CN107724224A - 梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法。它包括箱梁复合底板、箱梁组合结构顶板、梯形钢腹板和箱梁隔板，在梯形钢板上浇筑环氧沥青混凝土形成复合结构的箱梁复合底板，箱梁组合结构顶板为梯形钢板梁和钢筋混凝土的组合结构；箱梁架设前先将梯形钢板、梯形钢板梁和梯形钢腹板在工厂或现场采用焊接或其他连接方法形成完整的结构体系。本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁，强度、刚度好，有效增加抗压、抗拉、抗剪和抗扭转的综合性能，同时加工、安装方便，可以实现工厂化生产，装配式施工。

Description

梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法

技术领域

本发明涉及一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法，属于桥梁结构领域。

背景技术

箱梁是桥梁工程中最常采用的结构形式，广泛应用于公路、高铁、城铁、城市高架、农村桥梁等领域。主要有传统的预制或现浇钢筋砼箱梁、预应力钢筋砼箱梁，钢箱梁及平钢板槽形组合箱梁、波形钢腹板组合箱梁等。

传统的预制钢筋砼箱梁、预应力钢筋砼箱梁，其结构复杂，制作困难，梁场一次性投入大，养护时间长，自重大，架设设备价格昂贵，架设的安全风险大，对环境影响大，浪费资源，施工速度慢。

现浇钢筋砼箱梁、预应力钢筋砼箱梁建造需要大量的支架、模板，且大部分为人工操作、养护时间长、混凝土腹板抗剪性能差、容易开裂；施工质量控制困难。

全焊正交异性板钢结构或钢平板槽形组合箱梁，则不仅用钢量大、且由于钢板的刚度和抗扭性能差，需要焊接大量加强肋和横向支撑，不仅需耗费大量的材料和机械、焊接人工费用，而且由于焊接的残余应力和焊缝热影响区的存在而降低结构节点的抗疲劳性能，影响结构的使用寿命。

波形钢腹板组合结构箱梁较好解决了混凝土腹板抗剪性能差、容易开裂，普通钢平板刚度差的问题，目前该结构形式得到了快速的应用和发展。然而该结构底板仍然采用钢筋砼或预应力钢筋混凝土结构，没有解决混凝土结构底板抗拉（弯）性能差，自重大，波形腹板与混凝土连接困难，且不能进行工厂化生产、装配式施工的问题。

发明内容

本发明的目的在于较好的解决了传统箱梁结构在荷载，畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载等工况方面的缺陷和不足，提供了一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法，其特点是：它包括箱梁复合底板、箱梁组合结构顶板、梯形钢腹板和箱梁隔板，在梯形钢板上浇筑环氧沥青混凝土形成复合结构的箱梁复合底板，箱梁组合结构顶板为梯形钢板梁 和钢筋混凝土的组合结构；梯形钢腹板为梯形钢板；箱梁隔板采用钢筋混凝土制成；梯形钢腹板上焊接有栓钉并安装有栓钉保护罩，保护罩于浇筑箱梁隔板钢筋混凝土前去除，箱梁架设前先将梯形钢板、梯形钢板梁和梯形钢腹板在工厂或现场采用焊接或其他连接方法形成完整的结构体系。

本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁，其梯形钢板和梯形钢板梁采用热轧或冷弯专用设备纵向通长辊压加工而成，梯形钢腹板采用常规横向压制而成。

本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁，其梯形复合钢板混合结构箱梁根据不同梁宽尺寸和梁体畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载等工况采用单箱单室或单箱多室等结构形式。

本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁的建造方法，包括以下步骤：

步骤一、在专用设备上通过热轧或冷弯辊压加工梯形箱梁复合底板及梯形的箱梁组合结构顶板，并分别根据图纸要求进行接长、接宽；梯形钢腹板采用常规方法横向压制而成。

步骤二、在工厂或现场将箱梁复合底板、箱梁组合结构顶板和梯形钢腹板3在箱梁架设前焊接或栓接形成完整的结构体系。

步骤三、在箱梁复合底板和梯形钢腹板的箱梁隔板位置焊接栓钉和栓钉防护罩、在箱梁组合结构顶板梁上焊接栓钉。

步骤四、在箱梁复合底板上涂刷防水粘层油、浇筑高弹性环氧沥青混凝土，采用专用的设备和工艺进行摊铺和碾压，与箱梁复合底板和梯形钢腹板下部进行可靠粘结，形成高性能复合结构，高弹性的环氧沥青混凝土采用热拌或冷拌。

步骤五、绑扎箱梁组合结构顶板、箱梁隔板、并与预留栓钉连接。

步骤六、浇筑箱梁组合结构顶板和箱梁隔板混凝土，形成梯形复合钢板混合结构箱梁体系。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法，箱梁复合结构底板的梯形钢板采用热轧或冷弯专用设备纵向通长辊压加工而成，经热轧或冷弯辊压成型后的梯形钢板不仅强度更高、而且其整体刚度随着梯形截面高度增加而得以成倍提高；然后再在其上浇筑一定厚度的高弹性环氧沥青混凝土形成复合结构。

2、本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法，箱梁顶板梁采用热轧或冷弯专用设备纵向通长辊压加工而成，通过梁内钢筋、剪力钉与钢筋混凝土结合、形成梯形钢板梁--钢筋混凝土组合结构；还可以根据梯形顶板梁和箱梁隔板的距离位置进行分块预制、安装，最后浇筑湿接缝和整体混凝土，使箱梁建造、安装速度更快。

3、特制的高弹环氧沥青混凝土具有的优良物理力学性质，主要优点是:强度高、刚度大、抗塑性和永久变形能力强,低温抗裂性能好、极好的抗疲劳性能和良好的追从性;具有普通钢筋混凝土所无法比拟的综合性能，与波形钢板结合形成复合板后 具备很高的抗拉、抗扭转能力。

4、本发明一种梯形复合钢板混合结构箱梁及建造方法，腹板同样采用抗剪能力较强的梯形钢板、上部与顶板梯形钢板梁进行焊接、下部与箱梁底板的梯形钢板焊接，并根据设计要求预设栓钉，与顶、底板焊接形成一体后三位一体共同受力的完美组合结构。

附图说明

图1-1为本发明一种梯形复合底板混合结构箱梁示意图。

图1-2为图1-1的箱梁组合结构顶板的局部放大图。

图1-3为图1-1的箱梁复合底板的局部放大图。

图2-1为本发明应用于公路桥梁梯形复合底板混合结构单箱多室箱梁截面图。

图2-2为图2-1的A-A剖视图。

图3为本发明应用于公路桥梁的单箱单室多梁梯形复合底板混合结构组合箱梁截面图。

图4为本发明应用于高铁的单箱单室梯形复合底板混合结构箱梁截面图。

图5为本发明应用于城铁的单箱单室单梁梯形复合底板混合结构箱梁截面图。

图6为本发明应用于城铁的单箱单室双梁梯形复合底板混合结构箱梁截面图。

图中：

箱梁复合底板1，

梯形钢板1a，

环氧沥青混凝土1b，

箱梁组合结构顶板2，

梯形钢板梁2a，

钢筋混凝土2b，

梯形钢腹板3，

箱梁隔板4，

栓钉5，

栓钉防护罩6。

具体实施方式

参见图1-6，本发明涉及一种梯形复合钢板混合结构箱梁它包括箱梁复合底板1、箱梁组合结构顶板2、梯形钢腹板3和箱梁隔板4，在梯形钢板1a上浇筑环氧沥青混凝土1b形成复合结构的箱梁复合底板1，箱梁组合结构顶板2为梯形钢板梁2a 和钢筋混凝土2b的组合结构；梯形钢腹板3的上部通过栓钉5与钢筋混凝土2b和梯形钢板梁2a连接，梯形钢板梁2a的两边通过栓钉5与钢筋混凝土2b连接，梯形钢腹板3为梯形钢板；箱梁隔板4采用钢筋混凝土制成；梯形钢腹板3的下部通过栓钉5与梯形钢板1a连接，栓钉5周围设置有栓钉保护罩6，保护罩6用于临时保护梯形钢板1a处的栓钉5，栓钉5为钢混连接件，保护罩6于浇筑箱梁隔板4钢筋混凝土前去除，箱梁架设前先将梯形钢板1a、梯形钢板梁2a和梯形钢腹板3在工厂或现场采用焊接或其他连接方法形成完整的结构体系。

箱梁组合结构顶板2由梯形钢顶板梁2a和钢筋混凝土2b共同组成，梯形钢顶板梁2a上部与钢筋混凝土2b形成组合结构、有利于箱梁组合结构顶板2的整体受力，梁组合结构顶板2的底部与梯形钢腹板3焊接成一体共同受力。

梯形钢板1a和梯形钢板梁2a采用热轧或冷弯专用设备纵向通长辊压加工而成，梯形钢腹板3采用常规横向压制而成。

梯形复合钢板混合结构箱梁根据不同梁宽尺寸和梁体畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载等工况采用单箱单室或单箱多室等结构形式。

图3的实施例为本发明应用于公路桥梁的单箱单室多梁梯形复合底板混合结构组合箱梁截面图，与图2-1的区别在于，图3中为单箱单室多梁结构。

图4的实施例为本发明应用于高铁的单箱单室梯形复合底板混合结构箱梁截面图，。

图5为本发明应用于城铁的单箱单室单梁梯形复合底板混合结构箱梁截面图。

图6为本发明应用于城铁的单箱单室双梁梯形复合底板混合结构箱梁截面图。

梯形复合钢板混合结构箱梁的建造方法包括以下步骤：

步骤一、在专用设备上通过热轧或冷弯辊压加工梯形箱梁复合底板1及梯形的箱梁组合结构顶板2，并分别根据图纸要求进行接长、接宽；梯形钢腹板3采用常规方法横向压制而成。

步骤二、在工厂或现场将箱梁复合底板1、箱梁组合结构顶板2和梯形钢腹板3在箱梁架设前焊接或栓接形成完整的结构体系。

步骤三、在箱梁复合底板1和梯形钢腹板3的箱梁隔板4位置焊接栓钉5和栓钉防护罩6、在箱梁组合结构顶板2梁上焊接栓钉5。

步骤四、在箱梁复合底板1上涂刷防水粘层油、浇筑高弹性环氧沥青混凝土1b，采用专用的设备和工艺进行摊铺和碾压，与箱梁复合底板1和梯形钢腹板3下部进行可靠粘结，形成高性能复合结构，高弹性的环氧沥青混凝土1b采用热拌或冷拌。

步骤五、绑扎箱梁组合结构顶板2、箱梁隔板4、并与预留栓钉5连接。

步骤六、浇筑箱梁组合结构顶板2和箱梁隔板4混凝土，形成梯形复合钢板混合结构箱梁体系。

梯形复合钢板混合结构箱梁安装可将箱梁组合结构顶板2、箱梁复合底板1和梯形钢腹板3在箱梁架设前焊接或栓接形成完整的结构体系、用常规方法先行架设、后浇筑顶板混凝土；也可以在梁场集中预制、完成全部混凝土浇筑并养护到设计强度后采用运梁车和架桥机进行梁上运梁、梁上架梁的先进工法；还可以根据梯形钢板梁2a和箱梁隔板4的距离位置进行箱梁组合结构顶板2混凝土板分块预制、安装，最后浇筑湿接缝和整体混凝土，使箱梁建造、安装速度更快。

工作原理：

环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中, 经与固化剂发生固化反应, 形成不可逆的固化物, 这种材料从根本上改变了沥青的热塑性质, 而赋予了沥青全新的优良物理力学性质。用环氧沥青拌制的沥青混凝土其性能比普通沥青混凝土优异得多。环氧沥青混凝土的主要优点是:强度高、刚度大;在20 ℃常温下, 环氧沥青混凝土的弯拉劲度模量高达12000MPa, 特制的高弹模量更超过25000MPa以上，而普通沥青混凝土仅为3000MPa 。高温时抗塑性和永久变形能力强,低温抗裂性能好、高度的抵抗化学物质包括燃料和油侵蚀的能力。环氧沥青混凝土由于强度高, 在同样应力水平下, 表现出极好的抗疲劳性能, 几乎是普通沥青混凝土疲劳寿命的20 至30 倍、而接近钢筋混凝土抗压强度，但是却具有普通钢筋混凝土所无法比拟的综合性能。

与现有的结构体系相比梯形复合底板混合结构箱梁的梯形底板、梯形顶板梁和钢腹板都可以进行标准化设计、工厂化生产、在工厂或现场能实现底板、腹板、顶板可靠的焊接结合，在架设前形成完整的结构体系，与环氧沥青混凝土和钢筋混凝土的不同性能结合成复合材料或组合结构，不仅能大幅度提高混合结构箱梁的整体强度和刚度，有效增加抗压、抗拉、抗剪和抗扭转的综合性能，减轻混凝土箱梁的自重，减少箱梁下部结构的载荷，降低工程造价，做到材料性能各尽其用、连接可靠、受力最优、重量最轻、速度最快，同时加工、安装方便，可以实现工厂化生产，装配式施工，做到环境友好、绿色施工，大大缩短施工周期，钢材废料可回收利用，有利于环保。

Claims (4)

1.一种梯形复合钢板混合结构箱梁，其特征在于：它包括箱梁复合底板、箱梁组合结构顶板、梯形钢腹板和箱梁隔板，在梯形钢板上浇筑环氧沥青混凝土形成复合结构的箱梁复合底板，箱梁组合结构顶板为梯形钢板梁和钢筋混凝土的组合结构；梯形钢腹板的上部通过栓钉与钢筋混凝土和梯形钢板梁连接，梯形钢板梁的两边通过栓钉与钢筋混凝土连接，梯形钢腹板的下部通过栓钉与梯形钢板连接，梯形钢腹板为梯形钢板；箱梁隔板采用钢筋混凝土制成；梯形钢板处的栓钉周围设置有栓钉保护罩，保护罩于浇筑箱梁隔板钢筋混凝土前去除。

2.根据权利要求1所述的一种梯形复合钢板混合结构箱梁，其特征在于：梯形钢板和梯形钢板梁采用热轧或冷弯专用设备纵向通长辊压加工而成，梯形钢腹板采用常规横向压制而成。

3.根据权利要求1所述的一种梯形复合钢板混合结构箱梁，其特征在于：梯形复合钢板混合结构箱梁根据不同梁宽尺寸和梁体畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载等工况采用单箱单室或单箱多室等结构形式。

4.一种梯形复合钢板混合结构箱梁的建造方法，其特征在于：梯形复合钢板混合结构箱梁的建造方法包括以下步骤：

步骤一、在专用设备上通过热轧或冷弯辊压加工梯形箱梁复合底板及梯形的箱梁组合结构顶板，并分别根据图纸要求进行接长、接宽；梯形钢腹板采用常规方法横向压制而成；

步骤二、在工厂或现场将箱梁复合底板、箱梁组合结构顶板和梯形钢腹板在箱梁架设前焊接或栓接形成完整的结构体系；

步骤三、在箱梁复合底板和梯形钢腹板的箱梁隔板位置焊接栓钉和栓钉防护罩、在箱梁组合结构顶板梁上焊接栓钉；

步骤四、在箱梁复合底板上涂刷防水粘层油、浇筑高弹性环氧沥青混凝土，采用专用的设备和工艺进行摊铺和碾压，与箱梁复合底板和梯形钢腹板下部进行可靠粘结，形成高性能复合结构，高弹性的环氧沥青混凝土采用热拌或冷拌；

步骤五、绑扎箱梁组合结构顶板、箱梁隔板、并与预留栓钉连接；

步骤六、浇筑箱梁组合结构顶板和箱梁隔板混凝土，形成梯形复合钢板混合结构箱梁体系。