CN103726440B - 一种圆管腹梁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种圆管腹梁及其制备方法是一种应用于桥梁工程中的主梁结构形式。该结构由采用空心圆管（钢管或钢筋混凝土管）取代传统梁式结构的薄壁腹板结构，上、下翼缘板通过连接件与空心圆管连接形成整体。该结构适用于跨径较小的简支梁桥上部结构，也可以用做索体系桥梁的主梁或者建筑结构中需要兼顾美学与受力的梁式构件。该结构可采用工厂预制，现场装配的方式施工。可有效缩短工期。由于光线可以通过空心圆管的空心部分，因此这一结构具有独特的美学效果。由于采用了横向通透的结构形式，有效减少了结构物的迎风面积，有利于减少风力对结构的不利影响。圆管根据美学或受力的需要选择单层或多层的形式，实现多样化的外观效果和力学特性。

Description

一种圆管腹梁及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种圆管腹梁，可用于土木工程中。

背景技术

土木工程中，传统梁式结构采用上翼缘板、底板和腹板组成工形、箱形等截面，其中上翼缘板和底板主要承担弯矩，腹板主要承担剪力。构成梁体各部分的材料根据工程需要和经济性的要求，选择钢筋混凝土、钢材等制成。截至目前，中小跨径(单孔跨径小于40m)桥梁工程中最常用的结构形式是预应力钢筋混凝土箱梁、T梁和空心板梁；大跨径(跨径40-150m)和超大跨径(跨径超过150m)桥梁工程中最常用的结构形式是箱形梁。

随着我国经济和社会的发展，传统桥梁结构形式已无法完全满足城市建设的要求。现代桥梁结构除安全、经济、适用等必要条件外，美观成为桥梁选型时越发重要的因素。在城市跨线桥、过街天桥、景观景点范围内及附近桥梁等对美学效果有特殊要求的设计中，美学设计更成为所有涉及因素中最受重视的一条。

一种圆管腹梁及其施工方法是一种应用于桥梁工程中的主梁结构形式。该结构用空心圆管(钢管或钢筋混凝土管)取代传统梁式结构的薄壁腹板，上翼缘底板通过连接件与空心圆管连接形成整体。该结构适用于跨径较小的桥涵工程中，可采用工厂预制，现场装配的方式施工。可有效缩短工期。由于光线可以通过空心圆管的空心部分，因此这一结构具有独特的美学效果。圆管的数量和布置可根据桥梁的宽度和跨径进行相应的设计，以实现多样的外观效果。另外，由于此结构采用了横向通透的结构形式，其迎风面积远小于预应力混凝土箱梁和钢箱梁等大跨径桥梁中常用的结构形式。对于需要考虑风致振动影响的大跨径桥梁，特别是大跨径索体系桥梁(斜拉桥和悬索桥)，采用此结构可获得较小的迎风面积，有利于减少风力对结构的不利影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供应用于桥梁工程中的主梁结构形式，即圆管腹梁及其制备方法。该结构用空心圆管取代传统梁式结构的薄壁腹板，上、下翼缘板通过连接件与空心圆管连接形成整体。该结构适用于跨径较小的桥涵工程中，也适用于同时需要满足美学与受力要求的建筑结构中。该桥梁可采用工厂预制，现场装配的方式施工。可有效缩短工期。由于光线可以通过空心圆管的空心部分，因此这一结构具有独特的美学效果。圆管的数量和布置可根据桥梁的宽度和跨径进行相应的设计，以实现多样的外观效果。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种圆管腹梁，该圆管腹梁包括上翼缘板、与上翼缘板平行设置的下翼缘板、连接上翼缘板和下翼缘板之间的端横梁，上翼缘板、下翼缘板和端横梁形成一密闭的空间，该圆管腹梁还包括置于所述密闭空间的若干空心圆管。

优选的，空心圆管，上翼缘板和下翼缘板分别由钢板或钢筋混凝土板制成。

优选的，空心圆管之间通过连接件连接。

优选的，空心圆管与端横梁之间通过连接件连接，空心圆管与上翼缘板和下翼缘板之间分别通过连接件连接。

本发明还提供了一种圆管腹梁的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：准备上翼缘板和下翼缘板及空心圆管；

步骤2：在桥梁支座上布置下翼缘板，如果桥梁跨径较大，则需要在桥跨间布置临时支撑；

步骤3：在支点处下翼缘板上采用焊接或螺栓连接方法安装端横梁；

步骤4：在下翼缘板上布置空心圆管；

步骤5：安装空心圆管与下翼缘板间连接件令空心圆管与下翼缘板间连接固定，安装空心圆管间的连接件令空心圆管之间连接固定；

步骤6：在空心圆管上布置上翼缘板，并安装空心圆管与上翼缘板间的连接件令空心圆管与上翼缘板间连接固定。

有益效果：该种梁采用全工厂预制现场拼装或者圆管预制现浇上、下翼缘板的方法制备，具有工厂化程度高、施工速度快的优点。另外，由于该结构腹板采用空心圆管制成，在横桥向可容许光线透过，因此具有独特的美学效果。结构所用材料可根据结构所处环境进行选择，采用钢结构制作可令结构具有较小的自重和较大的承担活载的能力。较轻的结构重量有利于运输及快速施工，但成本相对较高。采用钢筋混凝土结构制作可令结构具有较好的经济性，但钢筋混凝土结构与钢结构相比自重更大，会增加运输和快速施工的难度。由于本发明的结构与传统的箱形梁相比，具有较小的迎风面积。其应用于大跨径索体系桥梁时可有效减少风力对结构的不利影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2a是将下翼缘板放置在桥梁支座上；

图2b是在梁端设置端横梁；

图2c是在底板上布置圆管并通过连接件将圆管与下翼缘板连接；

图2d是用连接件将圆管间及管与端横梁间连接；

图2e是在圆管上布置上翼缘板并通过连接件将管与上翼缘板连接；

图3是本发明多层圆管形式的示意图。

图中有：圆管1、上翼缘板2、下翼缘板3、连接件4、端横梁5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提供圆管腹梁，该圆管腹梁包括上翼缘板2、与上翼缘板2平行设置的下翼缘板3、连接上翼缘板2和下翼缘板3之间的端横梁5，上翼缘板2、下翼缘板3和端横梁5形成一密闭的空间，该圆管腹梁还包括置于所述密闭空间的若干空心圆管1。

空心圆管1，上翼缘板2和下翼缘板3分别由钢板或钢筋混凝土板制成。

空心圆管1之间通过连接件4连接。

空心圆管1与端横梁5之间通过连接件4连接，空心圆管1与上翼缘板2和下翼缘板3之间分别通过连接件4连接。

本发明还提供了一种圆管腹梁的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：准备上翼缘板2和下翼缘板3及空心圆管1；

步骤2：在桥梁支座上布置下翼缘板3，如果桥梁跨径较大，则需要在桥跨间布置临时支撑；

步骤3：在支点处下翼缘板3上采用焊接或螺栓连接方法安装端横梁5；

步骤4：在下翼缘板3上布置空心圆管1；

步骤5：安装空心圆管1与下翼缘板3间的连接件4令空心圆管1与下翼缘板3间连接固定，安装空心圆管1间的连接件4令空心圆管1之间连接固定；

步骤6：在空心圆管1上布置上翼缘板2，并安装空心圆管1与上翼缘板2间的连接件4令空心圆管1与上翼缘板2间连接固定。

实施例1:一种圆管腹梁，包括一系列顺桥向依次布置的圆钢管1、与圆钢管1通过连接件4连接的下翼缘钢板3，与圆钢管1通过连接件4连接的上翼缘钢板2，以及端横梁5。

采用钢结构的圆管腹梁与采用钢筋混凝土的圆管腹梁相比，重量较轻，但成本较高。由于重量轻，施工时可采用工厂预制，现场拼装的施工工艺。现场施工量小，施工速度快。比较适合于需要快速施工的桥梁工程(如需要快速施工的临时桥梁)，或需要较小自重的桥梁工程。

步骤如下：

1)工厂预制上、下翼缘板及空心圆管，运送至现场；

2)在桥梁支座上布置下翼缘板，如果桥梁跨径较大，则需要在桥跨间布置临时支撑；

3)在支点处下翼缘板上采用焊接或螺栓连接方法安装端横梁；

4)在下翼缘板上布置圆管；

5)安装管与下翼缘板间连接件令管与下翼缘板间连接固定，安装管间连接件令管与管间连接固定；

6)在管上布置上翼缘板，并安装管与上翼缘板间连接件令管与上翼缘板间连接固定。

圆钢管1由平钢板卷制而成；连接件4可采用高强螺栓连接或其他有效的连接方式；圆钢管1、端横梁5和上、下翼缘板的材料可根据桥梁所处位置及需要承受荷载的不同，选择耐候钢或其他结构钢，如Q235、Q345、WNQ570等；连接件4可选用高强螺栓或其他可靠的连接形式。

实施例2：一种圆管腹梁，包括一系列顺桥向依次布置的钢筋混凝土圆管1、与圆管1通过连接件4连接的钢筋混凝土下翼缘板3，以及与圆管通过连接件4连接的钢筋混凝土上翼缘板2。

采用钢筋混凝结构的圆管腹梁与采用钢结构的圆管腹梁相比，重量较大，但成本较低。由于重量较大，施工时可采用工厂预制，现场现浇翼缘板的施工工艺。采用钢筋混凝土翼缘板的圆管腹梁虽然结构重量较大，但结构表面无需防锈涂装。

步骤如下：

1)工厂预制空心圆管，运送至现场；

2)在桥位处布置临时支撑或满堂支架，制作下翼缘板模板，在模板中布置下翼缘板钢筋，浇筑下翼缘板；

3)在梁端处下翼缘板上制作端横梁，采用钢制端横梁的可采用连接件连接端横梁与下翼缘板，采用钢筋混凝土端横梁的可采用现浇方式制作端横梁并与下翼缘板形成连接；

4)待下翼缘板混凝土达到设计强度，在其上上布置圆管；

5)安装管与底板间连接件令管与底板间连接固定，安装管间连接件令管与管间连接固定；

6)在管上布置上翼缘板模板，布置上翼缘板钢筋并浇筑上翼缘板；上翼缘板模板上需预留连接件孔；

7)待上翼缘板混凝土达到设计强度，安装管与上翼缘板间连接件令管与上翼缘板间连接固定。

圆管1、端横梁5及翼缘板2、3所用混凝土应选用不低于C40的混凝土；连接件4可采用焊接预埋钢板或其他有效的连接方式；采用钢下翼缘板3的可根据桥梁所处位置及需要承受荷载的不同，选择耐候钢或其他结构钢，如Q235、Q345、WNQ570等。

实施例3：一种圆管腹梁，包括一系列顺桥向依次布置的多层圆管1、与圆管1通过连接件4连接的下翼缘板3，与圆管1通过连接件4连接的上翼缘板2，与圆管1通过连接件4连接的端横梁5。

采用多层圆管的圆管腹梁的施工方法与单层圆管腹梁类似，在铺设圆管时，按照从下到上依次铺设，每铺设一层，均采用连接件将该层与其下部结构及圆管间进行固定。在靠近梁端部，采用半圆管将不足一个圆管的空隙布满。

圆管1、端横梁5及翼缘板2、3可根据工程具体情况选择采用钢材或钢筋混凝土制作。采用钢筋混凝土结构的所用混凝土应选用不低于C40的混凝土；连接件4可采用焊接预埋钢板或其他有效的连接方式。采用钢结构的可根据桥梁所处位置及需要承受荷载的不同，选择耐候钢或其他结构钢，如Q235、Q345、WNQ570等；连接件4可选用高强螺栓或其他可靠的连接形式。

Claims (2)

1.一种圆管腹梁，其特征在于，该圆管腹梁包括上翼缘板(2)、与上翼缘板(2)平行设置的下翼缘板(3)、连接上翼缘板(2)和下翼缘板(3)之间的端横梁(5)，上翼缘板(2)、下翼缘板(3)和端横梁(5)形成一密闭的空间，该圆管腹梁还包括置于所述密闭空间的若干空心圆管(1)；

空心圆管(1)、上翼缘板(2)和下翼缘板(3)分别由钢板或钢筋混凝土板制成；

空心圆管(1)与端横梁(5)之间通过连接件(4)连接，空心圆管(1)与上翼缘板(2)和下翼缘板(3)之间分别通过连接件(4)连接。

2.一种如权利要求1所述的圆管腹梁的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：准备上翼缘板(2)和下翼缘板(3)及空心圆管(1)；

步骤2：在桥梁支座上布置下翼缘板(3)，如果桥梁跨径较大，则需要在桥跨间布置临时支撑；

步骤3：在支点处下翼缘板(3)上采用焊接或螺栓连接方法安装端横梁(5)；

步骤4：在下翼缘板(3)上布置空心圆管(1)；

步骤5：安装空心圆管(1)与下翼缘板(3)间的连接件(4)令空心圆管(1)与下翼缘板(3)间连接固定，安装空心圆管(1)间的连接件(4)令空心圆管(1)之间连接固定；

步骤6：在空心圆管(1)上布置上翼缘板(2)，并安装空心圆管(1)与上翼缘板(2)间的连接件(4)令空心圆管(1)与上翼缘板(2)间连接固定。