CN102367649B - 设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，包括桥梁上部结构和桥梁下部结构，包括由多块矩形木板拼装组成的木质桥面板和位于木质桥面板正下方的底部承重结构，木质桥面板中夹装有多个开孔钢板；底部承重结构包括布设于同一平面上的多个下纵梁和布设于同一平面上的多个下横梁；开孔钢板与下纵梁的数量相同且多个开孔钢板分别紧固固定于多个下纵梁正上方；多块矩形木板与多个开孔钢板通过多个呈横向布设的预应力钢束组装为一体，多个开孔钢板和预应力钢束共同承受钢木结构间的剪力和掀起力。本发明结构简单、施工方便、受力明确且连接可靠、使用效果好，增大木结构桥梁跨越能力的同时，能解决现有钢木组合桥存在的多种缺陷。

Description

设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构

技术领域

本发明属于桥梁建造工程技术领域，尤其是涉及一种设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构。

背景技术

钢-木组合结构桥梁是一种采用钢主梁和木桥面板组合的桥梁结构形式，其具有自重轻、施工速度快、耐久性好、工厂化程度高等优点，是目前备受桥梁界关注的桥梁形式之一。应力叠合木桥面板将预应力技术引入木桥面板，以提高其整体性好，且较一般的螺钉叠合桥面板承载能力高，使用性能更优。所以，将钢结构和应力叠合木桥面板组合起来的钢应力叠合木桥面板组合桥梁结构能够充分发挥钢结构和木结构的优点，承载能力高，适用跨径大，应用前景广阔。

目前已建的钢-木组合桥梁结构常采用螺栓连接，其存在的问题主要包括以下方面：1、螺栓连接所需连接件数量多，增加木结构桥梁整体造价；2、螺栓连接的现场紧固工作会带来大量桥下施工作业，施工过程困难，效率低下，且经济性差；3、螺栓连接需要在钢梁开孔，会削弱其截面，而且开孔作业量较大；4、螺栓连接的螺母或螺帽一般外露在应力叠合木桥面板上部，影响桥梁美观，且会增加后期养护费用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其结构简单、施工方便、受力明确且连接安全可靠、使用效果好，在增大木结构桥梁跨越能力的同时，能有效解决现有钢木组合桥存在的连接构件数量多、施工不方便、施工效率较低等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种设开孔钢板连接件的钢应力木桥面板组合桥梁结构，包括桥梁上部结构和对所述桥梁上部结构进行整体支撑的桥梁下部结构，其特征在于：所述桥梁上部结构包括由铺设在同一平面上的多块矩形木板拼装组成的木质桥面板和位于所述木质桥面板正下方的底部承重结构，所述木质桥面板中夹装有多个呈纵向布设的开孔钢板；所述底部承重结构包括布设于同一平面上的多个下纵梁和布设于同一平面上的多个下横梁，多个所述下纵梁均呈平行布设，多个所述下横梁均呈平行布设，且所述下纵梁与下横梁呈垂直布设；多个所述下横梁与多个所述下纵梁固定连接为一体，且多个所述下横梁位于多个所述下纵梁的正下方或者与多个所述下纵梁布设于同一平面上；多个所述开孔钢板的数量与多个所述下纵梁的数量相同，多个所述开孔钢板的结构均相同且多个所述开孔钢板分别紧固固定于多个所述下纵梁的正上方，每个开孔钢板均夹装于相邻两块矩形木板之间；多块矩形木板与多个所述开孔钢板通过多个呈横向布设的预应力钢束组装为整体式桥面板，所述开孔钢板上对应开有供预应力钢束穿过的多个钢板预留孔，且矩形木板上对应开有供预应力钢束穿过的多个木板预留孔。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述开孔钢板的底部与所述木质桥面板的底部相平齐，且开孔钢板的顶部低于所述木质桥面板的顶部；所述开孔钢板顶部与其左右两侧相邻的两个矩形木板之间形成注浆凹槽，且所述桥梁上部结构还包括由灌注于所述注浆凹槽内的浆料形成的灌注层。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述下纵梁为钢纵梁，且多个所述开孔钢板分别焊接固定在多个所述下纵梁的正上方。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述下纵梁为呈水平向布设的纵向钢板，所述下横梁为工字钢，且多个所述下横梁均固定在所述纵向钢板下方。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述下纵梁为纵向工字钢，所述下横梁为工字钢，且多个所述下纵梁与多个所述下横梁布设于同一平面上。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述灌注层为由灌注于所述注浆凹槽内的砂浆形成的砂浆灌注层或为由灌注于所述注浆凹槽内的沥青形成的沥青灌注层；所述桥梁上部结构还包括铺装于所述整体式桥面板上的桥面铺装层。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述预应力钢束的两端均通过预应力钢束锚固装置锚固在所述木质桥面板的外侧壁上。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：多个所述下横梁呈均匀布设，且多个所述下纵梁呈均匀布设；相邻两个所述下纵梁之间的间距为2m～4m，相邻两个所述下横梁之间的间距为60cm～1m；所述开孔钢板的板厚为5mm～10mm，所述木质桥面板的厚度为20cm～30cm。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述开孔钢板顶部低于所述木质桥面板顶部1cm～2cm。

上述设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征是：所述桥梁上部结构还包括布设于所述底部承重结构下方的桥梁承重梁。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且施工方便，采用开孔钢板抵抗桥梁结构间的剪力和掀起力，工厂化焊接及开孔方便。

2、使用效果好，本发明采用焊接在纵向钢板上的开孔钢板和贯通预应力钢束将纵向钢板和矩形木板组合作用，整体性好；结构表面可以铺设沥青铺装层，共同抵抗外荷载的作用，提高木结构桥梁的行车舒适性，增强桥梁的抗剪性能。

3、社会经济效益高，木材是可再生材料，环保节能，而且环境协调性好、后期养护费用低，而钢材再利用率高，再加上采用开孔钢板连接件，避免使用数量繁多、安装费用高昂的螺栓连接件，经济性更佳。

4、承载能力高，本发明充分利用了钢结构承载能力高、木结构自重轻以及木质桥面板整体性好等优点，提高木结构桥梁的承载能力。

5、适用范围广，本发明适用于中小跨径桥梁受力构件和大跨径桥梁的桥面系结构，增大木结构桥梁的跨越能力。

综上所述，本发明结构简单、施工方便、受力明确且连接安全可靠、使用效果好，在增大木结构桥梁跨越能力的同时，能有效解决现有钢木组合桥存在的连接构件数量多、施工不方便、施工效率较低等缺陷。本发明利用开孔钢板承受桥梁结构间的剪力和掀起力，避免大量繁琐的螺栓连接作业。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明第一具体实施方式的结构示意图。

图2为图1的横截面示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为图2的B-B剖视图。

图5为图2中P处的局部放大图。

图6为本发明第一具体实施方式的内部结构示意图。

图7为第二具体实施方式的结构示意图。

图8为图7的横截面示意图。

图9为图8的A-A剖视图。

图10为图8的B-B剖视图。

图11为图8中P处的局部放大图。

图12为本发明第二具体实施方式的内部结构示意图。

附图标记说明：

1-开孔钢板；       2-矩形木板；       3-纵向钢板；

4-预应力钢束；     5-螺母；           6-钢锚板；

7-钢垫板；         8-桥面铺装层；     9-钢板预留孔；

10-灌注层；        11-木板预留孔；    12-下横梁；

13-接缝；          14-纵向工字钢；    15-连接螺栓。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，本发明包括桥梁上部结构和对所述桥梁上部结构进行整体支撑的桥梁下部结构，所述桥梁上部结构包括由铺设在同一平面上的多块矩形木板2拼装组成的木质桥面板和位于所述木质桥面板正下方的底部承重结构，所述木质桥面板中夹装有多个呈纵向布设的开孔钢板1。所述底部承重结构包括布设于同一平面上的多个下纵梁和布设于同一平面上的多个下横梁12，多个所述下纵梁均呈平行布设，多个所述下横梁12均呈平行布设，且所述下纵梁与下横梁12呈垂直布设。多个所述下横梁12与多个所述下纵梁固定连接为一体，且多个所述下横梁12位于多个所述下纵梁的正下方或者与多个所述下纵梁布设于同一平面上。多个所述开孔钢板1的数量与多个所述下纵梁的数量相同，多个所述开孔钢板1的结构均相同且多个所述开孔钢板1分别紧固固定于多个所述下纵梁的正上方，每个开孔钢板1均夹装于相邻两块矩形木板2之间。多块所述矩形木板2与多个所述开孔钢板1通过多个呈横向布设的预应力钢束4组装为整体式桥面板，所述开孔钢板1上对应开有供预应力钢束4穿过的多个钢板预留孔9，且矩形木板2上对应开有供预应力钢束4穿过的多个木板预留孔11。多个所述开孔钢板1均呈竖直向布设。

因而，所述开孔钢板1与矩形木板2呈平行布设，所述钢板预留孔9和木板预留孔11的孔径均较预应力钢束4的直径大5mm-10mm，钢板预留孔9和木板预留孔11的孔间距与预应力钢束4的布设间距一致。所述开孔钢板1与矩形木板2通过穿过钢板预留孔9和木板预留孔11的预应力钢束4连接成为整体。

本实施例中，所述开孔钢板1的底部与所述木质桥面板的底部相平齐，且开孔钢板1的顶部低于所述木质桥面板的顶部；所述开孔钢板1顶部与其左右两侧相邻的两个矩形木板2之间形成注浆凹槽，且所述桥梁上部结构还包括由灌注于所述注浆凹槽内的浆料形成的灌注层10。

实际加工制作时，所述矩形木板2可以为一个整块式木板，也可以是由多个木板块连接组成的组合式木板，相邻两个所述木板块之间的连接缝为接缝13，本实施例中，所述矩形木板2采用防腐木规格材。

实际施工时，所述开孔钢板1顶部低于所述木质桥面板顶部1cm～2cm。本实施例中，所述开孔钢板1顶部低于所述木质桥面板顶部1cm，且具体施工时，可根据实际具体需要对开孔钢板1顶部低于所述木质桥面板顶部的高度进行相应调整。

所述灌注层10为由灌注于所述注浆凹槽内的砂浆形成的砂浆灌注层或为由灌注于所述注浆凹槽内的沥青形成的沥青灌注层。本实施例中，所述砂浆为环氧砂浆。实际使用过程中，所述灌注层10可以起到防止开孔钢板1锈蚀、增加行车舒适性等作用。

同时，所述桥梁上部结构还包括铺装于所述整体式桥面板上的桥面铺装层8。本实施例中，所述桥面铺装层8为沥青混凝土铺装层。

本实施例中，所述下纵梁为钢纵梁，且多个所述开孔钢板1分别焊接固定在多个所述下纵梁的正上方。实际施工时，也可采用其它固定方式将开孔钢板1固定在所述下纵梁的正上方。

本实施例中，所述下纵梁为呈水平向布设的纵向钢板3，所述下横梁12为工字钢，且多个所述下横梁12均固定在所述纵向钢板3下方。实际施工时，所述开孔钢板1竖直焊接在纵向钢板3的顶面上。

实际施工时，多个所述下横梁12呈均匀布设，且多个所述下纵梁呈均匀布设。相邻两个所述下纵梁之间的间距为2m～4m，相邻两个所述下横梁12之间的间距为60cm～1m。所述开孔钢板1的板厚为5mm～10mm，所述木质桥面板的厚度为20cm～30cm。具体施工时，可根据实际具体需要，对相邻两个所述下纵梁之间的间距、相邻两个所述下横梁12之间的间距、所述开孔钢板1的板厚和所述木质桥面板的厚度在上述范围内进行相应调整。

所述预应力钢束4的两端均通过预应力钢束锚固装置锚固在所述木质桥面板的外侧壁上。本实施例中，所述预应力钢束锚固装置包括安装在预应力钢束4端部的螺母5和位于螺母5与所述木质桥面板外侧壁之间的钢锚板6，所述钢锚板6与所述木质桥面板的外侧壁之间垫装有钢垫板7。所述预应力钢束4为钢绞线或螺纹粗钢筋。

本实施例中，所述桥梁上部结构还包括布设于所述底部承重结构下方的桥梁承重梁。此桥梁上部结构主要适用于大跨度桥梁；对于跨度比较小的中小跨径桥梁，也可以不另外设置桥梁承重梁。

本发明的施工过程是：施工前，先对开孔钢板1、纵向钢板3、预应力钢束4和下横梁12的外表面进行除锈防腐处理，同时对矩形木板2的表面进行刨平防腐与干燥处理；然后，按照预应力钢束4的布设间距，在开孔钢板1和矩形木板2上分别开设钢板预留孔9和木板预留孔11，钢板预留孔9和木板预留孔11的留孔处均应该进行二次防腐；随后，将纵向钢板3按照预设间距焊接固定在下横梁12的上翼缘顶部，同时在纵向钢板3的顶面中部焊接开孔钢板1；紧接着，组装矩形木板2和开孔钢板1，并在木板预留孔11和钢板预留孔9内穿预应力钢束4，然后利用千斤顶进行预应力张拉，使开孔钢板1、矩形木板2和纵向钢板3以及下横梁12连成整体。实际施工时，如果矩形木板2的长度不足，可以采用接缝13进行接长，接缝13的数量要求满足规范要求；为了防止开孔钢板1的外露部分锈蚀，保证行车舒适性，在注浆凹槽内灌注浆料并形成灌注层10，最后，按照实际需要，在所述整体式桥面板上铺设桥面铺装层8。

实施例2

如图7、图8、图9、图10、图11和图12所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述下纵梁为纵向工字钢14，所述下横梁12为工字钢，且多个所述下纵梁与多个所述下横梁12布设于同一平面上。实际施工时，也可以将多个所述下纵梁均布设在所述下横梁12的正下方。本实施例中，多个所述下纵梁与多个所述下横梁12之间通过多个连接螺栓15组装为一体，所述开孔钢板1竖直焊接在纵向工字钢14的上翼缘顶面中部。在增设桥梁承重梁的前提下，本实施例中所形成的桥梁上部结构可直接适用于跨径比较大的桥梁。

实际施工前，先对开孔钢板1、纵向工字钢14、预应力钢束4和下横梁12的外表面进行除锈防腐处理，同时对矩形木板2的表面进行刨平防腐与干燥处理；然后，按照预应力钢束4的布设间距，在开孔钢板1和矩形木板2上分别开设钢板预留孔9和木板预留孔11，钢板预留孔9和木板预留孔11的留孔处均应该进行二次防腐；随后，通过连接螺栓15将纵向工字钢14和下横梁12栓接成梁格系，同时在纵向工字钢14的上翼缘顶面中部焊接开孔钢板1；紧接着，组装矩形木板2和开孔钢板1，并在木板预留孔11和钢板预留孔9内穿预应力钢束4，然后利用千斤顶进行预应力张拉，使开孔钢板1、矩形木板2和纵向钢板3以及下横梁12连成整体。最后，按照实际需要，在所述整体式桥面板上铺设桥面铺装层8。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，包括桥梁上部结构和对所述桥梁上部结构进行整体支撑的桥梁下部结构，其特征在于：所述桥梁上部结构包括由铺设在同一平面上的多块矩形木板（2）拼装组成的木质桥面板和位于所述木质桥面板正下方的底部承重结构，所述木质桥面板中夹装有多个呈纵向布设的开孔钢板（1）；所述底部承重结构包括布设于同一平面上的多个下纵梁和布设于同一平面上的多个下横梁（12），多个所述下纵梁均呈平行布设，多个所述下横梁（12）均呈平行布设，且所述下纵梁与下横梁（12）呈垂直布设；多个所述下横梁（12）与多个所述下纵梁固定连接为一体，且多个所述下横梁（12）位于多个所述下纵梁的正下方或者与多个所述下纵梁布设于同一平面上；多个所述开孔钢板（1）的数量与多个所述下纵梁的数量相同，多个所述开孔钢板（1）的结构均相同且多个所述开孔钢板（1）分别紧固固定于多个所述下纵梁的正上方，每个开孔钢板（1）均夹装于相邻两块矩形木板（2）之间；多块矩形木板（2）与多个所述开孔钢板（1）通过多个呈横向布设的预应力钢束（4）组装为整体式桥面板，所述开孔钢板（1）上对应开有供预应力钢束（4）穿过的多个钢板预留孔（9），且矩形木板（2）上对应开有供预应力钢束（4）穿过的多个木板预留孔（11）；所述开孔钢板（1）的底部与所述木质桥面板的底部相平齐，且开孔钢板（1）的顶部低于所述木质桥面板的顶部；所述开孔钢板（1）顶部与其左右两侧相邻的两个矩形木板（2）之间形成注浆凹槽，且所述桥梁上部结构还包括由灌注于所述注浆凹槽内的浆料形成的灌注层（10）；所述预应力钢束（4）的两端均通过预应力钢束锚固装置锚固在所述木质桥面板的外侧壁上。

2.按照权利要求1所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：所述下纵梁为钢纵梁，且多个所述开孔钢板（1）分别焊接固定在多个所述下纵梁的正上方。

3.按照权利要求1或2所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：所述下纵梁为呈水平向布设的纵向钢板（3），所述下横梁（12）为工字钢，且多个所述下横梁（12）均固定在所述纵向钢板（3）下方。

4.按照权利要求1或2所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：所述下纵梁为纵向工字钢（14），所述下横梁（12）为工字钢，且多个所述下纵梁与多个所述下横梁（12）布设于同一平面上。

5.按照权利要求1所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：所述灌注层（10）为由灌注于所述注浆凹槽内的砂浆形成的砂浆灌注层或为由灌注于所述注浆凹槽内的沥青形成的沥青灌注层；所述桥梁上部结构还包括铺装于所述整体式桥面板上的桥面铺装层（8）。

6.按照权利要求1或2所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：多个所述下横梁（12）呈均匀布设，且多个所述下纵梁呈均匀布设；相邻两个所述下纵梁之间的间距为2m～4m，相邻两个所述下横梁（12）之间的间距为60cm～1m；所述开孔钢板（1）的板厚为5mm～10mm，所述木质桥面板的厚度为20cm～30cm。

7.按照权利要求1所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：所述开孔钢板（1）顶部低于所述木质桥面板顶部1cm～2cm。

8.按照权利要求1或2所述的设开孔钢板连接件的钢木组合桥梁结构，其特征在于：所述桥梁上部结构还包括布设于所述底部承重结构下方的桥梁承重梁。

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