一种混合梁桥钢混结合部的结构
技术领域
本发明桥梁工程施工技术领域,具体来讲是一种混合梁桥钢混结合部的结构。
背景技术
钢混结合部的设计是大跨度混合梁桥的关键技术之一。钢混结合部中钢结构和混凝土结构之间连接构造的合理性决定了其承载能力和变形性能,继而直接关系到桥梁的安全性。
传统的钢混结合部由混凝土梁过渡段、钢混结合段和钢梁过渡段三部分组成。其中,钢混结合段通常是将钢梁套在混凝土梁之外所形成的。并且,通常在钢梁顶、底及腹板各部位还设置有格室,在格室内填充混凝土使其与混凝土梁融为一体。同时,在格室的顶板、底板及腹板格室的腹板上还需焊接栓钉或设有PBL(Perfobond Leiste,开孔板)剪力键,以便传递纵向剪力,然后通过张拉预应力钢绞线将钢梁、钢混结合段和混凝土梁形成连续结构。
但是,在施工过程中发现,传统的钢混结合部构造存在以下缺陷:由于钢格室的设置会使得钢混结合段内部空间狭小,难以保证钢结构焊接质以及格室内部混凝土浇筑密实度;同时,狭小的空间加上满布的栓钉,令结构过于复杂,会使得钢混结合段纵横向钢筋布筋困难,靠近承压板的混凝土结构接近于素混凝土,承载性能差,混凝土使用量也大;另外,混凝土过渡段的钢筋在承压板处都是断开的,这不利于结构的承载能力和安全性,特别是无法保证在承载能力极限状态下的结构动力可靠性。因此,有必要设计一种新的混合梁桥钢混结合部的结构,以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种混合梁桥钢混结合部的结构,不但构造合理、受力明确、承载能力好,而且经济安全、便于施工。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:提供一种混合梁桥钢混结合部的结构,包括混凝土箱梁和钢箱梁,所述混凝土箱梁和钢箱梁之间设有钢承压板,所述钢承压板与钢箱梁固定连接,钢承压板朝向混凝土梁的一侧面焊接有多排设有开孔的剪力板,所述剪力板预埋于混凝土箱梁内并与混凝土箱梁的纵向钢筋搭接焊接,且每排剪力板对应的开孔内贯穿钢筋形成PBL剪力键;其中,混凝土箱梁预埋有剪力板的部分与钢承压板组成钢混结合段,剩余的混凝土箱梁、钢箱梁分别形成混凝土过渡段、钢梁过渡段。
在上述技术方案的基础上,还包括预应力钢绞线,所述预应力钢绞线设于混凝土箱梁内,其一端锚固于钢承压板,另一端锚固于混凝土箱梁内。
在上述技术方案的基础上,所述剪力板设有四排,四排剪力板均水平设置,且其中两排位于钢承压板的上部,另两排位于钢承压板的下部。
在上述技术方案的基础上,每个剪力板设有两个开孔,每排剪力板贯穿两根钢筋形成PBL剪力键。
在上述技术方案的基础上,所述钢箱梁的顶板底部、底板顶部均焊接有一排T型加劲肋,所述T型加劲肋沿横桥向设置且每个T型加劲肋的高度由钢箱梁端部向钢箱梁中部逐渐降低。
在上述技术方案的基础上,每个T型加劲肋由板式加劲肋焊接翼板而成。
在上述技术方案的基础上,所述钢箱梁的顶板底部、底板顶部均焊接有一排U型加劲肋,所述U型加劲肋与T型加劲肋重叠设置。
在上述技术方案的基础上,所述钢承压板的厚度为60mm~120mm。
在上述技术方案的基础上,所述混凝土箱梁的顶板、底板的厚度为500mm以上。
本发明的有益效果在于:
1、传统的钢混结合段常设置钢格室构造,且在格室各板件表面焊接排数众多的剪力键。而已有研究成果表明,结合段轴力主要是通过钢承压板传递的,剪力连接件的传力比例往往不高,且由于排数较多,使得各位置剪力键受力非常不均匀。为此,本发明为使钢混结合段受力明确,不再设置复杂的钢格室构造,而是利用较厚的钢承压板让绝大多数轴力通过承压板直接传递,少量排数的PBL剪力键只作为结构设计安全余量和构造需要,整体构造合理、受力明确。
2、本发明中,在钢承压板表面焊接有剪力板,有利于钢混结合段竖向剪力的传递。同时,相比于传统的钢格室构造,这种结构连续简洁,便于钢结构焊接、钢筋布置以及混凝土浇筑等施工。
3、传统的钢混结合部,混凝土结构的钢筋在承压板处都是断开的,不利于结构的承载能力和安全性。而发明将混凝土箱梁的纵向钢筋直接焊接在钢承压板表面的剪力板上,这种连接方式,使得钢箱梁与混凝土箱梁成为真正意义上的连续结构,有利于弯矩的安全传递,使得承载能力好,安全性高。
4、本发明的用钢量和用混凝土量较少,节约材料,有利于降低工程造价成本。
附图说明
图1为本发明混合梁桥钢混结合部的结构的示意图;
图2为图1沿A-A'方向的剖面图;
图3为图1沿B-B'方向的剖面图;
图4为纵向钢筋与剪力板连接的局部示意图。
附图标记:
1-混凝土箱梁;2-钢承压板;3-钢箱梁;4-剪力板;5-纵向钢筋;6-PBL剪力键;7-预应力钢绞线;8-T型加劲肋,81-板式加劲肋,82-翼板;9-U型加劲肋;10-混凝土过渡段;20-钢混结合段;30-钢梁过渡段。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示,本发明提供一种混合梁桥钢混结合部的结构,包括混凝土箱梁1和钢箱梁3。所述混凝土箱梁1和钢箱梁3之间设有钢承压板2,所述钢承压板2与钢箱梁3固定连接,优选采用坡口熔透焊接,且钢承压板2朝向混凝土梁1的一侧面焊接有多排设有开孔的剪力板4。所述剪力板4预埋于混凝土箱梁1内并与混凝土箱梁1的纵向钢筋5搭接焊接,使得钢箱梁3与混凝土箱梁1形成连续结构,且每排剪力板4对应的开孔内贯穿钢筋形成PBL剪力键6,从而构成竖向剪力和纵向剪力的传递。其中,混凝土箱梁1预埋有剪力板4的部分与钢承压板2组成钢混结合段20,剩余的混凝土箱梁1、钢箱梁3分别形成混凝土过渡段10、钢梁过渡段30。
如图1所示,为了对钢混结合段20产生预压应力,在混凝土箱梁1内还设有预应力钢绞线7,所述预应力钢绞线7的一端锚固于钢承压板2,另一端锚固于混凝土箱梁1内,通过张拉预应力,保证钢混结合部具有良好的整体性。
如图1和图3所示,为了实现混凝土过渡段10、钢混结合段20及钢梁过渡段30各断面刚度的平稳过渡,在钢箱梁3的顶板底部、底板顶部均沿横桥向焊接有一排T型加劲肋8和一排U型加劲肋9。其中,T型加劲肋8由板式加劲肋81焊接翼板82加强而成,每个T型加劲肋8的高度由钢箱梁3端部向钢箱梁3中部逐渐降低,且两排T型加劲肋8的翼板82相对设置;另外,所述U型加劲肋9与T型加劲肋8重叠设置。
如图1和图2所示,为了使整体构造合理、受力明确,所述剪力板4仅设有四排,四排剪力板4均水平设置,且其中两排位于钢承压板2的上部,另两排位于钢承压板2的下部。其中,每个剪力板4设有两个开孔,每排剪力板4贯穿两根钢筋形成PBL剪力键6。
本实施例中,钢承压板2的厚度为60mm~120mm,较厚的钢承压板2能让绝大多数轴力通过钢承压板2直接传递;混凝土箱梁1的顶板、底板的厚度为500mm以上,能更好的与钢箱梁3的T型加劲肋8配合,实现断面刚度的平稳过渡。
本发明混合梁桥钢混结合部的结构,改变了传统钢混结合部需设置钢格室的做法,通过利用较厚的钢承压板2和剪力板4将混凝土箱梁1、钢箱梁3进行整体连接,该剪力板4相较传统的大量剪力栓钉的设置而言,数量较少,构造连续且简洁,在保证了结构安全的前提下,又方便施工,同时还减少了钢材和混凝土用量,经济适用。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。