CN104583496B - 无弦杆桁元法与组合式节点桥梁 - Google Patents

无弦杆桁元法与组合式节点桥梁 Download PDF

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Abstract

一种无弦杆桁元法与组合式节点桥梁，其中由于组合式节点桥梁将单元件预先通过桁墩组合式整体节点结构首尾联接，形成一个可整体搬运和拆装的组合式整体节点结构，而且各单元件相连可直接形成桁段，如此一来可确保了节点的整体性及结构受力安全，而且通过桁墩组合式整体节点结构，尤其是剪力连接件，将离散的单元件形成整体式的桁段，不需要上弦杆及下弦杆，极大的方便了施工吊装，实现了钢腹杆无支架施工。

Description

无弦杆桁元法与组合式节点桥梁
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，特别是钢桁腹PC组合桥梁。
背景技术
传统的钢桁梁节段均具有上下弦杆。钢桁腹PC桥梁虽然没有上下弦杆，但是它存在两个方面的困难：1)节点安装工作量较大，从受力上看整体性差，容易引起结构破坏。在目前桁架梁桥领域中，尤其是钢桁腹PC组合桥梁领域，单元件之间采用的节点连接方式主要有螺栓、铆接、高强度螺栓栓接、焊接等。大跨度的桁架中，螺栓或高强螺栓连接对安装精度提出了更高的要求，施工过程中难免存在施工误差，这将导致难以精确定位，增加现场工作量，延长工期。2)由于在形成钢桁腹PC梁之前，单元杆件全部是离散的，增加了吊装及精确定位工作量，同时需要大量的施工支架。而如果通过采用增加上下弦杆的办法来解决上述第2个问题，上下弦杆仅用于施工吊装，这样使材料使用量增加，工厂加工工序多，造价增加。
发明内容
本发明提供一种组合式节点桥梁,包括桁段单元结构，所述桁段单元结构包括：
单元件，所述单元件为至少两个；
以及桁墩组合式整体节点结构，所述桁墩组合式整体节点结构包括剪力连接件，每两个相邻单元件之间依次通过所述桁墩组合式整体节点结构首尾相连，使所述单元件形成一个整体搬运和拆装的单元结构。
作为所述组合式节点桥梁的进一步改进，所述桁墩组合式整体节点结构具体包括：
预埋板，每个单元件的固定端固接有预埋板，所述预埋板的板平面与梁顶板和/或梁底板斜向设置；
抗剪力栓钉，所述抗剪力栓钉垂直固接在预埋板上；
以及剪力连接件，所述剪力连接件上开有钢筋孔，所述剪力连接件下端为板体结构，所述板体结构用于伸入梁顶板和/或梁底板内固定，所述板体结构与预埋板固接。
将单元件预先通过桁墩组合式整体节点结构首尾联接，形成一个可整体搬运和拆装的组合式整体节点结构，而且各单元件相连可直接形成桁段，如此一来可确保了节点的整体性及结构受力安全，而且通过桁墩组合式整体节点结构，尤其是剪力连接件，将离散的单元件形成整体式的桁段，不需要上弦杆及下弦杆，极大的方便了施工吊装，实现了钢腹杆无支架施工。
本发明还提供一种桥梁结构，其包括梁顶板和梁底板，还包括至少一个如上述任一实施例所述的组合式节点桥梁，所述组合式节点桥梁中的桁段单元结构设置于梁顶板和梁底板之间，其中与所述单元件联接的桁墩组合式整体节点结构部分伸入梁顶板或梁底板内浇筑固定形成桥梁。
本发明再提供了一种无弦杆桁元法，包括步骤；
单元件浇筑步骤：在钢管内浇筑混凝土，形成钢管混凝土；
焊接步骤：预先将至少两个单元件首尾相连，每相邻两个单元件之间通过一桁墩组合式整体节点结构联接形成至少一个桁段单元结构，所述桁墩组合式整体节点结构具体包括预埋板，抗剪力栓钉以及剪力连接件，每个单元件的固定端固接有预埋板，所述预埋板的板平面与梁顶板和/或梁底板斜向设置；所述抗剪力栓钉垂直固接在预埋板上；
所述剪力连接件上开有钢筋孔，所述剪力连接件下端为板体结构，所述板体结构用于伸入梁顶板和/或梁底板内固定，所述板体结构与预埋板固接；
吊装步骤：将桁段单元结构分段吊装，先将第一榀桁段单元结构吊装就位，再做临时辅助固定，将第二榀吊装完成后进行单元体加固；
临时加固步骤：将两片无弦杆桁元法与组合式节点桥梁横向通过角钢将其临时联接成一个整体，形成稳固单元体，再吊装下一组；
浇筑梁底板步骤：拆除临时加固，浇筑梁底板；
浇筑梁顶板步骤：在梁底板上支架立模，浇筑梁顶板。
作为所述无弦杆桁元法的进一步改进，在吊装步骤前还包括，加装临时小弦杆步骤：在同一个桁段单元结构中，部分或者全部相邻两个单元件之间临时加装小弦杆，当部分单元件加装小弦杆时，加装小弦杆的单元件位于施工吊索范围内；
在浇筑梁底板步骤前还包括，拆除临时小弦杆步骤：拆除加装临时小弦杆步骤中加装的小弦杆。
本申请提供的桥梁结构以及无弦杆桁元法中，将上述的组合式节点桥梁中的桁段单元结构设置于梁顶板和梁底板之间，其中与所述单元件联接的桁墩组合式整体节点结构部分伸入梁顶板或梁底板内浇筑固定形成桥梁，而正是由于上述组合式节点桥梁为组合式整体节点及无弦杆的特点，不仅确保了节点的整体性及结构受力安全，而且方便施工吊装，实现钢腹杆无支架施工，缩短工期，降低造价。
附图说明
图1为本申请无弦杆桁元法一种实施例中的实施步骤图；
图2为本申请无弦杆桁元法第二种实施例中的实施步骤图；
图3为本申请无弦杆桁元法第三种实施例中的实施步骤图；
图4本申请桁墩组合式整体节点结构实施例一分解图；
图5为本申请桁墩组合式整体节点结构实施例一装配图；
图6为本申请桁墩组合式整体节点结构实施例一中剪力连接件另一视角示意图；
图7为本申请桁墩组合式整体节点结构实施例二分解图；
图8为本申请桁墩组合式整体节点结构实施例二装配图；
图9为本申请桁墩组合式整体节点结构实施例三分解图；
图10为本申请桁墩组合式整体节点结构实施例三装配图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本申请提出一种组合式节点桥梁，其包括桁段单元结构，该桁段单元结构包括空单元件以及桁墩组合式整体节点结构。该单元件为至少两个，该桁墩组合式整体节点结构包括剪力连接件，用以抵抗单元件之间形成的剪力。每两个相邻单元件之间依次通过该桁墩组合式整体节点结构首尾相连，使单元件形成一个整体搬运和拆装的单元结构，以便于施工吊装。
该桁墩组合式整体节点结构是指利用剪力连接件及其配套部件，将两个单元件联接的结构，在此为了便于表述，下文中继续简称为桁墩组合式整体节点结构。
在本实施例中，该桁墩组合式整体节点结构包括：
桁管，该桁管用于与梁顶板和/或梁底板固接的固定端的端口相对梁顶板和/或梁底板斜向设置；
预埋板，每个桁管的固定端固接有预埋板，该预埋板的板平面与梁顶板和/或梁底板斜向设置；
剪力连接件，该剪力连接件上开有钢筋孔，并与预埋钢板固接，该剪力连接件下端为板体结构，该板体结构伸入梁顶板和/或梁底板内固定；
以及抗剪力栓钉，该抗剪力栓钉垂直固接在预埋板上。
在此，基于上述发明构思，本实施例示例性提出三种桁墩组合式整体节点结构，但对于本领域技术人员来说，完全可以在不付出创造性劳动的前提下，基于该三种实施例所公开的方案结合公知常识、惯常手段等现有技术很容易地提出更多方案，这些更多方案均应包括在本说明书记载的范围内。
实施例一
请参考图4和5，该实施例一包括两根桁管282、283(即单元件，其可以是钢管混凝土)、梁顶板25(或梁底板26)、内导管41、预埋板42a、剪力连接件43、抗剪力栓钉44、加劲板45和U形钢筋46。
两个桁管282、283固定端的端口呈“八”字形结构排布，其中预埋板42a设置于“八”字形结构中开口较小一端，每个桁管的固定端内都固接有内导管41，通过内导管41与预埋板42a固接，其中内导管41起到辅助联接的作用。
该剪力连接件43可采用S-PBL剪力连接件43或T-PBL剪力连接件43。该剪力连接件43为板状，其上开有钢筋孔，并与预埋板42a(可为预埋钢板)固接。其下端伸入梁顶板25和/或梁底板26内固定。其中请参考图6，该剪力连接件43俯视为工字型结构。
该加劲板45与两个桁管282、283及其对应预埋板42a固定联接，用于提供进一步的加强作用，当然，在其他实施例中也可省略。
而该U形钢筋46一端抵接固定预埋板42a，钢筋下端伸入梁顶板25和/或梁底板26内固定，以提高承载能力，当然，在其他实施例中同样也可省略。
在本实施例一中，两个桁管282、283分别对应的预埋板42a相互独立设置。
实施例二
请参考图7和8，在本实施例二中，其与实施例一的区别在于，两个桁管分别对应的预埋板42b相互联接成一体结构。
实施例三
请参考图9和10，本实施例三与实施例一的区别之处在于，本实施例三所提供的桁墩组合式整体节点结构中，省略掉实施例一中的加劲板45。
相比之下，本申请提供的桁墩组合式整体节点结构可以充分解决节点应力集中、功能单一、不需要额外的涂装防腐保护措施。该结构内节点为整体式，受力明确。PBL件抗剪承载力大，抗疲劳性能好；而且整体刚度好。可将离散的单元件形成整体式的桁段，不需要上弦杆及下弦杆，极大的方便了施工吊装，实现了钢腹杆无支架施工。
进一步地，基于上述组合式节点桥梁，本申请还提供了一种桥梁结构，其包括梁顶板25和梁底板26，还包括至少一个如上述任一项所述的组合式节点桥梁，该组合式节点桥梁中桁段单元结构设置于梁顶板25和梁底板26之间，其中与单元件282、283联接的桁墩组合式整体节点结构部分伸入梁顶板25或梁底板26内浇筑固定形成桥梁。
将上述的桁段单元结构设置于梁顶板和梁底板之间，其中与所述单元件联接的桁墩组合式整体节点结构部分伸入梁顶板或梁底板内浇筑固定形成桥梁，而正是由于上述组合式节点桥梁为组合式整体节点及无弦杆的特点，不仅确保了节点的整体性及结构受力安全，而且方便施工吊装，实现钢腹杆无支架施工，缩短工期，降低造价。
相应地，本申请更提出了一种与上述桥梁结构对应的无弦杆桁元法，请参考图1，同时也请结合图4-10进行参考，其包括步骤：
单元件浇筑步骤：在钢管内浇筑混凝土，形成钢管混凝土，如图1中A所示。
焊接步骤：预先将至少两个单元件282、283首尾相连，每相邻两个单元件282、283之间通过一桁墩组合式整体节点结构联接形成至少一个桁段单元结构，如图1中B、C所示。该桁墩组合式整体节点结构可参考上述实施例，其具体包括预埋板42a、42b，抗剪力栓钉44以及剪力连接件43，每个单元件282、283的固定端固接有预埋板42a、42b，该预埋板42a、42b的板平面与梁顶板25和/或梁底板26斜向设置；该抗剪力栓钉44垂直固接在预埋板42a、42b上；所述剪力连接件43上开有钢筋孔，所述剪力连接件43下端为板体结构，所述板体结构用于伸入梁顶板25和/或梁底板26内固定，所述板体结构与预埋板42a、42b固接。该桁墩组合式整体节点结构可以上述三种实施例的任一种，也可以是本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下，基于该三种实施例所公开的方案结合公知常识、惯常手段等现有技术很容易地提出更多方案。
加劲板步骤：在两个单元件282、283及其对应预埋板42a、42b上焊接加劲板，如图1中B、C所示。在其他实施例中，例如上述实施例三中，也可以省略加劲板45，因此对应该加劲板步骤也可省略。
吊装步骤：将桁段单元结构分段吊装，先将第一榀桁段单元结构吊装就位，再做临时辅助固定，将第二榀吊装完成后进行单元体加固。
临时加固步骤：将两片桁段单元结构横向通过角钢将其临时联接成一个整体，形成稳固单元体，再吊装下一组；
浇筑梁底板步骤：拆除临时加固，浇筑梁底板26，如图1中D所示。
浇筑梁顶板步骤：在梁底板上支架立模，浇筑梁顶板25，如图1中D所示。
其中，请参考图2和3，还可以在上述方法中吊装步骤前增加一个加装临时小弦杆步骤：在同一个桁段单元结构中，部分或者全部相邻两个单元件之间临时加装小弦杆7以增加联接强度，当部分单元件加装小弦杆7时，加装小弦杆7的单元件位于施工吊索6范围内。如图2中C1步骤所示即为全部单元件之间加装小弦杆7，而图3中C2步骤所示则是仅位于施工吊索6范围内的单元件加装小弦杆7。
而在浇筑梁底板步骤前增加拆除临时小弦杆步骤：拆除加装临时小弦杆步骤中加装的小弦杆。
当然，本实施例提出的建造方法仅是一种示例，上述桥梁结构完全可以通过其他步骤来制造，但本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下，基于该方法所公开的方案结合公知常识、惯常手段等现有技术提出的其他方案，也应包括在本申请的记载的范围。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种组合式节点桥梁,其特征在于，包括桁段单元结构，所述桁段单元结构包括：
单元件(282、283)，所述单元件(282、283)为至少两个；
以及桁墩组合式整体节点结构，所述桁墩组合式整体节点结构包括剪力连接件(43)，每两个相邻单元件(282、283)之间依次通过所述桁墩组合式整体节点结构首尾相连，使所述单元件(282、283)形成一个整体搬运和拆装的单元结构；
所述桁墩组合式整体节点结构具体包括：
预埋板(42a、42b)，每个单元件(282、283)的固定端固接有预埋板(42a、42b)，所述预埋板(42a、42b)的板平面与梁顶板(25)和/或梁底板(26)斜向设置；
抗剪力栓钉(44)，所述抗剪力栓钉(44)垂直固接在预埋板(42a、42b)上；
以及剪力连接件(43)，所述剪力连接件(43)俯视为工字型结构，其上开有钢筋孔，所述剪力连接件(43)下端为板体结构，所述板体结构用于伸入梁顶板(25)和/或梁底板(26)内固定，所述板体结构与预埋板(42a、42b)固接。
2.如权利要求1所述的组合式节点桥梁，其特征在于，所述每两个相邻单元件之间两个单元件(282、283)相互联接的一端呈“八”字形结构排布，其中预埋板(42a、42b)设置于所述“八”字形结构中开口较小一端。
3.如权利要求2所述的组合式节点桥梁，其特征在于，所述桁墩组合式整体节点结构还包括U形钢筋(46)，所述钢筋(46)一端抵接固定预埋板(42a、42b)，所述钢筋(46)下端用于伸入梁顶板(25)和/或梁底板(26)内固定。
4.如权利要求3所述的组合式节点桥梁，其特征在于，同一桁墩组合式整体节点结构中，两个单元件(282、283)分别对应的预埋板相互独立或者两个单元件(282、283)分别对应的预埋板相互联接成一体结构。
5.如权利要求4所述的组合式节点桥梁，其特征在于，所述桁墩组合式整体节点结构还包括加劲板(45)，所述加劲板(45)与两个单元件(282、283)及其对应预埋板(42a、42b)固定联接。
6.如权利要求5所述的组合式节点桥梁，其特征在于，所述剪力连接件(43)为S-PBL剪力连接件或T-PBL剪力连接件。
7.一种桥梁结构，其包括梁顶板(25)和梁底板(26)，其特征在于，还包括至少一个如权利要求1-6任一项所述的组合式节点桥梁，所述组合式节点桥梁中的桁段单元结构设置于梁顶板(25)和梁底板(26)之间，其中与所述单元件(282、283)联接的桁墩组合式整体节点结构部分伸入梁顶板(25)或梁底板(26)内浇筑固定形成桥梁。
8.一种无弦杆桁元法，其特征在于，包括步骤；
单元件浇筑步骤：在钢管内浇筑混凝土，形成钢管混凝土；
焊接步骤：预先将至少两个单元件(282、283)首尾相连，每相邻两个单元件(282、283)之间通过一桁墩组合式整体节点结构联接形成至少一个桁段单元结构，所述桁墩组合式整体节点结构具体包括预埋板(42a、42b)，抗剪力栓钉(44)以及剪力连接件(43)，每个单元件(282、283)的固定端固接有预埋板(42a、42b)，所述预埋板(42a、42b)的板平面与梁顶板(25)和/或梁底板(26)斜向设置；所述抗剪力栓钉(44)垂直固接在预埋板(42a、42b)上；所述剪力连接件(43)上开有钢筋孔，所述剪力连接件(43)下端为板体结构，所述板体结构用于伸入梁顶板(25)和/或梁底板(26)内固定，所述板体结构与预埋板(42a、42b)固接；
吊装步骤：将桁段单元结构分段吊装，先将第一榀桁段单元结构吊装就位，再做临时辅助固定，将第二榀吊装完成后进行单元体加固；
临时加固步骤：将两片桁段单元结构横向通过角钢将其临时联接成一个整体，形成稳固单元体，再吊装下一组；
浇筑梁底板步骤：拆除临时加固，浇筑梁底板(26)；
浇筑梁顶板步骤：在梁底板上支架立模，浇筑梁顶板(25)。
9.如权利要求8所述的无弦杆桁元法，其特征在于，在吊装步骤前还包括，加装临时小弦杆步骤：在同一个桁段单元结构中，部分或者全部相邻两个单元件之间临时加装小弦杆；当部分单元件加装小弦杆时，加装小弦杆的单元件位于施工吊索范围内；
在浇筑梁底板步骤前还包括，拆除临时小弦杆步骤：拆除加装临时小弦杆步骤中加装的小弦杆。
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