献1公开了如下的刚构桥，其中，把由H型钢等的型钢构成的钢梁在桥宽方向并排设置，把各钢梁的两端支承在混凝土制桥墩的桥墩面上，再把各钢梁的两端与从桥墩的桥墩面立起的连接条材连接，在上述桥墩面上增加浇筑连接混凝土，将上述钢梁的两端埋设在该连接混凝土中，通过该连接条材的连接和连接混凝土，将上述混凝土制桥墩与钢梁两端刚性结合。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-211566号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，钢材价格高涨，使用由H型钢等型钢构成的钢梁的桥梁工程，从合算性的观点出发存在实施受到限制的状况，也造成钢材的浪费。

另外，型钢的形状变更困难，难于选择适应各种桥梁的形状。

而PC混凝土梁(预制混凝土梁)比钢梁便宜得多，可根据桥梁设计，容易地成形为任意形状。

解决课题的技术方案

本发明提供用上述混凝土梁作为桥梁并得到该混凝土梁的两端与桥墩的牢固的刚性结合的桥墩与混凝土梁的刚性结合结构。

在本发明中，事先准备好带接头PC混凝土梁(带接头预制混凝土梁)。该带接头预制混凝土梁，是把由短型钢构成的型钢接头的后半部分别埋设在混凝土梁的两端、把该各型钢接头的前半部从混凝土梁的端面伸出而形成的。

前半部和后半部并不限定是二分之一的长度，例如也可以是一方长而另一方短。

把上述带接头PC混凝土梁运入现场，把该带接头PC混凝土梁在桥宽方向并排设置，并且，把从各混凝土梁伸出的型钢接头部分支承在桥墩的桥墩面上。

把从上述混凝土梁端面伸出的各型钢接头部分与从上述桥墩的桥墩面立起的连接条材连接，把该各型钢接头部分和连接条材埋设到在上述桥墩面上增加浇筑的混凝土内，形成了桥墩和混凝土梁的刚性结合结构。

上述连接条材穿过上述各型钢接头部分的翼缘，把螺母螺纹接合在该连接条材的贯穿端，固定在翼缘上。该螺母也埋设在上述连接混凝土中。

上述型钢接头部分和连接条材，除了用螺母连接外，也可以用焊接连接，楔子等的连接配件。上述螺母、焊接、连接配件具有阻止型钢接头部分从连接条材上脱出的阻挡作用。

把横向连接条材穿过从上述混凝土梁伸出的各型钢接头部分，经由该横向连接条材，把相邻的混凝土梁的型钢接头部分相互连接。该横向连接条材也埋设在上述连接混凝土中。

如上所述，型钢接头的后半部埋设在上述混凝土梁端部的混凝土中，上述型钢接头的前半部埋设在上述连接混凝土中，混凝土梁和连接混凝土经由型钢接头形成为整体构造。

本发明包含两个实施例。一个实施例是，把从混凝土梁的端面伸出的上述各型钢接头部分支承在桥墩的桥墩面上，间接地支承混凝土梁。另一个实施例是，把上述各型钢接头部分支承在桥墩的桥墩面上，并把混凝土梁的两末端直接支承在该桥墩面上。

发明效果

根据本发明，与上述采用钢梁的刚构桥相比，可以大幅度降低架桥成本，节约总的钢材量。另外，不受钢梁的形状限制，可任意地把混凝土梁成形为适合于架桥现场的形状。

另外，可以减少在现场浇筑在梁间的混凝土量，减轻浇筑作业。

附图说明

图1是表示本发明的混凝土制桥墩(包括桥台)与混凝土梁的刚性结合结构中采用的、带接头PC混凝土梁的第一例的立体图。

图2是图1所示的混凝土梁的平面图。

图3是图1所示的混凝土梁的主视图。

图4是图1所示的混凝土梁的纵剖面图。

图5是图1所示的混凝土梁的横剖面图。

图6是表示本发明的混凝土制桥墩(包括桥台)与混凝土梁的刚性结合结构中采用的、带接头PC混凝土梁的第二例的立体图。

图7是图6所示的混凝土梁的平面图。

图8是图6所示的混凝土梁的主视图。

图9是图6所示的混凝土梁的纵剖面图。

图10是图6所示的混凝土梁的横剖面图。

图11是表示本发明的混凝土制桥墩(包括桥台)与混凝土梁的刚性结合结构中采用的、带接头PC混凝土梁的第三例的立体图。

图12是图11所示的混凝土梁的平面图。

图13是图11所示的混凝土梁的主视图。

图14是图11所示的混凝土梁的纵剖面图。

图15是图11所示的混凝土梁的横剖面图。

图16A是以连接混凝土浇筑前的状态表示上述混凝土梁和桥墩的刚性结合部的纵剖面图，图16B是以该连接混凝土浇筑后的状态表示的纵剖面图。

图17是采用带接头PC混凝土梁的单跨刚构桥的纵剖面图。

图18是采用带接头PC混凝土梁的多跨刚构桥的纵剖面图。

图19是以连接混凝土浇筑前的状态表示采用图1至图5所示的带接头PC混凝土梁形成的刚构桥的刚性结合部的主视图。

图20是以连接混凝土浇筑后的状态表示采用图1至图5所示的带接头PC混凝土梁形成的刚构桥的刚性结合部的纵剖面图。

图21是表示以连接混凝土浇筑前的状态、从型钢接头的端面看采用图6至图10所示的带接头PC混凝土梁形成的刚构桥的纵剖面图。

图22是表示以连接混凝土浇筑后的状态、从型钢接头的端面看采用图6至图10所示的带接头PC混凝土梁形成的刚构桥的纵剖面图。

图23是表示以连接混凝土浇筑前的状态、从型钢接头的端面看采用图11至图15所示的带接头PC混凝土梁形成的刚构桥的纵剖面图。

图24是表示以连接混凝土浇筑后的状态、从型钢接头的端面看采用图11至图15所示的带接头PC混凝土梁形成的刚构桥的纵剖面图。

图25A是以连接混凝土浇筑前的状态表示把混凝土梁的型钢接头部分和混凝土梁的两末端支承在桥墩的桥墩面上的例子的纵剖面图，图25B是以连接混凝土浇筑后的状态表示的纵剖面图。

具体实施方式

下面，参照图1至图25说明实施本发明的优选方式。

图1至图5表示本发明的混凝土制桥墩4(包括桥台)与混凝土梁2的刚性结合结构中采用的、带接头PC混凝土梁1的第一例。图6至图10表示该带接头PC混凝土梁1的第二例。图11至图15表示该带接头PC混凝土梁1的第三例。

各例中的带接头PC混凝土梁1，在混凝土梁2的两端具有由短型钢构成的一对型钢接头3。

由短型钢构成的各型钢接头3，其后半部分别埋设在混凝土梁2的各端部内，该各个型钢接头3的前半部从混凝土梁2的端面伸出，形成了上述带接头PC混凝土梁1。

具体地说，第1型钢接头3的后半部的型钢接头部分3a埋设在混凝土梁2的一端，该第1型钢接头3的前半部的型钢接头部分3b从混凝土梁2的一端面伸出。

同样地，第2型钢接头3的后半部的型钢接头部分3a埋设在上述混凝土梁2的另一端，该第2型钢接头3的前半部的型钢接头部分3b从混凝土梁2的另一端面伸出。

上述前半部和后半部并不限定是型钢接头3的二分之一长度，例如也可以是一方长而另一方短。

在从上述混凝土梁2的端面伸出的型钢接头部分3b，设有朝桥宽方向贯通腹板6的多个贯通孔8a，供后述的横向连接条材7穿过该贯通孔8a。

另外，设有朝上下方向贯通上述型钢接头部分3b的翼缘10的多个贯通孔8b，后述的连接条材13穿过该贯通孔8b。

另外，在埋设在上述混凝土梁2的端部内的型钢接头部分3a，设有朝桥宽方向贯通腹板6的多个贯通孔8a，将加强钢筋16穿过该贯通孔8a，把该加强钢筋16埋设在混凝土梁2中。

上述加强钢筋16，可以是将直的短钢筋穿过各贯通孔8a，也可以是在将比其长的钢筋穿过各贯通孔8a的同时朝混凝土梁2的长度方向弯折而埋设在该梁2内。

在图1至图5所示的第一例中示出了：采用在截面积比较大的柱状部11的下部两侧具有宽度小的翼缘9的大致倒T字形混凝土梁2，作为上述混凝土梁2；另外，采用在腹板6的上下端两侧具有翼缘10的H型钢，作为上述型钢接头3；把该H型钢3的后半部埋设在上述混凝土梁2的端部，使其前半部从混凝土梁2的端面伸出，把两者2、3如前所述地形成为整体构造。

在用H型钢形成上述型钢接头3时，在上下翼缘10上设置上述贯通孔8b。

另外，作为实施方式，可以如图5所示那样，把倒U字形的加强钢筋23以跨过腹板6的方式贯穿型钢接头部分3a的上下翼缘10，把该型钢接头部分3a与倒U字形加强钢筋23一起埋入混凝土梁2的端部。该U字形加强钢筋23增强型钢接头部分3a和混凝土梁2的结合强度，提高混凝土梁2的端部和型钢接头部分3a的埋设部实质上负载的耐承载力。

图6至图10所示的第二例与第一例同样，示出了：采用在截面积比较大的柱状部11的下部两侧具有宽度小的翼缘9的大致倒T字形混凝土梁2，作为上述混凝土梁2；另外，采用具有从腹板6的上下端朝一侧伸出的翼缘10的C型钢，作为上述型钢接头3；把该C型钢3的后半部埋设在上述混凝土梁2的端部，使其前半部从混凝土梁2的端面伸出，将两者2、3如前所述地形成为整体构造。

在第二例中，示出了用二根C3型钢3来形成混凝土梁2的一端和另一端的C型钢接头3的情形。示出了：二根C型钢3，以其腹板6平行地相向而其翼缘10朝外侧方伸出的方式隔开间隔地并排设置，埋设在混凝土梁2的端部内。

图11至图15所示的第三例示出了：采用在腹板11′的上端两侧具有翼缘9的T形混凝土梁2，作为上述混凝土梁2；采用在腹板6的上端两侧具有翼缘10的T型钢，作为上述型钢接头3；把该T型钢3的后半部埋设在上述混凝土梁2的端部，使其前半部从混凝土梁2的端面伸出，将两者2、3如前所述地形成为整体构造。

上述T型钢的翼缘10埋设在T形混凝土梁2的翼缘9中，T型钢的腹板6埋设在T形混凝土梁2的腹板11′中。

本发明并不限定于采用上述各例所示的H型钢、T型钢、C型钢，也可以采用I型钢、L型钢、Z型钢等具有各种断面形状的型钢作为型钢接头3，可根据混凝土梁2的形状有选择地使用各种型钢。

上述各种型钢，除了可采用JIS规定等的挤压成形的型钢外，也可以采用将腹板与翼缘板焊接而成为具有上述各种断面形状的型钢。

上述第一、第二、第三例所示的带接头PC混凝土梁1在工厂制造，再运入架桥现场使用。

在上述带接头PC混凝土梁1的第二例和第三例中，也可以采用在第一例中说明的倒U字形加强钢筋23。即，在把C型钢(第二例)、T型钢(第三例)作为型钢接头3使用时，也可以将倒U字形加强钢筋23跨过腹板6地穿过型钢接头部分3a的翼缘10而埋设在混凝土梁2中。

下面，参照图16至图25，说明采用上述带接头PC混凝土梁1的桥墩4与混凝土梁2的刚性结合结构。

以下说明的带接头PC混凝土梁1与桥墩4的刚性结合结构，可以在图17所示的单跨刚构桥或图18所示的多跨刚构桥中实施。

图19、图20是表示采用图1至图5所示的带接头PC混凝土梁1形成的刚构桥的刚性结合部的横断面图。图21、图22是表示采用图6至图10所示的带接头PC混凝土梁1形成的刚构桥的刚性结合部的横断面图。图23、图24是表示采用图11至图15所示的带接头PC混凝土梁1形成的刚构桥的刚性结合部的横断面图。

图19、图21、图23是表示连接混凝土14浇筑前的状态的剖面图。图20、图22、图24是表示连接混凝土14浇筑后的状态的剖面图。

图16A是以连接混凝土14浇筑前的状态表示上述混凝土梁2和桥墩4的刚性结合部的放大剖面图，图16B是以该连接混凝土浇筑后的状态表示的放大剖面图。

把从上述混凝土梁2伸出的型钢接头部分3b支承在桥墩4的桥墩面12上、沿桥宽方向并排设置，并将混凝土梁2在桥宽方向并排设置。

接着，把上述各型钢接头部分3b与从桥墩面12立起的连接条材13连接，作为具体例，是将螺母17螺纹接合在上述连接条材13上，穿设横向连接条材7，在桥墩面12的上面浇筑连接混凝土14。

如上所述，型钢接头3的后半部埋设在上述混凝土梁2端部的混凝土中，上述型钢接头3的前半部埋设在上述连接混凝土14中，混凝土梁2和连接混凝土14经由型钢接头3成为整体构造。

上述连接条材13例如是用钢筋等的钢棍形成，把该钢棍的下端一体地埋设在混凝土制桥墩4，从桥墩面12立起。或者，除了钢棍外，也可以使用缆绳。

在用钢棍作为连接条材13时，使埋设在混凝土制桥墩4内的加强钢筋15的端部从桥墩面12向上方伸出，用该伸出部分形成上述钢棍(连接条材13)。

将上述连接条材13穿过设在型钢接头部分3b的翼缘10上的贯通孔8b，把螺母17螺纹接合在从翼缘10的上面伸出的连接条材13的伸出端(伸出端的阳螺纹)上，将该螺母17固定在翼缘10的上面，这样，将型钢接头部分3b与桥墩4连接。

上述螺母17具有阻止型钢接头部分3b上浮的阻挡作用，也可以采用具有该阻挡作用的其它的楔子、止脱配件等。

在用H型钢形成型钢接头3时，把上述连接条材13穿过型钢接头部分3b的上下翼缘10，将螺母17螺纹接合在连接条材13的上端部，固定在上翼缘10的上面。

上述螺母17可以直接固定在翼缘10的上面，也可以经由承压材18而固定在翼缘10的上面。

上述承压材18以沿着桥宽方向横跨在桥宽方向并排设置着的型钢接头部分3b的方式延伸，架设在各型钢接头部分3b的翼缘10的上面。

作为一例，设置1根承压材18，使该1根承压材18横跨在桥宽方向并排设置着的全部型钢接头部分3b。作为另一例，可以使上述承压材18成为分割的长度，将各分割的承压材18架设在相邻的二根以上的型钢接头部分3b的翼缘10上。

在使用上述承压材18时，将上述连接条材13组的一部分穿过型钢接头部分3b的翼缘10的贯通孔8b，并穿过承压材18的支承在翼缘10上的部分，在该承压材18的上面螺纹接合螺母17并固定。

另外，将上述连接条材13组的另一部分穿过相邻的型钢接头3之间的间隔并立起，即穿过翼缘10间的间隔并立起，使连接条材13的上端穿过承压材18的在型钢接头部分3b之间延伸的部分18a，即穿过在翼缘10之间延伸的承压材部分18a，螺纹接合螺母17，固定在承压材部分18a的上面。

作为上述承压材18，可以采用コ字形槽钢、L形槽钢等形状的槽钢。该コ字形槽钢、L形槽钢等形状的槽钢，弯曲强度大，与连接混凝土14的结合作用大，适合作为承压材18。在本发明中，也并未排除以用钢制平条板来代替上述槽钢而作为承压材18使用的情况。

然后，把由钢棍、钢缆、由其它高张力纤维构成的缆绳等构成的横向连接条材7，穿过支承在上述桥墩面12上的各型钢接头部分3b的贯通孔8a，经由该横向连接条材7，把在桥宽方向相邻的混凝土梁的型钢接头部分3b相互连接。经由该连接，把在桥宽方向相邻的混凝土梁2相互连接。

再者，上述横向连接条材7穿过在桥宽方向并排设置着的全部型钢接头部分3b，在设置在桥宽方向最外端的型钢接头部分3b的腹板6的外侧面螺纹接合螺母19，从而将该条材7的两端固定在该腹板6的外侧面。

可以在把上述螺母17螺纹接合到连接条材13上的作业之前，进行穿设上述横向连接条材7而螺纹接合螺母19的作业。也可以在把螺母17螺纹接合到连接条材13上后，进行穿设上述横向连接条材7而螺纹接合螺母19的作业。

另外，在带接头PC混凝土梁1的混凝土梁2之间的间隔内，沿桥长方向，浇筑填隙混凝土20。该填隙混凝土20将各混凝土梁2连接，并且，填隙混凝土20的两端与连接混凝土14连接，在混凝土梁2和填隙混凝土20上形成混凝土板面。

在上述混凝土板面的上面，实施混凝土铺装或沥青铺装21，形成路基。因此，该铺装21以覆盖上述混凝土梁2、填隙混凝土20和型钢接头3的方式一体叠置。

上述填隙混凝土20，可以在把螺母17螺纹接合到连接条材13上的工序的前后或者在穿设横向连接条材7工序的前后，进行填充。

可以把上述带接头PC混凝土梁1的型钢接头部分3b直接支承在上述混凝土制桥墩4的桥墩面12上；也可以在该桥墩面12上设置混凝土制或型钢制的枕材22，把型钢接头部分3b支承在该枕材22上，即，经由枕材22把型钢接头部分3b间接地支承在桥墩面12上，把该枕材22埋设在上述连接混凝土14内。

上述连接混凝土14具有底部混凝土14a和端部混凝土14b。底部混凝土14a充填在由枕材22形成的空间内。端部混凝土14b覆盖型钢接头3的端面。这样，型钢接头部分3b、横向连接条材7、连接条材13、螺母17、19、承压材18和枕材22，埋设在连接混凝土14中。

上述带接头PC混凝土梁1可以借助型钢接头部分3b支承在桥墩4的桥墩面12上，或者，也可以如图25所示那样，把该混凝土梁1的型钢接头部分3b支承在桥墩4的桥墩面12上，同时把混凝土梁2的两末端支承在桥墩4的桥墩面12上，将混凝土梁2的两端面与连接混凝土14结合。

把从上述混凝土梁2的端面伸出的各型钢接头部分3b和混凝土梁2的两端支承在上述桥墩4的桥墩面12上，进行与上述连接条材13的连接、横向连接条材7的穿设、以及连接混凝土14的现场浇筑。

上述图25所示的例子可以在图17所示的单跨刚构桥、和图18所示的多跨刚构桥上实施，这是不言而喻的。

在图18所示的多跨刚构桥中，在中间桥墩4上并排地设置枕材22，在一方枕材22上支承着形成一方跨径的PC混凝梁1的型钢接头部分3b，并与连接条材13连接，在另一方枕材22上支承着形成另一方跨径的PC混凝土梁1的型钢接头部分3b，并与连接条材13连接，在同一个桥墩4上，把相向的两个型钢接头部分3b、两横向连接条材7和两枕材22一起埋设在连接混凝土14中，形成了刚性结合结构。

附图标记的说明

1...带接头PC混凝土梁，2...混凝土梁，3...型钢接头，3a、3b...型钢接头部分，4...桥墩，6...腹板，7...横向连接条材，8a、8b...贯通孔，9、10...翼缘，11...柱状部，11′...腹板，12...桥墩面，13...连接条材，14...连接混凝土，14a...底部混凝土，14b...端部混凝土，15、16...加强钢筋，17...螺母，18...承压材，18a...承压材部分，19...螺母，20...填隙混凝土，21...铺装，22...枕材，23...加强钢筋

Claims (5)

1.一种桥墩和混凝土梁的刚性结合结构，其特征在于，把由短型钢构成的型钢接头的后半部分别埋设在混凝土梁的两端，使该各型钢接头的前半部从混凝土梁的端面伸出，形成带接头PC混凝土梁，把从该混凝土梁端面伸出的各型钢接头部分支承在桥墩的桥墩面上、并与从该桥墩面立起的连接条材连接，把该各型钢接头部分和连接条材埋设到在上述桥墩面上增加浇筑的连接混凝土内。

2.如权利要求1所述的桥墩和混凝土梁的刚性结合结构，其特征在于，把上述连接条材穿过上述各型钢接头部分的翼缘，把螺母螺纹接合在该连接条材的贯穿端而固定在翼缘上。

3.如权利要求1所述的桥墩和混凝土梁的刚性结合结构，其特征在于，把横向连接条材穿过支承在上述桥墩面上的各型钢接头部分，经由该横向连接条材，把相邻的混凝土梁的型钢接头部分相互连接。

4.如权利要求1所述的桥墩和混凝土梁的刚性结合结构，其特征在于，经由上述型钢接头，把上述混凝土梁和上述连接混凝土形成为整体构造。

5.如权利要求1所述的桥墩和混凝土梁的刚性结合结构，其特征在于，把从上述混凝土梁的端面伸出的各型钢接头部分和混凝土梁的两端，支承在上述桥墩的桥墩面上。

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