CN102359060A - 一种组合梁—混凝土梁结合段的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合梁-混凝土梁结合段的结构，它包括闭合隔舱以及自组合梁向混凝土梁方向依次间隔焊接在组合梁内的横隔板和承压板，在横隔板和承压板上均开有人孔，闭合隔舱一端为开口端并且其另一端设置有封堵板，闭合隔舱的开口端与承压板侧壁固定联接并且在承压板另一侧延伸至横隔板，所述的封堵板以及延伸过封堵板的闭合隔舱与混凝土梁相连，在所述的闭合隔舱和封堵板周围均浇筑有填充混凝土，在横隔板的组合梁侧垂直焊接有多个π型加劲肋。本结构解决了主梁两种材料的刚度不同对结构受力、变形产生突变的影响。

Description

一种组合梁—混凝土梁结合段的结构

技术领域

本发明涉及一种组合梁-混凝土梁结合段的结构，特别涉及混合斜拉桥体系中的组合梁-混凝土梁结合段的结构。 

背景技术

斜拉桥作为一种拉索体系，受力合理、施工便捷，相比梁式桥、拱桥，斜拉桥具有更大的跨越能力。由于斜拉桥拉索的自锚特性，不需要像悬索桥那样巨大主缆锚碇，因此相比悬索桥具有更好的经济性，加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要桥型之一，在跨径100～800m的范围内占据着优势，在跨径800～1100m特大跨径桥梁角逐竞争中，斜拉桥也扮演着重要角色，因此斜拉桥体系在跨越结构适用性上具有较强的竞争优势。 

目前，斜拉桥体系按主梁材料不同可以划分为：钢梁斜拉桥、混凝土梁斜拉桥、组合梁斜拉桥及钢梁-混凝土梁混合梁斜拉桥。 

钢梁斜拉桥：具有跨越能力强，施工周期短，造价高等特点，一般适用于较大跨径的斜拉桥。 

混凝土梁斜拉桥：具有造价低、刚度大挠度小、抗风性能好等优点，其跨越能力不如钢梁斜拉桥，施工速度也较钢梁斜拉桥慢。 

组合梁斜拉桥：组合梁是指在钢梁顶面用混凝土桥面板代替正交异性钢桥面板，钢梁与混凝土桥面板通过剪力栓钉联接为一体共同受力的梁结构。它除具有与钢梁共同的优缺点外，还能降低用钢量指标，且其刚度、抗风稳定性优于钢梁。 

钢梁-混凝土梁混合梁斜拉桥：是指主跨全部或部分采用钢梁，边跨采用混凝土梁的一种斜拉桥体系。该种斜拉桥体系适用于边跨与主跨比值较小的情况。 

钢梁-混凝土梁混合梁斜拉桥体系中，钢梁与混凝土梁衔接部位称为钢-混凝土结合段。 

申请号为CN201020185880.1的中国专利公开了“一种梁的新型钢-混凝土结合段的构造”，该构造包括钢梁和混凝土梁，所述钢梁与所述混凝土梁的结合处设置有承压板，所述钢梁包括钢梁顶板、钢梁底板和钢梁腹板；所述混凝土梁包括混凝土腹板，所述钢梁外套于所述混凝土梁上，从而形成一混凝土梁至钢梁的过渡段，所述过渡段内的钢梁腹板插入到混凝土梁腹板内形成一钢-混凝土的组合截面；位于所述过渡段内的钢梁顶板和钢梁底板之间设有由横向隔板组成的上、下两个封闭的隔仓；所述承压板是一与钢梁的横断面完全吻合的钢板；所述过渡段内的钢梁顶板与混凝土梁之间、钢梁底板与混凝土梁之间、钢梁腹板与混凝土梁腹板之间、承压板与混凝土梁之间均设有剪力栓钉；所述混凝土梁内设置有预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋，所述预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋锚固在承压板上；所述钢梁顶板和钢梁底板上分别设置有U形加劲肋，所述U形加劲肋上均分别焊接有π形加劲肋，所述π形加劲肋的高度是从钢梁侧向混凝土梁侧逐渐变高。 

该专利存在弊端和局限性如下：(1)该结构只适用于钢梁与混凝土梁相接的情况，具有适用的局限性；(2)该结构预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋锚固在承压板上，承压板直接与钢箱梁联接，造成钢束和/或钢筋的锚头曝露于钢箱开放空间内，不利于锚头防腐，将会影响结构耐久性；(3)该结构只适用于钢梁断面与混凝土梁断面外轮廓线相同的情况，具有构造的局限性。 

迄今，我国已经建成了多座钢梁-混凝土梁混合梁斜拉桥，钢梁-混凝土梁结合段，在该种体系斜拉桥中得到了广泛的应用与发展。我国至今还没有已建成的组合梁-混凝土梁混合斜拉桥，组合梁-混凝土梁结合段的结构仍是一项技术空白。 

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种能流畅的传递各种荷载产生的内力和变形，并具有良好的抗疲劳性能和耐久性的一种组合梁-混凝土梁结合段的结构。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

本发明的一种组合梁-混凝土梁结合段的结构，它包括闭合隔舱以及自组合梁向混凝土梁方向依次间隔焊接在组合梁内的横隔板和承压板，在所述的横隔板和承压板上均开有人孔，所述的闭合隔舱一端为开口端并且其另一端设置有封堵板，所述闭合隔舱的开口端与承压板侧壁固定联接并且在承压板另一侧延伸至横隔板，所述的封堵板以及延伸过封堵板的闭合隔舱与混凝土梁相连，在所述的闭合隔舱和封堵板周围均浇筑有填充混凝土，其中位于闭合隔舱顶面的填充混凝土内设置有贯通组合梁与混凝土梁的预应力钢束，位于闭合隔舱底面的填充混凝土内设置有一端锚固在承压板上的精轧螺纹钢筋，位于闭合隔舱侧面的填充混凝土内设置有一端锚固于承压板的预应力钢束，所述的横隔板、承压板、闭合隔舱以及封堵板与填充混凝土或混凝土梁的接触面上均连接有剪力栓钉，在所述的横隔板的组合梁侧垂直焊接有多个π型加劲肋，所述的多个π型加劲肋底部与组合梁底板焊接，组合梁底板及组合梁左侧外腹板延伸过封堵板一段长度并包在混凝土梁外表面上，组合梁右侧外腹板延伸过封堵板一段长度并插入混凝土梁内，在组合梁右侧外腹板与混凝土梁相接位置设置有与组合梁右侧外腹板垂直设置并且外包于混凝土梁梁端横断面上的外包钢板，所述的组合梁底板、组合梁左侧外腹板、组合梁右侧外腹板以及外包钢板与填充混凝土或混凝土梁的接触面上均联接有剪力栓钉。 

本发明的优点在于： 

(1)本发明的组合梁-混凝土梁结合段范围内，由于结构中闭合隔舱断面尺寸的变化，解决了主梁两种材料的刚度不同对结构受力、变形产生突变的影响； 

(2)本发明的组合梁-混凝土梁结合段范围内的填充混凝土，与组合梁桥面板以及混凝土梁采用同种标号的混凝土同期浇筑，并设置贯通的钢束，使两种梁更有效的结合在一起，提高了结构安全性； 

(3)本发明的组合梁-混凝土梁结合段范围内，沿轴向并贯穿于所述组合梁接头端部和所述混凝土梁接头端部设置有钢束和/或精轧螺纹钢筋，采用强大的钢束与精轧螺纹钢筋配合使用，可以有效地抵抗活载产生的弯矩； 

(4)本发明的组合梁-混凝土梁结合段，横隔板断面上焊接的变高度π型加劲肋，有效改善了主梁刚度过渡的平顺性； 

(5)本发明的组合梁-混凝土梁结合段，组合梁的底板及左侧外腹板延伸过封堵板一段长度并包在混凝土梁上，组合梁的右侧外腹板延伸过封堵板一段长度并插入混凝土梁内，在组合梁的右侧外腹板与混凝土梁相接位置设置有与组合梁的右侧外腹板垂直，并且外包于混凝土梁梁端横断面上的外包钢板，所述的组合梁底板、组合梁左侧外腹板、组合梁右侧外腹板以及外包钢板，在与混凝土接触面上均垂直联接有剪力栓钉，使混凝土防裂能力得到了提高，使结构的可靠性、抗疲劳性和耐久性显著增强，使该方案结构更具合理性。 

(6)本发明的组合梁-混凝土梁结合段，适用于组合梁与混凝土梁的有效联接。 

(7)本发明的组合梁-混凝土梁结合段，在承压板至横隔板范围内，闭合隔舱外侧浇筑混凝土，在更有效的满足刚度过渡的基础上，能够有效避免锚固于承压板端部钢束和钢筋锚头由于外露而引起的锈蚀，提高结构在全寿命周期内的耐久性。 

综上，本发明组合梁-混凝土梁结合段的结构能流畅传递各种荷载产生的内力(轴力、剪力和弯矩)和变形，并具有良好的抗疲劳性能和耐久性。 

附图说明

图1是本发明一种组合梁-混凝土梁结合段的结构的立面结构示意图； 

图2是图1所示的结合段的1-1部位断面示意图； 

图3是图1所示的结合段的2-2部位断面示意图； 

图4是图1所示的结合段的3-3部位断面示意图； 

图5是图1所示的结合段的4-4部位断面示意图； 

图6是图1所示的结合段的5-5部位断面示意图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。 

如附图所示的本发明的一种组合梁-混凝土梁结合段13的结构，它包括闭合隔舱3以及自组合梁1向混凝土梁2方向依次间隔焊接在组合梁内的横隔板4和承压板5，在所述的横隔板4和承压板5上均开有人孔14，所述的闭合隔舱3一端为开口端，另一端设置封堵板6，所述闭合隔舱3的开口端与承压板5侧壁固定联接并且在承压板5另一侧延伸至横隔板4，所述的封堵板6以及延伸过封堵板6的闭合隔舱3与混凝土梁2相连，延伸过封堵板6的闭合隔舱3长度优选的为0.4～0.6m，在所述的闭合隔舱3和封堵板6周围均浇筑有填充混凝土8，其中位于闭合隔舱3顶面的填充混凝土8内设置贯通组合梁1与混凝土梁2的预应力钢束9，位于闭合隔舱3底面的填充混凝土8内设置有一端锚固在承压板5上的精轧螺纹钢筋10(图1中的15为精轧螺纹钢筋10的锚头处)。精轧螺纹钢筋10在施工过程中另一端锚固在混凝土梁2体内。位于闭合隔舱3侧面的填充混凝土8内设置有一端锚固于承压板5的预应力钢束9，预应力钢束另一端在施工过程中锚固在混凝土梁2体内。所述横隔板4、承压板5、闭合隔舱3以及封堵板6与填充混凝土或混凝土梁的接触面上均连接有剪力栓钉7。在横隔板4的组合梁2侧垂直焊接有多个π型加劲肋12，π型加劲肋12底部与组合梁底板17焊接，组合梁底板17及组合梁左侧外腹板18延伸过封堵板6一段长度并包在混凝土梁2外表面上，组合梁右侧外腹板19延伸过封堵板6一段长度并插入混凝土梁2内，在组合梁右侧外腹板19与混凝土梁2相接位置设置有与组合梁右侧外腹板19垂直设置并且外包于混凝土梁梁端20横断面上的外包钢板11，所述的组合梁底板17、组合梁左侧外腹板18、组合梁右侧外腹板19以及外包钢板11与填充混凝土或混凝土梁接触面上均联接有剪力栓钉7。优选的组合梁右侧外腹板19延伸过封堵板6插入混凝土梁2的长度为0.4-0.6m，优选的组合梁底板17、组合梁左侧外腹板18延伸过封堵板0.4～0.6m并外包于混凝土梁2外壁上。 

组合梁-混凝土梁结合段是指，组合梁与混凝土梁之间互相连接的一段范围内的梁结构(长度一般约4m)。应用于组合梁-混凝土梁结合段中的组合梁是指：在钢梁顶面用混凝土桥面板代替正交异性钢桥面板，钢梁与混凝土桥面板通过剪力栓钉联接为一体共同受力的梁结构，为现有的常规结构，组合梁的断面形式可以采用单箱或分离式双箱形式，每个箱可根据情况采用单室或多室形式。本实例中组合梁采用的是分离式双箱，每箱三室的断面形式，每个箱均采用了所述的组合梁-混凝土梁结合段与混凝土梁联接。应用于组合梁-混凝土梁结合段中的混凝土梁为现有的常规结构，可采用钢筋混凝土箱梁或预应力混凝土箱梁，本实例中采用的是预应力混凝土箱梁。横隔板4为闭合隔舱3与组合梁1联接起点，封堵板6为闭合隔舱3与混凝土梁2联接终点。 

本发明组合梁-混凝土梁结合段的结构中，填充混凝土8应与组合梁混凝土桥面板16、混凝土梁2同期浇筑。 

优选的所述的闭合隔舱3的断面可以为矩形，这样便于钢板加工以及填充混凝土8浇筑和振捣密实。优选的闭合隔舱3断面尺寸自组合梁1向混凝土梁2方向逐渐变小；这样可以保证组合梁与混凝土梁衔接段刚度的平顺过渡，有利于流畅的传递各种荷载产生的内力。 

Claims (4)

1.一种组合梁-混凝土梁结合段的结构，其特征在于：它包括闭合隔舱以及自组合梁向混凝土梁方向依次间隔焊接在组合梁内的横隔板和承压板，在所述的横隔板和承压板上均开有人孔，所述的闭合隔舱一端为开口端并且其另一端设置有封堵板，所述闭合隔舱的开口端与承压板侧壁固定联接并且在承压板另一侧延伸至横隔板，所述的封堵板以及延伸过封堵板的闭合隔舱与混凝土梁相连，在所述的闭合隔舱和封堵板周围均浇筑有填充混凝土，其中位于闭合隔舱顶面的填充混凝土内设置有贯通组合梁与混凝土梁的预应力钢束，位于闭合隔舱底面的填充混凝土内设置有一端锚固在承压板上的精轧螺纹钢筋，位于闭合隔舱侧面的填充混凝土内设置有一端锚固于承压板的预应力钢束，所述的横隔板、承压板、闭合隔舱以及封堵板与填充混凝土或混凝土梁的接触面上均连接有剪力栓钉，在所述的横隔板的组合梁侧垂直焊接有多个π型加劲肋，所述的多个π型加劲肋底部与组合梁底板焊接，组合梁底板及组合梁左侧外腹板延伸过封堵板一段长度并包在混凝土梁外表面上，组合梁右侧外腹板延伸过封堵板一段长度并插入混凝土梁内，在组合梁右侧外腹板与混凝土梁相接位置设置有与组合梁右侧外腹板垂直设置并且外包于混凝土梁梁端横断面上的外包钢板，所述的组合梁底板、组合梁左侧外腹板、组合梁右侧外腹板以及外包钢板与填充混凝土或混凝土梁的接触面上均联接有剪力栓钉。

2.根据权利要求1所述的组合梁-混凝土梁结合段的结构，其特征在于：所述的闭合隔舱断面尺寸自组合梁向混凝土梁方向逐渐变小。

3.根据权利要求1所述的组合梁-混凝土梁结合段的结构，其特征在于：所述的闭合隔舱及组合梁右侧外腹板延伸过封堵板插入混凝土梁的长度为0.4-0.6m，组合梁底板17、组合梁左侧外腹板延伸过封堵板0.4～0.6m并外包于混凝土梁外壁上。

4.根据权利要求1所述的组合梁-混凝土梁结合段的结构，其特征在于：在组合梁右侧外腹板与混凝土梁相接位置设置有与组合梁右侧外腹板垂直设置并且外包于混凝土梁梁端横断面上的外包钢板。

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