CN105951575A - 一种可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及桥梁工程领域，公开了一种可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，包括第一波形钢腹板箱梁与第二波形钢腹板箱梁，第二波形刚腹板箱梁位于梁桥的中跨区域，其两端分别与第一波形钢腹板箱梁固定，第二波形钢腹板箱梁包括底板，底板为钢板。本发明通过带钢底板的箱梁与常规混凝土箱梁的组合形成连续梁桥，可以降低墩顶负弯矩和剪力，提高结构抗裂性和整体性，极大的改善了梁桥的受力；钢底板可以承受一定的拉力，从而可节省中跨体内预应力索和体外预应力索的使用，在节约材料的同时还能简化施工工序，经济性能较优，有助于提升产品的竞争力。

Description

一种可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种连续梁桥。
背景技术
钢-混凝土组合结构因其能够发挥钢材和混凝土两种材料各自优势的合理性、整体受力的经济性以及施工的便利性，逐渐成为桥梁结构的重要发展方向。波形钢腹板梁是以波形钢板代替混凝土腹板并采用体外预应力的新型钢—混凝土组合结构，其具有剪切屈曲强度高、不抵抗纵向轴向力的特点，用波形钢腹板作为混凝土箱梁的腹板可以减少箱梁自重，同时可以减少大量的支架、模板和混凝土的浇注过程，有助于缩短工期，降低成本，因而得到了广泛的应用，目前已建及在建的波形钢腹板连续梁桥的最大跨径可达160m。
然而波形钢腹板梁也存在缺陷：即当梁桥跨径超过200m时，由于中墩处的梁高较高，波形钢腹板存在屈曲稳定问题，同时随着跨径增大，墩顶负弯矩及剪力较大，混凝土抗裂和波形钢腹板抗剪设计困难，工程投资增加亦较大，从而削弱该结构的竞争力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，包括第一波形钢腹板箱梁与第二波形钢腹板箱梁，第二波形刚腹板箱梁位于梁桥的中跨区域，其两端分别与第一波形钢腹板箱梁固定，第二波形钢腹板箱梁包括底板，底板为钢板。
作为上述方案的进一步改进方式，第一波形钢腹板箱梁包括顶板、底板以及设于顶板与底板之间的波形钢腹板。
作为上述方案的进一步改进方式，第一波形钢腹板箱梁的顶板与底板均由混凝土制成，或者顶板由混凝土制成，底板为钢板。
作为上述方案的进一步改进方式，第二波形钢腹板箱梁还包括顶板以及设于顶板与底板之间的波形钢腹板。
作为上述方案的进一步改进方式，第二波形钢腹板箱梁的顶板由混凝土制成，或者为钢板。
作为上述方案的进一步改进方式，包括用于实现第二波形钢腹板箱梁底板与相邻第一波形钢腹板箱梁连接的结合部。
作为上述方案的进一步改进方式，结合部处于纵向受压的状态。
作为上述方案的进一步改进方式，第二波形钢腹板箱梁的长度占梁桥中跨跨度的1/3～1/2。
作为上述方案的进一步改进方式，钢板上设置有加强钢肋。
本发明的有益效果是：
1.通过带钢底板的箱梁与常规混凝土箱梁的组合形成连续梁桥，可以降低墩顶负弯矩和剪力，提高结构抗裂性和整体性，极大的改善了梁桥的受力；
2.钢底板可以承受一定的拉力，从而可节省中跨体内预应力索和体外预应力索的使用，在节约材料的同时还能简化施工工序，经济性能较优，有助于提升产品的竞争力；
3.可以改善中支点附近波形钢腹板受力性能，减少钢腹板受剪屈曲失稳的风险；
4.波型钢腹板与钢制的底板可由工厂预先制作组装，减少现场作业时间和难度，施工更加方便快速。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的整体示意图；
图2是本发明一个实施例纵向的剖面示意图；
图3是本发明第二波形钢腹板箱梁一个实施例的横向剖面示意图；
图4是本发明第一波形钢腹板箱梁一个实施例的横向剖面示意图；
图5是本发明第一、第二波型钢箱梁连接的一个实施例的纵向剖面示意图；
图6是本发明第二波形钢腹板箱梁应用结合部的横向剖面示意图（隐藏结合部）。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，示出了本发明一个实施例的整体示意图，其包括第一波形钢腹板箱梁100、第二波形钢腹板箱梁200与桥墩300，第一波形钢腹板箱梁100放置在作为承载结构的桥墩300上，第二波形刚腹板箱梁200位于梁桥的中跨区域，其两端分别与第一波形钢腹板箱梁100固定，第二波形刚腹板箱梁200的长度可根据中跨受拉区长度计算确定，一般约为中跨跨径的1/3～1/2。
参照图2、图3，示出了本发明整体纵向的剖面示意图与第二波形钢腹板箱梁的横向剖面示意图，第二波形钢腹板箱梁包括顶板210、底板220以及设于顶板210与底板220之间的波形钢腹板230，其中底板220采用钢板，这一改进可以使本发明中的箱梁相较于现有的箱梁能够承受更大的拉力，其原因在于混凝土是一种抗压性能较好但抗拉性能较差的材料，再加上混凝土自重大，因此很容易出现开裂的现象，本发明将常规的混凝土底板替换为钢底板，通过钢板优良的抗拉性能弥补混凝土的不足，同时钢底板的自重远小于混凝土，从而可以进一步的降低开裂的风险。
此外，现有的梁桥通常是由常规的混凝土顶板—底板箱梁构成，因此自然存在上述易开裂的问题，本发明创造性的将带钢底板的箱梁放置在梁桥的中跨这一需要承受较大拉力的部分，通过带钢底板的箱梁与常规混凝土箱梁的组合改善中跨区域的抗裂性能以提升梁桥整体的抗裂性能。
进一步的，由于中跨部分的箱梁采用受拉性能好的钢材作为底板，其一方面可以减少中跨区预应力材料的使用，在节省成本的同时还能简化施工工序，另一方面可以降低自重，从而降低中墩负弯矩和剪力，大大减轻了中支点腹板受剪屈曲失稳的风险，如此即使梁桥的跨度较大，也可以减少为避免屈曲失稳而做出的额外设计，其经济性能更优，有助于提高产品的竞争力。
最后，传统波形钢腹板箱梁的下翼缘混凝土吊挂于梁底，其构造复杂，施工难度大，而本发明中的波型钢腹部与钢制底板可在工厂预先制作组装，减少现场作业时间和难度，施工更加方便快速。
优选的，第二波形钢腹板箱梁的顶板210也可以采用钢板，或者由混凝土等其他的常规材料制成。
底板220上还可以设有加强钢肋（图中未示出）以增加钢底板220的强度。
参照图2、图4，示出了本发明整体纵向的剖面示意图与第一波形钢腹板箱梁的横向剖面示意图，第一波形钢腹板箱梁包括顶板110、底板120以及设于顶板110与底板120之间的波形钢腹板130，本实施例中第一波形钢腹板箱梁100的顶板110与底板120均由混凝土制成，这也是最为经济的方式。
在第一波形钢腹板箱梁另一个实施例中，其顶板110由混凝土制成，而底板120为钢板，即与第二波形钢腹板箱梁200具有相同的构造。
本发明还包括用于实现第二波形钢腹板箱梁200底板220与相邻第一波形钢腹板箱梁100连接的结合部，优选的，结合部处于纵向受压的状态，为实现这一效果，本发明设置有多个连接结构，参照图5，示出了本发明第一、第二波型钢箱梁连接的一个实施例的纵向剖面示意图，其具体包括开孔板连接键400、支撑钢板500与预应力钢束600，第一、第二波形刚腹板箱梁通过各自的一端对接，对接处形成结合部700，本实施例中结合部700的一端与第一波形钢腹板箱梁100的混凝土底板120浇筑为一体，另一端伸入第二波形钢腹板箱梁200内，底板220插入至结合部700中以在第一、第二波形刚腹板箱梁的对接处形成钢-混凝土组合结构。
优选的，结合部700的长度可根据连接键抗剪计算进行确定，一般不小于2m。
结合部700内还设有若干的开孔板连接键400，开孔板连接键400相对底板120或者底板220垂直，并沿箱梁的纵向设置，开孔板连接键400之间相互平行。
优选的，开孔板连接键400上沿纵向设有若干的孔401，孔401内穿设有横向的钢筋800以进一步加强整体的强度。
结合部700的尾端还设有支撑钢板500，该支撑钢板500具体位于结合部700的外侧，并由纵向穿过混凝土底板120与结合部700的预应力钢束600拉紧。
通过钢束600设置预应力，并通过开孔板连接键400以水平剪力的方式以及支撑钢板500以承压的方式共同传递压力可以使第一、第二波形刚腹板箱梁的对接处处于受压状态。
底板220上还可以设有加强钢肋240。
参照图6，示出了本发明第二波形钢腹板箱梁应用结合部的横向剖面示意图（隐藏结合部），从图中可知若干的开孔板连接键400并列的设于底板220上，支撑钢板500与开孔板连接键400垂直，若干的预应力钢束600设置在开孔板连接键400之间以拉紧第二支承板500。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：包括第一波形钢腹板箱梁与第二波形钢腹板箱梁，所述第二波形刚腹板箱梁位于梁桥的中跨区域，其两端分别与所述第一波形钢腹板箱梁固定，所述第二波形钢腹板箱梁包括底板，所述底板为钢板。
2.根据权利要求1所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述第一波形钢腹板箱梁包括顶板、底板以及设于顶板与底板之间的波形钢腹板。
3.根据权利要求2所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述第一波形钢腹板箱梁的顶板与底板均由混凝土制成，或者顶板由混凝土制成，底板为钢板。
4.根据权利要求1所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述第二波形钢腹板箱梁还包括顶板以及设于顶板与底板之间的波形钢腹板。
5.根据权利要求4所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述第二波形钢腹板箱梁的顶板由混凝土制成，或者为钢板。
6.根据权利要求1所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：包括用于实现所述第二波形钢腹板箱梁底板与相邻所述第一波形钢腹板箱梁连接的结合部。
7.根据权利要求6所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述结合部处于纵向受压的状态。
8.根据权利要求1所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述第二波形钢腹板箱梁的长度占梁桥中跨跨度的1/3～1/2。
9.根据权利要求1所述的可提升整体抗裂性能的波形钢腹板梁桥，其特征在于：所述钢板上设置有加强钢肋。
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