CN105544373A - 一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁及施工方法，属于桥梁工程技术领域。本发明包括单箱多室流线型扁平钢箱梁，其特征在于还包括边腹板、抗剪连接件，所述边腹板位于扁平流线型单箱多室钢箱梁两侧围成封闭箱室，在箱室内侧焊接抗剪连接件，并浇筑混凝土。本发明的钢箱梁内的混凝土轴向刚度大、承载能力高，可承担纵桥向巨大的轴力和弯矩，显著减少钢箱梁钢板厚度与加劲肋、横隔板数量、焊缝数量、用钢量等，降低截面高度，具有显著的经济效益。

Description

一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁及施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁及施工方法，属于桥梁工程技术领域。

背景技术

目前，大跨斜拉桥的主梁体系多采用钢箱梁。钢箱梁可分为扁平流线型单箱多室钢箱梁和分体式双箱梁。计算分析与工程实践表明，由于斜拉索自锚在主梁上，将斜拉索拉力的水平分力转化为主梁的轴压力，该轴压力随着斜拉桥的跨度增大而增大，在靠近桥塔的位置尤为显著。由于拉索传力存在剪力滞效应，靠近斜拉索纵轴线的钢箱承受巨大压力，传统设计主要采用厚钢板、纵向加劲肋、横隔板等，以满足承受轴压力和钢板的稳定性问题，但存在构造复杂，焊接工作量大、用钢量大等问题。

本发明针对现有斜拉桥钢箱梁的不足，提出一种新的思路，以钢箱-混凝土组合主梁作为基本预制单元，在工厂中在钢箱梁内局部浇筑混凝土，现场装配施工。钢箱与内浇混凝土共同承担斜拉索产生的水平轴向压力，发挥材料优势，避免压屈问题。本发明的目的就是要提供一种高效承受轴向压力且有效防止钢板屈曲的斜拉桥主梁体系。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出一种构造简单、传力可靠、经济实用的用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁。本发明可将斜拉索产生的水平轴向压力由钢箱和混凝土共同承担，钢箱-混凝土组合主梁不仅可高效承受轴向压力，而且内浇的混凝土还有利于提高钢板的稳定性，减少加劲肋数量，减少焊缝数量，降低用钢量等，外包钢板可避免混凝土开裂等。钢箱-混凝土组合主梁还可提高抗扭刚度，实现良好的受力性能，长期性能与经济性能。

本发明的技术方案如下：

一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁，包括单箱多室流线型扁平钢箱梁，其特征在于还包括边腹板、抗剪连接件，所述边腹板位于扁平流线型单箱多室钢箱梁两侧围成封闭箱室，在箱室内侧焊接抗剪连接件，并浇筑混凝土。

一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁，包括分体式双箱钢箱梁，其特征在于还包括边腹板、抗剪连接件，所述边腹板位于分体式双箱钢箱梁两侧围成封闭箱室，在箱室内侧焊接抗剪连接件，并浇筑混凝土。

所述边腹板形成的空间内浇筑混凝土的高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化，桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土。

所述抗剪力连接件为栓钉或开孔板连接件。

本发明的用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

1)预制扁平流线型钢箱梁的钢底板、中腹板、边腹板，焊接抗剪连接件；

2)在两块边腹板形成的空间内分段浇筑混凝土，浇筑高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化：桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土；

3)焊接钢顶板形成钢箱-混凝土组合主梁；

4)现场吊装拼接步骤1)，2)和3)完成的钢箱-混凝土组合主梁；

5)在钢顶板上铺设桥面系，桥面系采用正交各向异性钢桥面系或钢-混凝土组合桥面系。

本发明的用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

1)预制扁平流线型钢箱梁的钢底板、边腹板，焊接抗剪连接件；

2)在两块边腹板形成的空间内分段浇筑混凝土，浇筑高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化：桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土；

3)焊接钢顶板形成钢箱-混凝土组合主梁；

4)现场吊装拼接步骤1)，2)和3)完成的钢箱-混凝土组合主梁并通过横向连接件连接；

5)在钢顶板上铺设桥面系，桥面系采用正交各向异性钢桥面系或钢-混凝土组合桥面系。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)钢箱梁内的混凝土轴向刚度大、承载能力高，可承担纵桥向巨大的轴力和弯矩，能显著减少钢箱梁钢板厚度与加劲肋、横隔板数量、焊缝数量、用钢量等，降低截面高度，具有显著的经济效益；(2)钢箱有利于防止内浇混凝土的开裂；(3)钢箱梁内部浇筑的混凝土可采用预制，增长预制混凝土的龄期，以使混凝土的收缩和徐变在主梁上引起的重分布应力最小；(4)钢-混凝土组合主梁分布于两侧，使斜拉桥具有很高的抗扭刚度和重力刚度，混凝土也可增加结构阻尼，提高斜拉桥颤振稳定性和抗风性能；(5)钢箱-混凝土组合主梁可实现工厂预制，梁段之间的连接方法构造简单、施工方便、现场安装速度快、对周围环境影响小，符合绿色施工的要求。

附图说明

图1为本发明采用单箱多室流线型扁平钢箱梁的结构立体示意图。

图2为本发明采用单箱多室流线型扁平钢箱梁的横断面示意图。

图3为本发明采用分体式双箱钢箱梁的结构立体示意图。

图4为本发明采用分体式双箱钢箱梁的横断面示意图。

图5为本发明采用的斜拉索锚固段示意图。

图中：1—单箱多室流线型扁平钢箱梁；2—钢顶板；3—钢底板；4—边腹板；5—抗剪连接件；6—混凝土；7—桥面系；8—风嘴；9—斜拉索；10—中腹板；11—分体式双箱钢箱梁；12—横向连接件。

具体实施方式：

以下结合附图，对本发明的结构、加工和使用过程作进一步描述。

实施例一

用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁，该组合主梁包括单箱多室流线型扁平钢箱梁1、边腹板4，如图1、2所示，单箱多室流线型扁平钢箱梁包括，钢顶板2、钢底板3、桥面系7、风嘴8、中腹板10，在单箱多室流线型扁平钢箱梁两侧焊接边腹板4形成箱室，在该箱室内侧焊接抗剪连接件5并浇筑混凝土6形成整体，共同承担压弯荷载耦合作用，避免钢板屈曲。

实施例二

用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁，该组合主梁包括分体式双箱钢箱梁11、边腹板4，如图3、4所示，分体式双箱钢箱梁包括，钢顶板2、钢底板3、桥面系7、风嘴8、横向连接件12，在分体式双箱钢箱梁两侧焊接边腹板4形成箱室，在该箱室内侧焊接抗剪连接件5并浇筑混凝土6形成整体，共同承担压弯荷载耦合作用，避免钢板屈曲。横向连接件12可以为工字钢、横隔板或斜杆式横向连接系。

上述实施例所述桥面系为正交各向异性钢桥面铺装体系或钢-混凝土组合桥面系。

上述实施例在边腹板形成的空间内浇筑混凝土的高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化，桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土。例如在桥墩截面处浇筑全截面高度，跨中可不浇筑混凝土，中间的高度分布与纵向轴压力成正比例关系。

本发明的施工工序为：

1)在工厂预制扁平流线型单箱多室钢箱梁(1)或分体式双箱梁(11)。

2)在钢箱梁内分段浇筑混凝土(6)，浇筑混凝土的高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化：桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土。焊接钢顶板形成钢箱-混凝土组合主梁；

3)现场吊装拼接钢箱-混凝土组合主梁与横向连接系(12)，斜拉索(9)锚固于边腹板(4)上，如图5所示。混凝土(6)可避免边腹板锚固部位的钢板屈曲破坏。

4)在组合主梁上铺设桥面系，桥面系可采用正交各向异性钢桥面系或钢-混凝土组合桥面系。

Claims (6)

1.一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁，包括单箱多室流线型扁平钢箱梁，其特征在于还包括边腹板、抗剪连接件，所述边腹板位于扁平流线型单箱多室钢箱梁两侧围成封闭箱室，在箱室内侧焊接抗剪连接件，并浇筑混凝土。

2.一种用于大跨斜拉桥的钢箱-混凝土组合主梁，包括分体式双箱钢箱梁，其特征在于还包括边腹板、抗剪连接件，所述边腹板位于分体式双箱钢箱梁两侧围成封闭箱室，在箱室内侧焊接抗剪连接件，并浇筑混凝土。

3.根据权利要求1或2所述的组合主梁，其特征在于，所述边腹板形成的空间内浇筑混凝土的高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化，桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土。

4.根据权利要求1或2所述的组合主梁，其特征在于，所述抗剪力连接件为栓钉或开孔板连接件。

5.根据权利要求1所述的组合主梁的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

1)预制扁平流线型钢箱梁的钢底板、中腹板、边腹板，焊接抗剪连接件；

2)在两块边腹板形成的空间内分段浇筑混凝土，浇筑高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化：桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土；

3)焊接钢顶板形成钢箱-混凝土组合主梁；

4)现场吊装拼接步骤1)，2)和3)完成的钢箱-混凝土组合主梁；

5)在钢顶板上铺设桥面系，桥面系采用正交各向异性钢桥面系或钢-混凝土组合桥面系。

6.根据权利要求2所述的组合主梁的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

1)预制扁平流线型钢箱梁的钢底板、边腹板，焊接抗剪连接件；

2)在两块边腹板形成的空间内分段浇筑混凝土，浇筑高度根据纵向轴压力分布沿纵桥向变化：桥墩处混凝土截面高，接近跨中处混凝土高度逐渐减小，跨中可不浇筑混凝土；

3)焊接钢顶板形成钢箱-混凝土组合主梁；

4)现场吊装拼接步骤1)，2)和3)完成的钢箱-混凝土组合主梁并通过横向连接件连接；

5)在钢顶板上铺设桥面系，桥面系采用正交各向异性钢桥面系或钢-混凝土组合桥面系。