CN104631305B - 一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，所述桁架式钢横隔板的上钢横梁通过剪力钉与箱梁顶板上方的混凝土相连，两端焊接于拉索锚固区的钢锚箱，下钢横梁底面通过剪力钉与箱梁底板下方的混凝土相连，波形钢腹板设置在上、下钢横梁间，与上、下钢横梁围成箱室结构，斜腹板和竖腹板的两端分别与上、下钢横梁进行焊接，斜腹板和竖腹板的一侧与波形钢腹板通过焊接相连，斜腹杆和竖杆通过与节点板焊接，斜腹杆和竖杆构成桁架式结构。本发明在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置上设置桁架式钢横隔板，加强波形钢腹板斜拉桥的横向连接，增强了主梁的抗扭刚度，能有效提高其横向整体性能，便于施工，利于保证质量和延长桥梁使用寿命。

Description

一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板
技术领域
本发明涉及桥梁领域，尤其是涉及一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板。
背景技术
波形钢腹板斜拉桥为组合梁斜拉桥一种形式，其由主塔、斜拉索与波形钢腹板PC组合箱梁组成。钢混组合结构可充分发挥钢和混凝土的各自优势，通过将两种材料优化组合使之充分发挥各自性能潜力，实现降低造价、加快建造速度、优化结构性能等目标。波形钢腹板PC组合箱梁由法国人发明，在日本得到迅速发展，近些年我国也建成了多座大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥。与传统PC箱梁相比，波形钢腹板PC组合箱梁具有以下优点：以8～20mm厚的钢板替代混凝土腹板，从根本上解决了混凝土腹板开裂的顽疾，采用波形钢腹板代替厚重的混凝土腹板，减轻了上部结构自重的20%～30%，从而使上、下部结构的工程量减少，可降低工程总造价，由于材料与工程数量的改变，波形钢腹板预应力混凝土桥较钢桥、预应力混凝土桥总体CO2排放量减少20%以上，属于低碳结构；同时，由于波形钢腹板的“手风琴效应”，预应力的使用效率得以提高；体内、体外预应力的配合使用，实现了运营阶段结构预应力的可检、可换及延长结构寿命等。近年来，国际上许多国家将这种主梁类型用于斜拉桥中，使得波形钢腹板斜拉桥具有跨越能力大、便于快速施工、抗震性能好等特点。我国对此应用则相对较少，若能得以推广，将对我国组合梁斜拉桥的发展起到推动作用。
波形钢腹板斜拉桥与传统箱梁斜拉桥相比自重较轻，但抗扭刚度差。我国有关波形钢腹板斜拉桥的建设业已开始，其建设规模大，设计难度高，如何加强波形钢腹板斜拉桥的横向连接以及增强主梁的抗扭刚度是波形钢腹板斜拉桥设计的关键技术难题之一，因此，寻求一种既合理又易行的波形钢腹板斜拉桥横隔板是十分必要的。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，通过在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置设置桁架式钢横隔板，进一步增强混凝土顶板、底板、波形钢腹板和斜拉索锚固区之间的连接，从而加强波形钢腹板斜拉桥的横向连接，增强其主梁的抗扭刚度，不仅能有效实现斜拉索索力传递，而且能提高其横向整体性能。
本发明采用的技术方案为：
一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，所述的桁架式钢横隔板包括上钢横梁、下钢横梁、斜腹板、竖腹板、斜腹杆、竖杆和节点板；所述上钢横梁通过剪力钉与箱梁顶板上方的混凝土相连，其两端焊接于拉索锚固区的钢锚箱，所述下钢横梁底面通过剪力钉与箱梁底板下方的混凝土相连，所述波形钢腹板设置在上钢横梁、下钢横梁之间，与上钢横梁、下钢横梁围成箱室结构，所述斜腹板和竖腹板的上下两端分别与上、下钢横梁进行焊接，斜腹板和竖腹板的一侧与波形钢腹板通过焊接相连，所述斜腹杆和竖杆通过与节点板焊接连接于上钢横梁、下钢横梁、斜腹板、竖腹板和波形钢腹板之间，斜腹杆和竖杆构成桁架式结构。
进一步，在波形钢腹板与上、下钢横梁的交接处，均设置有工字型结构的斜腹板或竖腹板。
进一步，所述竖杆仅设置于波形钢腹板的围成的最外侧箱室内，与斜腹杆一起构成斜“N”形。
进一步，在波形钢腹板所围的中间的箱室内，所述斜腹杆组成八字撑结构。
进一步，所述上钢横梁、下钢横梁、斜腹板和竖腹板采用工字钢截面，斜腹杆和竖杆采用圆管形杆件。
本发明的有益效果为：
1．本发明在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置上设置桁架式钢横隔板，进一步增强了混凝土顶板、底板、波形钢腹板和斜拉索锚固区之间的连接。
2．本发明通过设置桁架式钢横隔板，加强了波形钢腹板斜拉桥的横向连接，提高了其横向整体性能。
3．本发明通过在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置上设置桁架式钢横隔板，增强了主梁的抗扭刚度。
4．本发明中的钢横隔板两端与斜拉索锚固区的钢锚箱焊接，形成横向传力体系，有效实现斜拉索索力传递。
5．本发明结构简单、设计巧妙、易于实施。
附图说明
图1为本发明的结构立面示意图；
图2为图1的A—A处剖视图；
图3为图1的B—B处剖视图；
图4为图1的C—C处剖视图；
图5为实例2的结构立面示意图；
其中，1-上钢横梁、2-下钢横梁、3-斜腹板、4-竖腹板、5-斜腹杆、6-竖杆、7-节点板，8-箱梁顶板，9-箱梁底板，10-波形钢腹板，11-钢锚箱。
具体实施方式
以下结合实施例进一步阐释本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1
参见附图1、图2、图3和图4，本发明提供一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其包括上钢横梁1、下钢横梁2、斜腹板3、竖腹板4、斜腹杆5、竖杆6和节点板7；上钢横梁1顶面通过剪力钉与箱梁顶板8混凝土相连，其两端焊接于拉索锚固区的钢锚箱11，上钢横梁1两端与斜拉索锚固区的钢锚箱焊接，形成横向传力体系，有效实现斜拉索索力传递，下钢横梁2底面通过剪力钉与箱梁底板9混凝土相连，所述波形钢腹板10设置在上钢横梁1、下钢横梁2之间，与上钢横梁1、下钢横梁2围成箱室结构，在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置上设置桁架式钢横隔板，进一步增强了混凝土顶板、底板、波形钢腹板10和斜拉索锚固区之间的连接。斜腹板3与竖腹板4的上下两端分别与上钢横梁1、下钢横梁2进行焊接，其一侧通过焊接与波形钢腹板10相连，斜腹杆5和竖杆6通过与节点板7焊接连接于上钢横梁1、下钢横梁2、斜腹板3、竖腹板4和波形钢腹板10之间，形成一种桁架式的钢横隔板，通过设置桁架式钢横隔板，加强了波形钢腹板斜拉桥的横向连接，提高了其横向整体性能。
在本实例中，在波形钢腹板10与上钢横梁1、下钢横梁2的交接处，均设置所述工字型结构的斜腹板3或竖腹板4，上钢横梁1、下钢横梁2、斜腹板3和竖腹板4采用工字钢截面，斜腹杆5和竖杆6可采用圆管形杆件。实际施工中，首先对桁架式钢横隔板的各构件进行焊接拼装，再将上钢横梁1与斜拉索锚固区的钢锚箱11进行焊接，最后浇筑箱梁顶板8和箱梁底板9混凝土。
实施例2
参见附图1、图2、图3和图4，本发明提供一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其包括上钢横梁1、下钢横梁2、斜腹板3、竖腹板4、斜腹杆5、竖杆6和节点板7；上钢横梁1顶面通过剪力钉与箱梁顶板8混凝土相连，其两端焊接于拉索锚固区的钢锚箱11，下钢横梁2底面通过剪力钉与箱梁底板9混凝土相连，所述波形钢腹板10设置在上钢横梁1、下钢横梁2之间，与上钢横梁1、下钢横梁2围成箱室结构，斜腹板3与竖腹板4的上下两端分别与上钢横梁1、下钢横梁2进行焊接，其一侧通过焊接与波形钢腹板10相连，斜腹杆5和竖杆6通过与节点板7焊接连接于上钢横梁1、下钢横梁2、斜腹板3、竖腹板4和波形钢腹板10之间，形成一种桁架式的钢横隔板。
本实例中，竖杆6仅设置于波形钢腹板10的围成的最外侧箱室内，与斜腹杆5一起构成斜“N”形，在波形钢腹板10所围的中间的箱室内，斜腹杆5组成八字撑结构。上钢横梁1、下钢横梁2、斜腹板3和竖腹板4采用工字钢截面，斜腹杆5和竖杆6可采用圆管形杆件。实际施工中，首先对桁架式钢横隔板的各构件进行焊接拼装，再将上钢横梁1与斜拉索锚固区的钢锚箱11进行焊接，最后浇筑箱梁顶板8和箱梁底板9混凝土。
实施例3：
参见附图5，桁架式钢横隔板的结构组成和施工工艺与实施例1类似，不同之处在于：等截面箱梁的梁高由4.5m变为5.0m。
技术效果分析:
为从理论上进一步研究本发明的积极有益效果，以某大跨度波形钢腹板斜拉桥为例，建立该桥设置桁架式钢横隔板前后的两种有限元模型，在设计荷载偏载工况下，计算两种模型桥梁跨中的主梁扭转角，并分析其自振特性。结果表明，设置桁架式钢横隔板后，桥梁的一阶横向频率提高了约20%，而桥梁跨中的主梁扭转角则减小了约35%，说明本发明通过在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置设置桁架式钢横隔板，能有效提高波形钢腹板斜拉桥的横向刚度及主梁的抗扭刚度。
综上所述，本发明通过在波形钢腹板斜拉桥的斜拉索与主梁锚固区位置设置桁架式钢横隔板，进一步增强混凝土顶板、底板、波形钢腹板和斜拉索锚固区之间的连接，从而加强了波形钢腹板斜拉桥的横向连接，增强了主梁的抗扭刚度，不仅能有效实现斜拉索索力传递，而且改善了其横向整体性能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其特征在于：所述的桁架式钢横隔板包括上钢横梁、下钢横梁、斜腹板、竖腹板、斜腹杆、竖杆和节点板；所述上钢横梁通过剪力钉与箱梁顶板上方的混凝土相连，其两端焊接于拉索锚固区的钢锚箱，对桁架式钢横隔板的各构件进行焊接拼接，再将上钢横梁与斜拉索锚固区的钢锚箱进行焊接，所述下钢横梁底面通过剪力钉与箱梁底板下方的混凝土相连，所述波形钢腹板设置在上钢横梁、下钢横梁之间，与上钢横梁、下钢横梁围成箱室结构，所述斜腹板和竖腹板的上下两端分别与上、下钢横梁进行焊接，斜腹板和竖腹板的一侧与波形钢腹板通过焊接相连，所述斜腹杆和竖杆通过与节点板焊接连接于上钢横梁、下钢横梁、斜腹板、竖腹板和波形钢腹板之间，斜腹杆和竖杆构成桁架式结构。
2.根据权利要求1所述的波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其特征在于：在波形钢腹板与上、下钢横梁的交接处，均设置有工字型结构的斜腹板或竖腹板。
3.根据权利要求1所述的波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其特征在于：所述竖杆仅设置于波形钢腹板的围成的最外侧箱室内，与斜腹杆一起构成斜“N”形。
4.根据权利要求1所述的波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其特征在于：在波形钢腹板所围的中间的箱室内，所述斜腹杆组成八字撑结构。
5.根据权利要求1所述的波形钢腹板斜拉桥的桁架式钢横隔板，其特征在于：所述上钢横梁、下钢横梁、斜腹板和竖腹板采用工字钢截面，斜腹杆和竖杆采用圆管形杆件。
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