CN107268417A - 一种基于装配化的公路钢混组合梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，该结构由工字形钢纵梁、横撑、预制混凝土板、纵向接缝、梁端结构等组成。本发明两片工字形钢梁及其梁间横撑和预制混凝土板形成一个吊装单元，吊装单元的预制混凝土板之间通过现浇纵向接缝连接，吊装单元的钢梁之间通过横撑连接，相邻桥跨结构之间通过桥面连续结构或伸缩缝连接，形成钢混组合桥梁的结构。采用这种结构解决了传统工字形钢组合梁吊装时稳定性不足、桥面现场浇筑混凝土工作量大、现场混凝土纵向接缝多、钢梁横撑高空连接难度大、结构整体性较差的难题。本发明的桥梁结构的跨度范围为20至60米，相对传统的钢混组合梁结构，节省了材料，加快了施工进度，具有更好的工程经济性。

Description

一种基于装配化的公路钢混组合梁结构

技术领域

本发明属于土木工程桥梁技术领域，具体涉及一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，更具体涉及了一种具备快速装配化、机械化水平较高和更佳经济性的桥梁结构形式。

背景技术

钢-混组合结构桥梁是从欧洲开始发展起来的一种桥梁结构，其通过剪力连接件将桥面板与钢梁连成整体，使钢材与混凝土共同工作。桥面板的存在提高了钢梁的整体及局部稳定性能。钢-混组合桥梁不但具有自重轻、抗扭刚度大及良好的抗火性和耐久性，而且在刚度、强度、延性和稳定性方面充分发挥了混凝土良好受压性能和钢材良好抗拉性能的优点。此外，组合桥梁在地震作用下具有良好的强度、刚度、延性以及较好的耗能能力，组合桥梁较传统的预应力混凝土梁更加节能环保，且钢材是一种可以高效回收的材料，符合未来建筑发展的方向。在我国的桥梁建设中，装配式的结构应用十分广泛，尤其是在混凝土空心板，混凝土T梁和混凝土小箱梁。但是目前公路钢-混组合梁结构工业化的程度不够高，虽然钢主梁实现了工厂化的加工生产，但是现场钢梁纵向和横向连接以及桥面板的施工机械化程度低。

由于组合结构的特点，钢梁可以在工厂加工焊接，运送到现场之后进行拼装，而混凝土板与钢梁的受力协同工作目前应用比较广泛的有两种组合桥面成型的结构方式：第一是采取混凝土桥面板现浇的方式，即纵向钢梁先架设在墩台上，然后连接纵向钢梁间的横向连接系，待钢梁顶部焊好栓钉之后，现场桥上搭设模板进行整体浇筑混凝土面板，形成组合结构；第二是采用桥面板预制的方式，先将混凝土面板在梁厂内纵桥向分块做好，钢梁架设在墩台上，然后分块吊装桥面板，将桥面板放置在已架设的钢梁上，最后再进行集束式剪力钉群及纵、横向接缝混凝土的浇筑，形成共同工作的整体。以上两种组合结构方式都存在桥上高空作业周期长，效率不高、装配化程度低等的缺点，而且钢梁在承受正常使用阶段荷载的同时，也承受了施工架设期间混凝土板的重量，加大了钢材的用量，经济性较差。

因此在这种背景下，开发了一种具备更快的装配化施工和更佳经济性的，新的公路钢-混组合梁结构形式，具有很大的实用价值。

发明内容

本发明针对传统工字形钢混组合梁吊装时稳定性不足、桥面现场浇筑混凝土工作量大、接缝多、钢梁横撑高空连接难度大、结构整体性较差的难题，提供了一种两片工字型钢-混梁组成的一榀快速装配化的钢混组合梁结构，该结构具有受力合理且施工简便、能有效解决现有钢-混组合梁装配化、机械化水平低，通用、适用性差，造价高、效率低下问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，包括横向M个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)、M-1个混凝土湿接缝(2)和纵向梁段桥面后浇带混凝土段(3)；其中，所述M个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)通过架桥机架设在墩台后，再通过M-1个混凝土湿接缝(2)进行纵向连接，然后再浇筑桥面后浇带混凝土段(3)；并且，单个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)包括两片工字型钢梁(1-1)、混凝土桥面顶板(1-2)、两片纵向钢梁间的横撑(1-3)以及连接混凝土桥面顶板(1-2)与工字型钢梁(1-1)的连接键(1-4)。

其中，本发明中首先将两片工字型钢梁(1-1)、混凝土桥面顶板(1-2)、两片纵向钢梁间的横撑(1-3)以及连接混凝土桥面顶板(1-2)与工字型钢梁(1-1)的连接键(1-4)在预制梁厂组装形成基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)后，再进行装配化吊装施工。

所述两片工字型钢梁(1-1)在工厂纵向分节段加工完毕后，运输至施工现场的预制拼装厂内与所述两片纵向钢梁间的横撑(1-3)进行横向连接拼接。

所述单片吊装的钢-混榀桁结构中的混凝土桥面顶板(1-2)通过连接键(1-4)与工字型钢梁(1-1)在预制梁厂内连接；

所述基于单片吊装的钢-混榀桁结构中的混凝土桥面顶板(1-2)在预制梁厂内在工字型钢梁(1-1)上浇筑施工。

连接工字型钢梁(1-1)的钢梁间的横撑(1-3)采用X撑连接。

本发明公开了的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，该结构由工字形钢纵梁、横撑、预制混凝土板、纵向接缝、梁端结构等组成。两片工字形钢梁及其梁间横撑和预制混凝土板形成一个吊装单元，吊装单元通过架桥设备架设，通过支座支承于桥墩或桥台之上，吊装单元的预制混凝土板之间通过现浇纵向接缝连接，吊装单元的钢梁之间通过横撑连接，形成一孔桥跨结构，相邻桥跨结构之间通过桥面连续结构或伸缩缝连接，形成钢混组合桥梁的结构。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明所采用的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构构造简单，施工难度小、机械化水平高；两片工字形钢梁及其梁间横联和预制混凝土板形成一个吊装单元，吊装单元的运输、架设的稳定性、安全性得到大幅提高；

(2)本发明基于在预制拼装梁厂做好的单榀吊装组合梁结构，钢与混凝土各自能充分发挥钢材受拉，混凝土受压的优点，相对于传统的先架设钢梁，再浇筑桥面板结构，在不降低结构使用性能的条件下，吊装单元的预制混凝土板与钢梁形成组合截面承受所有的自重及后期荷载，提高了结构效率，降低了钢材用量，工程经济性得到大幅提高；

(3)本发明基于装配化的公路钢混组合梁结构中钢构件与混凝土面板大部分已在预制拼装厂内成型，大幅减少桥面现场浇筑混凝土工作量、降低钢梁横撑高空连接、有效提高结构的施工质量；

(4)本发明设计方法简单、装配化施工效率高、受力性能好，可根据吊装需求在预制拼装厂事先确定单榀钢-混组合梁桥面板后浇带的长度，既减轻了吊装单元的重量，方便架桥设备架设，又有利于桥面连续结构或伸缩缝的后期施工；

(5)本发明充分利用了钢、混凝土材料的优点，提高了组合结构的承载效率，在跨径20～60m范围内，相对传统的钢混组合梁结构，节省了材料，加快了施工进度，具有更好的工程经济性，符合国家推动公路桥梁钢结构的发展的政策导向和世界公路桥梁技术发展趋势。

附图说明：

图1为本发明一种新的基于装配化的公路钢混组合梁结构的立面顺桥向示意图；

图2为本发明图1的A-A横截面示意图；

图3为本发明工字型钢梁的示意图；

图4为本发明钢横撑的示意图。

附图标记说明：

1—单榀吊装的钢混组合梁结构

1-1—工字型钢梁； 1-2—预制混凝土板

1-3—钢横撑； 1-4—剪力钉

2—混凝土湿接缝

3—桥面后浇混凝土； 4—支座

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图、附表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，包括横向M个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)、M-1个混凝土湿接缝(2)和纵向梁段桥面后浇带混凝土段(3)；其中，所述M个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)通过架桥机架设在墩台后，再通过M-1个混凝土湿接缝(2)进行纵向连接，然后再浇筑桥面后浇带混凝土段(3)。

本发明实施例采用上述技术方案，主要是由于现有的钢混组合结构梁桥桥面成型施工中，一般在工厂进行钢梁的加工焊接，然后运送到现场进行拼装：使用吊桥机将钢梁架设在墩台上，然后依次连接纵向钢梁间的横向连接系，整体浇筑混凝土面板或者吊装预制混凝土面板，浇筑混凝土桥面后浇带，从而形成组合梁结构。但是，该桥面组合方式存在桥上高空作业周期长，效率不高、装配化程度低等缺点，而且在浇筑混凝土达到设计强度或者预制混凝土桥面板安装到位之前，钢梁单独承受施工阶段的荷载，此时，由于缺少混凝土面板对钢梁受压翼缘的约束，钢梁容易失稳破坏，需设置临时支撑并且加大钢梁截面尺寸，导致用钢量增加，经济性较差。

所以，在本发明实施例中，先将各组成部件在预制梁厂组装形成基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)，然后运送到现场进行整体结构拼装。单个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)包括两片工字型钢梁(1-1)、混凝土桥面顶板(1-2)、两片纵向钢梁间的横撑(1-3)以及连接混凝土桥面顶板(1-2)与工字型钢梁(1-1)的连接键(1-4)；并且组成上述单个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)的各组成部件是在预制梁厂组装形成基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)后，再进行装配化吊装施工。

在本发明实施例中，所述两片工字型钢梁(1-1)在工厂纵向分节段加工完毕后，运输至施工现场的预制拼装厂内与所述两片纵向钢梁间的横撑(1-3)进行横向连接拼接。

所述单片吊装的钢-混榀桁结构中的混凝土桥面顶板(1-2)通过连接键(1-4)与工字型钢梁(1-1)在预制梁厂内连接；所述连接键(1-4)优选为剪力钉。

所述基于单片吊装的钢-混榀桁结构中的混凝土桥面顶板(1-2)在预制梁厂内在工字型钢梁(1-1)上浇筑施工。

在本发明实施例中，连接工字型钢梁(1-1)的钢梁间的横撑(1-3)采用X撑连接。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，其特征在于：包括横向M个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)、M-1个混凝土湿接缝(2)和纵向梁段桥面后浇带混凝土段(3)；其中，所述M个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)通过架桥机架设在墩台后，再通过M-1个混凝土湿接缝(2)进行纵向连接，最后再浇筑桥面后浇带混凝土段(3)；并且，单个基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)包括两片工字型钢梁(1-1)、混凝土桥面顶板(1-2)、两片纵向钢梁间的横撑(1-3)以及连接混凝土桥面顶板(1-2)与工字型钢梁(1-1)的连接键(1-4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，其特征在于：将两片工字型钢梁(1-1)、混凝土桥面顶板(1-2)、两片纵向钢梁间的横撑(1-3)以及连接混凝土桥面顶板(1-2)与工字型钢梁(1-1)的连接键(1-4)在预制梁厂组装形成基于装配化吊装的钢-混榀桁结构(1)后，再进行装配化吊装施工。

3.根据权利要求2所述的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，其特征在于：所述两片工字型钢梁(1-1)在工厂纵向分节段加工完毕后，运输至施工现场的预制拼装厂内再与所述两片纵向钢梁间的横撑(1-3)进行横向连接拼接。

4.根据权利要求3所述的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，其特征在于：所述单片吊装的钢-混榀桁结构中的混凝土桥面顶板(1-2)通过连接键(1-4)与工字型钢梁(1-1)在预制梁厂内连接；

所述基于单片吊装的钢-混榀桁结构中的混凝土桥面顶板(1-2)在预制梁厂内在工字型钢梁(1-1)上浇筑施工。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，其特征在于：连接工字型钢梁(1-1)的钢梁间的横撑(1-3)采用X撑连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于装配化的公路钢混组合梁结构，其特征在于：所述连接混凝土桥面顶板(1-2)与工字型钢梁(1-1)的连接键(1-4)为剪力钉。