CN105386404A - 开口u型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构。本发明由桥墩、混杂纤维混凝土桥面板、钢结构、剪力键组成;其中,桥墩支承钢结构,钢结构支承混杂纤维混凝土桥面板,钢结构和混杂纤维混凝土桥面板通过剪力键连接共同承受外载;钢结构是由纵钢主梁、边次纵梁、中次纵梁、加劲肋和横隔梁构成的梁格体系,纵钢主梁、边次纵梁、中次纵梁和横隔梁的底板和腹板上焊接纵横加劲肋;钢钎维和聚丙烯纤维按一定比例掺入到混凝土内,然后浇注到绑扎钢筋的模板中,制作成混杂纤维混凝土桥面板。本发明减少组合梁桥桥面板的早期裂缝;提高钢混组合梁桥的耐久性能;充分利用桥下空间,经济指标低;且施工期间对周边环境影响小。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域,具体涉及一种开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构。
背景技术
随着我国劳动力日益短缺,环境污染压力越来越大,节能、环保、低碳正日益成为我国经济发展的主题,对于劳动密集型且能耗又高的传统桥梁建造方式来说,对其升级改造和技术革新势在必行,必须寻找新型更加合理的结构体系替代传统混凝土结构体系。钢混组合桥梁结构既能充分发挥混凝土抗压强度高的优势,又能很好利用钢材的抗拉性能,同时也可以采用装配式施工;与钢结构相比,费用便宜;与混凝土结构相比,环保性能好,施工速度快,因此其可以广泛应用桥梁工程领域。然而钢-普通混凝土组合梁桥的桥面板在施工时混凝土的收缩徐变,以及运营过程中的车载的反复作用和温度应力的影响,容易导致钢-普通混凝土组合梁桥的桥面板开裂;同时目前应用较为广泛的多梁式钢-混凝土组合小箱梁桥需要较宽的盖梁来放置多片小箱梁,这样对桥下车辆的通行能力和可利用空间大大压缩,同时其用钢量也比较大,非常不经济;对于单箱或多箱整体式钢-混凝土组合小箱梁桥在进行装配式施工时,吊装重量大,施工期间对周边交通影响大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种经济实用、结构简单、施工方便和经久耐用的开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案:
开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,由桥墩、混杂纤维混凝土桥面板、钢结构、剪力键组成,桥墩支承钢结构,钢结构支承混杂纤维混凝土桥面板,钢结构和混杂纤维混凝土桥面板通过剪力键连接共同承受外载;钢结构是由纵钢主梁、边次纵梁、中次纵梁、加劲肋和横隔梁构成的梁格体系,为防止纵钢主梁、边次纵梁、中次纵梁和横隔梁发生局部屈曲,在它们的底板和腹板上焊接纵横加劲肋;钢钎维和聚丙烯纤维按一定比例掺入到混凝土内,然后浇注到绑扎钢筋的模板中;且纵钢主梁、边次纵梁、中次纵梁9与横隔梁的截面形式为工字型截面,纵钢主梁和边次纵梁的数量为两片,中次纵梁数量为零至多片,横隔梁数量为三片至多片。
横隔梁与纵钢主梁、边次纵梁和中次纵梁的腹板成90度焊接,横隔梁和中次纵梁宽度和高度根据车载、跨径和桥幅宽度,通过现有规范的计算确定。
剪力键的形式可以根据现场施工条件和要求确定。
钢钎维掺入体积比范围为0.5%~1.9%,聚丙烯纤维掺入体积比范围为0.05%~0.19%,具体掺入比例根据现有规范的计算方法确定。
混杂纤维混凝土桥面板既能够采用直接现浇形式,也能够采用先预制后安装形式,具体根据现场施工条件和要求确定。
桥墩采用花瓶式独柱式桥墩。
该结构由桥墩、混杂纤维混凝土桥面板、钢结构、剪力键、钢筋组成,这种发明可以改善桥面板的受力性能,加强桥面板的抗裂性,提高桥面板的耐久性,由此使得桥梁结构的耐久性得到提高,从而延长桥梁使用寿命;同时其可充分利用市政高架桥梁下方的空间,提高车辆的通行能力,用钢量比较小,非常经济;可采用装配式施工,吊装重量小,施工期间对周边交通影响小。
本发明的有益效果:
1、减少组合梁桥桥面板的早期裂缝
采用本发明,与普通混凝土桥面板相比,组合梁桥桥面板在浇筑后28天内,由于在桥面板的混凝土中掺入钢钎维和聚丙烯纤维后,钢钎维和聚丙烯纤维在混凝土中的桥接作用,大大减少了混凝土早期的收缩徐变引起的裂缝,提高了桥面板的早期抗裂性。
2、提高钢混组合梁桥的耐久性能
采用本发明,与普通混凝土桥面板相比,混杂纤维混凝土桥面板的抗裂性、冲击韧性及抗压抗拉强度都用明显改善,由此使得组合梁桥桥面板的耐久性得到提高,从而提高组合桥梁结构的耐久性,延长桥梁使用寿命。
3、充分利用桥下空间,经济指标低。
采用本发明,与目前应用较为广泛的多梁式钢-混凝土组合小箱梁桥相比,不需要较宽的盖梁来放置多片小箱梁,这样可利用桥下空间,提高桥下车辆的通行能力,同时其用钢量也比较省,经济指标低。
4、施工期间对周边环境影响小
采用本发明,与单箱或多箱整体式钢-混凝土组合小箱梁桥相比,在进行装配式施工时,吊装重量低,施工期间对周边交通影响小。
附图说明
图1是本发明的结构平面布置图。
图2是本发明的横隔梁纵剖面布置图。
图3是本发的次边纵梁、次中纵梁、横隔梁跨中截面图。
图4是本发明的钢主梁纵剖面布置图。
图5是本发明的钢主梁跨中截面图。
图中标号:桥墩1、混杂纤维混凝土桥面板2、钢结构3、剪力键4、钢钎维5、聚丙烯纤维6、纵钢主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9、横隔梁10、纵横加劲肋11、钢筋12和托板13。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
如图1~图5所示,开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,由桥墩1、混杂纤维混凝土桥面板2、钢结构3、剪力键4组成,其中,桥墩1支承钢结构3,钢结构3支承混杂纤维混凝土桥面板2,钢结构3和混杂纤维混凝土桥面板2通过剪力键4连接共同承受外载;钢结构3是由纵钢主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9、加劲肋11和横隔梁10构成的梁格体系,为防止纵钢主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9和横隔梁10发生局部屈曲,在它们的底腹板上焊接纵横加劲肋11;钢钎维5和聚丙烯纤维6按一定比例掺入到混凝土内,然后浇注到绑扎钢筋12的模板中,制作成混杂纤维混凝土桥面板2,混杂纤维混凝土桥面板2既可以采用直接现浇形式,也可以采用先预制后安装形式。
本发明中,纵钢主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9、横隔梁10和加劲肋11形成钢结构3梁格体系,再通过剪力键4与其上混杂纤维混凝土桥面板2组成的桥梁结构,同时为防止纵钢主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9和横隔梁10发生局部屈曲,在它们的底腹板上焊接纵横加劲肋11。
本发明中,纵钢主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9与横隔梁10的托板13上剪力键4的纵横向排数根据车载、跨径和桥幅宽度,通过现有规范的计算方法确定。
本发明中,纵钢主梁7为开口U型箱梁形式,边次纵梁8、中次纵梁9与横隔梁10的截面形式为工字型截面,纵钢主梁7和边次纵梁8的数量为两片,中次纵梁9数量为零至多片,横隔梁10数量为一片至多片,纵钢主梁7和边次纵梁8宽度和高度以及中次纵梁9与横隔梁10的间距根据车载、跨径和桥幅宽度,通过现有规范的计算确定。
本发明中,横隔梁10与纵钢主梁7、边次纵梁8和中次纵梁9的腹板成90度焊接,横隔梁8和中次纵梁9宽度和高度根据车载、跨径和桥幅宽度,通过现有规范的计算确定。
本发明中,剪力键3的形式可以根据现场施工条件和要求确定。
本发明中,钢钎维5和聚丙烯纤维6按一定比例掺入到混凝土内,制作成混杂纤维混凝土桥面板1,钢钎维5掺入体积比范围为0.5%~1.9%,聚丙烯纤维6掺入体积比范围为0.05%~0.19%,具体掺入比例根据现有规范的计算方法确定。
本发明中,混杂纤维混凝土桥面板2既可以采用直接现浇形式,也可以采用先预制后安装形式,具体根据现场施工条件和要求确定。
本发明中,桥墩(1)采用花瓶式独柱式桥墩。
实施例1:
步骤一:钢纵主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9和横隔梁10在工厂内分段进行加工好后,用拖车运至施工现场进行二次拼装。
步骤二:在拼装到位的两片钢纵主梁7通过吊机或架桥机架设到位,并按一定间距将钢横隔梁10焊接在钢纵主梁7上,然后将边次纵梁8和中次纵梁9依次焊接在钢横隔梁10上。
步骤三:在钢纵主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9和钢横隔梁10的托板13上焊接剪力键,然后安装浇筑混杂纤维混凝土桥面板所需临时支撑体系和模板体系,临时支撑体系和模板体系安装完毕后,浇筑混杂纤维混凝土桥面板,其中,钢钎维5掺入体积比范围为1%,聚丙烯纤维6掺入体积比范围为0.05%。
步骤四:待混凝土桥面板强度达到28天强度后,拆除临时支撑体系和模板体系。
步骤五:最后进行桥面系和桥面辅助设施施工,竣工验收后整个桥梁投入运营。
本实施例的钢纵主梁7、边次纵梁8、中次纵梁9和钢横隔梁10的布置形式如图1所示。钢纵主梁7总共2片,它们之间间距为7.68米,每片宽为2.41米、高为为2.23米、底板厚20mm、腹板厚20mm、托板13后30mm、加劲肋厚12-16mm;边次纵梁8总共2片,每片宽为0.47米、高为为1.53米、底板厚16mm、腹板厚12mm;中次纵梁9总共1片,每片宽为0.47米、高为为1.53米、底板厚16mm、腹板厚12mm;钢横隔梁10总共8片,它们之间间距为5.4米,每片宽为0.47米、高为为1.53米、底板厚16mm、腹板厚16mm;托板13后20mm、加劲肋厚10-12mm。
本实施例的混凝土桥面板厚度:在托板10处为22cm、其他位置为20cm,临时支撑体系和模板体系的重量为1.0kN/m2,跨径40米,桥宽为18.5米。
当本发明的混杂纤维混凝土桥面板2也可采用预制施工时,可以与基础施工同时进行,这样不仅可以保证混杂纤维混凝土桥面板2施工质量,进一步减少混杂纤维混凝土桥面板2收缩徐变的影响,而且施工速度大大加快,可以最大限度的减少对城市交通的负面影响,并使得桥梁在最短的时间内投入运营,但混杂纤维混凝土桥面板2与钢结构3的结合整体性能较差。
Claims (6)
1.开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,由桥墩(1)、混杂纤维混凝土桥面板(2)、钢结构(3)、剪力键(4)组成,其特征在于桥墩(1)支承钢结构(3),钢结构(3)支承混杂纤维混凝土桥面板(2),钢结构(3)和混杂纤维混凝土桥面板(2)通过剪力键(4)连接共同承受外载;钢结构(3)是由纵钢主梁(7)、边次纵梁(8)、中次纵梁(9)、加劲肋(11)和横隔梁(10)构成的梁格体系,为防止纵钢主梁(7)、边次纵梁(8)、中次纵梁(9)和横隔梁(10)发生局部屈曲,在它们的底板和腹板上焊接纵横加劲肋(11);钢钎维(5)和聚丙烯纤维(6)按一定比例掺入到混凝土内,然后浇注到绑扎钢筋(12)的模板中;且纵钢主梁(7)、边次纵梁(8)、中次纵梁9与横隔梁(10)的截面形式为工字型截面,纵钢主梁(7)和边次纵梁(8)的数量为两片,中次纵梁(9)数量为零至多片,横隔梁(10)数量为三片至多片。
2.根据权利要求1所述的开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,其特征在于横隔梁(10)与纵钢主梁(7)、边次纵梁(8)和中次纵梁(9)的腹板成90度焊接,横隔梁(10)和中次纵梁(9)宽度和高度根据车载、跨径和桥幅宽度,通过现有规范的计算确定。
3.根据权利要求1所述的开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,其特征在于剪力键(3)的形式可以根据现场施工条件和要求确定。
4.根据权利要求1所述的开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,钢钎维(5)和聚丙烯纤维(6)按一定比例掺入到混凝土内,制作成混杂纤维混凝土桥面板1,其特征在于钢钎维(5)掺入体积比范围为0.5%~1.9%,聚丙烯纤维(6)掺入体积比范围为0.05%~0.19%,具体掺入比例根据现有规范的计算方法确定。
5.根据权利要求1所述的开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,其特征在于混杂纤维混凝土桥面板(2)既能够采用直接现浇形式,也能够采用先预制后安装形式,具体根据现场施工条件和要求确定。
6.根据权利要求1所述的开口U型钢箱梁与混杂纤维混凝土桥面板组合的梁桥结构,其特征在于桥墩(1)采用花瓶式独柱式桥墩。
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