CN104074128A - 一种抗扭的装配式钢箱组合梁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗扭的装配式钢箱组合梁及其制造方法，钢箱组合梁的结构中包括底箱、上翼板和定位焊接在底箱与上翼板之间的左右波腹板，所述左右波腹板之间定位有钢管结构的抗扭撑。其制造方法为：a、加工钢箱体，以及左右波腹板、上翼板和梯形槽状的凸筋板，并组焊抗扭撑；b、沿钢箱体的轴向平行、对称焊接梯形槽状的凸筋板，形成带有空腔的凸肋；c、钢箱体内浇注混凝土、养护，完成底箱的加工；d、将上述构件运输至施工现场进行组焊。本发明采用钢管结构的抗扭撑定位在在底箱、左右波腹板以及上翼板之间，形成整体结构，起到支架的作用，防止波腹板失稳，增强了组合箱梁的抗弯、抗扭刚度；凸筋板提高了钢箱组合梁的受力强度。

Description

一种抗扭的装配式钢箱组合梁及其制造方法

技术领域

本发明属于钢-混凝土组合结构的桥梁，具体涉及一种抗扭的装配式钢箱组合梁及其制造方法。

背景技术

装配式钢箱组合梁由多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和径向方向拼接而成，每个钢箱组合梁构件单元的结构中包括由钢板加工成的底箱、上翼板、以及装配在底箱和上翼板之间的左右波形钢腹板（以下简称左右波腹板），该钢箱组合梁采用在工厂预制、拼装，有利于实现桥梁构件的工厂化、标准化生产，缩短桥梁建造的工期、确保桥梁质量。

现有技术中，装配式钢箱组合梁的左右波腹板之间设置与箱体截面相适应的横隔板，横隔板的作用在于：支撑、定位左右波腹板，并起到承力的作用。该横隔板的施工工艺为：①由钢板裁剪成型、借助钢筋将两片成型钢板拼装焊接成对，形成带有空腔的横隔板；②将上述拼装好的横隔板分别与底箱以及左、右波腹板焊接；③在横隔板的空腔内浇注混凝土。采用该横隔板具有以下缺陷：①需要分别将两片成型钢板的四个侧边进行焊接，焊缝较长，费工费时；②需要进行焊接、浇注混凝土两道工序；③浇注好混凝土后，再与上翼板焊接，焊接的高温影响混凝土的强度，弱化横隔板的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、抗扭的装配式钢箱组合梁及其制造方法，其采用抗扭撑的结构，缩短了焊缝长度、且省去了浇注混凝土的工序，缩短了桥梁建设的工期。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种抗扭的装配式钢箱组合梁，由多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和/或径向拼接而成，所述钢箱组合梁构件单元包括设有空腔凸肋的底箱、上翼板、以及定位焊接在所述空腔凸肋与上翼板之间的左右波腹板，所述左右波腹板之间定位有钢管结构的抗扭撑。

在左、右波腹板下部与底箱之间定位有下异型板，左、右波腹板上部与上翼板之间定位有上异型板，所述抗扭撑的上端和下端分别与所述上异型板和下异型板定位连接。

优选的，所述抗扭撑的结构中包括连接板或连接球、以及以连接板或连接球为中心在平行于钢箱组合梁构件单元横截面的平面内呈X型或K型分布定位的钢管，所述钢管的另一端分别与上异型板或下异型板定位连接。

现有技术中，为了避免在运输途中组焊的底箱发生形变而影响焊缝的质量，且省去施工现场在底箱中浇注混凝土的工序以及养护混凝土的时间，通常在工厂内即完成底箱的混凝土浇注，现场再将分别将左、右波腹板与底箱进行焊接。但是在该工艺中，直接将波腹板与底箱焊接，焊接产生的高温会对混凝土的造成破环，一方面加速了钢箱体的底箱腐蚀，另一方面高温导致混凝土开裂或碳化、与钢箱体剥离，大大降低了底箱的承力性能，底箱是桥跨结构的重要承力构件，直接影响装配式钢箱组合梁的承载能力。本发明创造性地在底箱上设置了带有空腔的凸筋板，将左右波腹板焊接在凸筋板上，该空腔对波腹板焊接产生的高温起到了缓冲的作用，避免了焊接对混凝土产生的影响，提高了装配式钢箱组合梁的承载能力。

采用抗扭撑的结构一方面简化了加工和施工的工艺，另一方面提高了装配式钢箱组合梁的抗扭能力。

本发明还提供了一种抗扭的装配式钢箱组合梁的制造方法，包括以下步骤：

a、加工由底板、顶板和传力筋组成的双侧面圆弧状扁箱体结构的钢箱体，以及左右波腹板、上翼板和梯形槽状的凸筋板，并组焊以连接板或连接球为中心在平面内呈X型或K型分布的钢管、形成抗扭撑的结构；

b、沿钢箱体的轴向平行、对称焊接梯形槽状的凸筋板，形成带有空腔的凸肋；

c、钢箱体内浇注混凝土、养护，完成底箱的加工；

d、将底箱、左右波腹板、上翼板、抗扭撑、与左右波腹板下部及底箱形状匹配的上异型板、与左右波腹板上部及上翼板形状匹配的上异型板运输至施工现场进行组焊，形成钢箱组合梁构件单元；

e、将多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和/或径向拼接形成装配式钢箱组合梁。

上述技术方案中通过设置凸筋板，实现了在工厂预制底箱、浇注混凝土，这样相对于组焊成箱梁后再浇注混凝土、加预应力筋而言，其施工方便，且在工厂受恶劣自然条件影响小，对桥梁关键构件的质量有保证；另一方面，缩短了在现场养护底箱混凝土的时间。抗扭撑结构一方面简化了施工工序，另一方面结构简单、受力能力强。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）本发明采用钢管结构的抗扭撑定位在在底箱、左右波腹板以及上翼板之间，形成整体结构，起到支架的作用，防止波腹板失稳，增强了组合箱梁的抗弯、抗扭刚度；（2）在进一步的改进方案中，抗扭撑采用连接板或连接球与钢管定位的结构，可以将作用在上翼板上的力均匀分散至底箱上；（3）本发明的制造方法一方面可以防止波腹板焊接时的高温将混凝土与钢箱体剥离，另一方面可以将底箱与波腹板分开运输，提高了运输效率，解决了整个箱梁长途运输的困难。

附图说明

图1是本发明钢箱组合梁构件单元第一实施例的剖视结构示意图；

图2是本发明钢箱组合梁构件单元第二实施例的剖视结构示意图；

图3是本发明钢箱组合梁构件单元第三实施例的剖视结构示意图；

图4是本发明钢箱组合梁构件单元第四实施例的剖视结构示意图；

图5是本发明装配式钢箱组合梁的剖视结构示意图；

其中，1、上翼板，2、波腹板，3、抗扭撑，3-1、连接板或连接球，3-2、钢管，4、凸筋板，5、上异型板，6、下异型板，7、传力筋，8、底箱，9、中间板。

具体实施方式

参见图1，是本发明钢箱组合梁构件单元的一个实施例。其结构中包括底箱8、上翼板1，底箱8上设有空腔凸肋，在空腔凸肋与上翼板1之间的定位焊接有左右波腹板2，所述左右波腹板2之间定位有钢管结构的抗扭撑3。具体的，抗扭撑的定位结构为：在左、右波腹板2下部与底箱8之间定位有下异型板6，左、右波腹板2上部与上翼板1之间定位有上异型板5，所述抗扭撑3的上端和下端分别与所述上异型板5和下异型板6定位连接。

本实施例中，所述抗扭撑3的结构中包括连接板3-1、以及以连接板3-1为中心在平行于钢箱组合梁构件单元横截面的平面内呈X型分布定位的四根钢管3-2，所述钢管3-2的另一端分别与上异型板5和下异型板6定位连接。具体连接的方式为：在钢管的两端分别开有与连接板3-1和上异型板5或下异型板6厚度匹配的凹槽，将钢管分别插入连接板3-1、上异型板5或下异型板6，然后焊接定位。所述连接板3-1还可以是连接球的结构。

所述空腔凸肋由槽状的凸筋板4弯折而成，凸筋板4的两端与底箱8焊接、中部形成热量缓冲的空腔。所述凸筋板4的截面为梯形，由钢板折弯而成，加工时，将梯形槽状的两侧边分别底箱8焊接，形成带空腔的凸肋，该空腔将左右波腹板2与底箱8焊接时的高温隔离、缓冲，防止高温破坏混凝土而导致与钢箱体剥离。底箱8是组合箱梁的关键承重构件，对其质量起着至关重要的作用。本发明通过设置凸筋板4，并在波腹板焊接完成后，在凸筋板空腔内浇注混凝土，提高了底箱的承重能力；设置的抗扭撑防止波腹板失稳，将上翼板上的冲击力通过抗扭撑均匀分散至底箱上，从而提高了装配式钢箱组合梁的承重能力。

参见图2，是本发明钢箱组合梁构件单元的第二实施例，在钢箱组合梁构件单元的同一横截面设有上、下分布的两个所述的抗扭撑3。其定位的方式为：在左右波腹板2之间还设有中间板9。

图3和图4分别是本发明钢箱组合梁构件单元的第三和第四实施例，在该两个实施例中所述抗扭撑3包括连接板3-1、以及以连接板3-1为中心在平行于钢箱组合梁构件单元横截面的平面内呈K型分布定位的钢管3-2。图3中的抗扭撑3为K字型逆时针旋转90°，图4中的抗扭撑3为K字型顺时针旋转90°。

图5是本发明抗扭的装配式钢箱组合梁的一个实施例，其由多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和径向拼接而成，其中，在装配式钢箱组合梁的径向方向由2组以上钢箱组合梁构件单元拼接而成，相邻钢箱组合梁构件单元之间设有抗扭撑3。抗扭撑3可以是X型或K型。

所述底箱的结构中包括钢箱体、和设置在钢箱体内的传力筋7。其加工方法为：

①将钢卷开卷、校平、并按照设计尺寸分别切割成等长的底板坯料和顶板坯料、再进行调质预处理；

②将预处理后的底板坯料借助输送设备经分料区传输至冷压成型工序，借助成型设备将底板坯料的两侧边分别冷压成半圆弧状、形成两端横断面呈C型的底板；预处理后的顶板坯料传输至顶板开孔工序，在顶板与结构筋组件的拟焊接处开工艺通孔；同时，组焊与底板等长且高度匹配的传力筋7；

③将底板传输至底箱组焊工位、并借助工装限形定位，然后在底板上沿轴向方向焊接传力筋7；

④将开有工艺孔的顶板传输至底板上，借助工艺通孔实现破口焊完成顶板与结构筋组件的定位焊接，形成由底板、顶板和结构筋组件组成的双侧面圆弧状扁箱体结构的钢箱体。

作为本发明的第五实施例，提供了一种钢箱组合梁构件单元的制造方法，包括以下步骤：

a、按照上述方法加工由底板、顶板和传力筋组成的双侧面圆弧状扁箱体结构的钢箱体，并加工左右波腹板、上翼板和梯形槽状的凸筋板4，并组焊在以连接板或连接球3-1为中心在平面内呈X型或K型分布的钢管3-2、形成抗扭撑3的结构；

b、沿钢箱体的轴向平行、对称焊接梯形槽状的凸筋板4，形成带有空腔的凸肋；

c、钢箱体内浇注混凝土、养护，完成底箱的加工；底箱8中还设置了预应力筋；

d、将底箱8、左右波腹板2、上翼板、抗扭撑3、与左右波腹板2下部及底箱8形状匹配的下异型板6、与左右波腹板2上部及上翼板1形状匹配的上异型板5运输至施工现场进行组焊，在凸筋板4的梯形槽内浇注混凝土，形成钢箱组合梁构件单元； 

e、将多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和/或径向拼接形成装配式钢箱组合梁。

具体组焊的步骤为：

d1、将底箱8定位在临时工装上，在底箱8上点焊均布的下异型板6；

d2、定位、点焊左右波腹板，以及抗扭撑的下端；

d3、将上异型板、左右波腹板以及抗扭撑的上端点焊定位，再与上翼板点焊定位；

d4、将各焊点满焊，完成组焊。 

Claims (10)

1.一种抗扭的装配式钢箱组合梁，由多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和/或径向拼接而成，其特征在于所述钢箱组合梁构件单元包括设有带空腔凸肋的底箱（8）、上翼板（1）、以及定位焊接在所述空腔凸肋与上翼板（1）之间的左右波腹板（2），所述左右波腹板（2）之间定位有钢管结构的抗扭撑（3）。

2.根据权利要求1所述的抗扭的装配式钢箱组合梁，其特征在于在左、右波腹板（2）下部与底箱（8）之间定位有下异型板（6），和/或左、右波腹板（2）上部与上翼板（1）之间定位有上异型板（5），所述抗扭撑（3）的自由端与所述上异型板（5）和或下异型板（6）定位连接。

3.根据权利要求1或2所述的抗扭的装配式钢箱组合梁，其特征在于所述抗扭撑（3）的结构中包括连接板或连接球（3-1）、以及以连接板或连接球（3-1）为中心在平行于钢箱组合梁构件单元横截面的平面内呈X型或K型分布定位的钢管（3-2）。

4.根据权利要求1或2所述的抗扭的装配式钢箱组合梁，其特征在于所述空腔凸肋由槽状的凸筋板（4）弯折而成，凸筋板（4）的两端与底箱（8）焊接、中部形成热量缓冲的空腔。

5.根据权利要求4所述的抗扭的装配式钢箱组合梁，其特征在于所述的空腔为梯形。

6.根据权利要求1或2所述的抗扭的装配式钢箱组合梁，其特征在于在所述钢箱组合梁构件单元的同一横截面设有上、下分布的两个所述的抗扭撑（3）。

7.根据权利要求1、2或3所述的抗扭的装配式钢箱组合梁，其特征在于在装配式钢箱组合梁的径向方向由2组以上钢箱组合梁构件单元拼接而成，相邻钢箱组合梁构件单元之间设有抗扭撑（3）。

8.一种抗扭的装配式钢箱组合梁的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a、加工由底板、顶板和传力筋组成的双侧面圆弧状扁箱体结构的钢箱体，以及左右波腹板、上翼板和梯形槽状的凸筋板（4），并组焊在以连接板或连接球（3-1）为中心在平面内呈X型或K型分布的钢管（3-2）、形成抗扭撑（3）的结构；

b、沿钢箱体的轴向平行、对称焊接梯形槽状的凸筋板（4），形成带有空腔的凸肋；

c、钢箱体内浇注混凝土、养护，完成底箱的加工；

d、将底箱（8）、左右波腹板（2）、上翼板、抗扭撑（3）、与左右波腹板（2）下部及底箱（8）形状匹配的下异型板（6）、与左右波腹板（2）上部及上翼板（1）形状匹配的上异型板（5）运输至施工现场进行组焊，形成钢箱组合梁构件单元；

e、将多个钢箱组合梁构件单元沿轴向和/或径向拼接形成装配式钢箱组合梁。

9.根据权利要求8所述的抗扭的装配式钢箱组合梁的制造方法，其特征在于步骤d中组焊的步骤为：

d1、将底箱（8）定位在临时工装上，在底箱（8）上点焊均布的下异型板（6）；

d2、定位、点焊左右波腹板，以及抗扭撑的下端；

d3、将上异型板、左右波腹板以及抗扭撑的上端点焊定位，再与上翼板点焊定位；

d4、将各焊点满焊，完成组焊。

10.根据权利要求8或9所述的抗扭的装配式钢箱组合梁的制造方法，其特征在于步骤d中还包括在凸筋板（4）的梯形槽内浇注混凝土。