CN108265613A - 一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造 - Google Patents

一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造，包括纯钢构造、结合构造和钢混构造，结合构造包括纯钢段，纯钢段连接过渡段，过渡段连接钢混段，过渡段为具有夹层的空心钢箱结构，夹层内填充满混凝土结构，纯钢段和过渡段之间设有承压板，过渡段和钢混段之间设有隔离板，纯钢段连接纯钢构造，钢混段连接钢混构造。运用本发明的弦杆构造，有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈纯钢段与混凝土段的连接问题，通过钢混的过渡段连接构造，可将纯钢段的内力均匀地传递给钢混段，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。

Description

一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造、钢桁拱以及桥梁。
背景技术
钢混凝土组合结构(简称钢混结构)是由钢材和混凝土两种不同性质的材料经组合而成的一种新型结构，是钢和混凝土两种材料的合理组合，充分发挥了钢材抗拉强度高、塑性好和混凝土抗压性能好的优点，弥补彼此各自的缺点；在现代桥梁结构中，钢混组合结构越来越成为桥梁发展的主要方向之一，目前，钢混组合结构在桥梁上普遍在斜拉桥悬索桥主梁或桥塔上采用较多，在钢拱桥的钢桁拱上已有将拱圈弦杆当做劲性骨架而后在弦杆外包混凝土的钢混组合结构，但弦杆成桥后不起受力作用，钢材不能充分利用，而且需设置模板来灌注外包混凝土，成本较高、经济性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有钢桁拱上已有将拱圈弦杆当做劲性骨架而后在弦杆外包混凝土的钢混组合结构，但弦杆成桥后不起受力作用，钢材不能充分利用，而且需设置模板来灌注外包混凝土，经济性较差上述不足，提供一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造、钢桁拱以及桥梁。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造，包括纯钢构造、结合构造和钢混构造，所述结合构造包括纯钢段，所述纯钢段连接过渡段，所述过渡段连接钢混段，所述过渡段为具有夹层的空心钢箱结构，所述夹层内填充满混凝土结构，所述纯钢段和所述过渡段之间设有承压板，所述过渡段和所述钢混段之间设有隔离板，所述纯钢段连接所述纯钢构造，所述钢混段连接所述钢混构造。
其中，所述钢混段为实心钢混结构，所述纯钢段、所述过渡段和所述钢混段的轴线中心线交汇。
采用本发明所述的弦杆构造，有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造，可将所述纯钢构造的内力均匀地传递给所述钢混构造，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
优选地，所述过渡段包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋，所述纵向设置的意思是沿着该弦杆构造的走向设置，每个所述加劲肋端部连接镶板，相邻的所有所述镶板依次连接形成空心的内箱体，所述内箱体和所述外箱体之间的区域形成所述夹层。
优选地，所述钢混段包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋。
优选地，所述纯钢段包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋，每个所述加劲肋端部连接镶板。
优选地，所述外箱体为矩形结构，所述外箱体包括顶板、腹板和底板。
优选地，所述顶板、腹板和底板之间通过焊接形成所述外箱体。
优选地，所述过渡段的所述顶板上设有至少一个混凝土浇筑孔，所述钢混段的所述顶板上设有至少一个混凝土浇筑孔。
优选地，所述外箱体内设有若干个横隔板。
优选地，所述外箱体内表面设有若干个剪力钉，将所述外箱体与混凝土连接一体，所述加劲肋上设有若干个PBL剪力键，加强钢结构和混凝土的连接，以增强整体受力。
优选地，所述过渡段的空心部分为变截面结构，连接所述纯钢段一侧的所述过渡段空心部分截面大，连接所述钢混段一侧的所述过渡段空心部分截面小。
采用这种结构设置，能够使得所述纯钢段的内力渐变均匀地传递作用于所述过渡段，进而传递给所述钢混段直至拱脚，使整体结构受力传递均匀，保证结构的稳定性。
本发明还提供了一种钢桁拱，包括至少三个如以上任一项所述的弦杆构造，每个所述弦杆构造包括钢混构造、结合构造、纯钢构造、结合构造和钢混构造五个部分依次连接而成，每个部分的轴线中心线交汇，相邻两个所述弦杆构造之间设有若干个连接杆。
采用本发明所述的钢桁拱，其中的弦杆构造有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造，可将所述纯钢构造的内力均匀地传递给所述钢混构造，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
优选地，每个所述弦杆构造上的每个所述过渡段的对应的端部位于同一竖直平面内。
采用这种结构设置，能够使得所述钢桁拱上每个所述弦杆构造的受力基本均匀一致，增大整体结构的承载能力，效果良好。
本发明还提供了一种桥梁，应用如以上任一项所述的钢桁拱，所述钢桁拱通过支柱、系杆或者悬索连接梁部。
采用本发明所述的桥梁，其中的弦杆构造有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造，可将所述纯钢构造的内力均匀地传递给所述钢混构造，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
优选地，所述桥梁为上承式拱桥、中承式拱桥或者下承式拱桥。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、运用本发明所述的弦杆构造，有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造，可将所述纯钢构造的内力均匀地传递给所述钢混构造，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好；
2、运用本发明所述的弦杆构造，所述过渡段的空心部分为变截面结构，连接所述纯钢段一侧的所述过渡段空心部分截面大，连接所述钢混段一侧的所述过渡段空心部分截面小，采用这种结构设置，能够使得所述纯钢段的内力渐变均匀地传递作用于所述过渡段，进而传递给所述钢混段直至拱脚，使整体结构受力传递均匀，保证结构的稳定性；
3、运用本发明所述的钢桁拱，其中的弦杆构造有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造，可将所述纯钢构造的内力均匀地传递给所述钢混构造，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好；
4、运用本发明所述的钢桁拱，每个所述弦杆构造上的每个所述过渡段的对应的端部位于同一竖直平面内，采用这种结构设置，能够使得所述钢桁拱上每个所述弦杆构造的受力基本均匀一致，增大整体结构的承载能力，效果良好；
5、运用本发明所述的桥梁，其中的弦杆构造有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造，可将所述纯钢构造的内力均匀地传递给所述钢混构造，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
附图说明
图1为本发明所述的弦杆构造的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为图1的A-A向的结构示意图；
图4为图1的B-B向的结构示意图；
图5为图1的C-C剖视图；
图6为图1的D-D剖视图；
图7为图1的E-E剖视图；
图8为图1的F-F剖视图；
图9为发明所述的钢桁拱以及桥梁的结构示意图。
图中标记：01-纯钢构造，02-结合构造，03-钢混构造，1-纯钢段，2-过渡段，21-顶板，22-腹板，23-底板，24-加劲肋，25-镶板，26-剪力钉，27-PBL剪力键，28-浇筑孔，3-钢混段，4-夹层，5-承压板，6-隔离板，7-横隔板，8-螺栓，9-连接杆。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-8所示，本发明所述的一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造，包括纯钢构造01、结合构造02和钢混构造03。
所述结合构造02包括纯钢段1，所述纯钢段1连接过渡段2，所述过渡段2连接钢混段3，所述过渡段2为具有夹层4的空心钢箱结构，所述夹层4内填充满混凝土结构，所述纯钢段1和所述过渡段2之间设有承压板5，所述过渡段2和所述钢混段3之间设有隔离板6，所述纯钢段1连接所述纯钢构造01，所述钢混段3连接所述钢混构造03。
其中，所述钢混段3为实心钢混结构，所述纯钢段1、所述过渡段2和所述钢混段3的轴线中心线交汇。
作为本实施例的一个优选方案，所述过渡段2包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋24，所述纵向设置的意思是沿着该弦杆构造的走向设置，每个所述加劲肋24端部连接镶板25，相邻的所有所述镶板25依次连接形成空心的内箱体，所述内箱体和所述外箱体之间的区域形成所述夹层4，所述钢混段3包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋24，所述纯钢段1包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋24，每个所述加劲肋24端部连接镶板25，所述外箱体为矩形结构，所述外箱体包括顶板21、腹板22和底板23，所述顶板21、腹板22和底板23之间通过焊接形成所述外箱体，所述过渡段2的所述顶板21上设有至少一个混凝土浇筑孔28，所述钢混段3的所述顶板21上设有至少一个混凝土浇筑孔28，所述外箱体内设有若干个横隔板7，所述外箱体内表面设有若干个剪力钉26，将所述外箱体与混凝土连接一体，所述加劲肋24上设有若干个PBL剪力键27，加强钢结构和混凝土的连接，以增强整体受力，所述过渡段2的空心部分为变截面结构，连接所述纯钢段1一侧的所述过渡段2空心部分截面大，连接所述钢混段3一侧的所述过渡段2空心部分截面小，采用这种结构设置，能够使得所述纯钢段1的内力渐变均匀地传递作用于所述过渡段2，进而传递给所述钢混段3直至拱脚，使整体结构受力传递均匀，保证结构的稳定性，所述纯钢段1通过高强度的螺栓8连接所述纯钢构造01，所述钢混段3通过高强度的螺栓8连接所述钢混构造03。
运用本发明所述的弦杆构造，有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造01与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造02，可将所述纯钢构造01的内力均匀地传递给所述钢混构造03，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
实施例2
如图9所示，本发明所述的一种钢桁拱，包括四个如实施例1所述的弦杆构造。
每个所述弦杆构造包括钢混构造03、结合构造02、纯钢构造01、结合构造02和钢混构造03五个部分依次连接而成，每个部分的轴线中心线交汇，四个所述的弦杆构造形成矩形结构，相邻两个所述弦杆构造之间设有若干个连接杆9。
作为本实施例的一个优选方案，每个所述弦杆构造上的每个所述过渡段2的对应的端部位于同一竖直平面内，采用这种结构设置，能够使得所述钢桁拱上每个所述弦杆构造的受力基本均匀一致，增大整体结构的承载能力，效果良好。
运用本发明所述的钢桁拱，其中的弦杆构造有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造01与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造02，可将所述纯钢构造01的内力均匀地传递给所述钢混构造03，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
实施例3
如图9所示，本发明所述的一种桥梁，应用如实施例2所述的钢桁拱。
作为本实施例的一个优选方案，所述桥梁为上承式拱桥，所述钢桁拱通过支柱连接梁部。
运用本发明所述的桥梁，其中的弦杆构造有效、经济、方便地解决了钢桁拱拱圈所述纯钢构造01与混凝土构造的连接问题，通过钢混的所述结合构造02，可将所述纯钢构造01的内力均匀地传递给所述钢混构造03，最后传递至拱座基础，使得钢材与混凝土共同受力，受力明确，可提高大跨度钢桁拱的横竖向刚度，减少钢材重量，减轻钢杆件的运输难度和安装难度，经济性较好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢桁拱的钢混拱圈弦杆构造，其特征在于，包括纯钢构造(01)、结合构造(02)和钢混构造(03)，所述结合构造(02)包括纯钢段(1)，所述纯钢段(1)连接过渡段(2)，所述过渡段(2)连接钢混段(3)，所述过渡段(2)为具有夹层(4)的空心钢箱结构，所述夹层(4)内填充满混凝土结构，所述纯钢段(1)和所述过渡段(2)之间设有承压板(5)，所述过渡段(2)和所述钢混段(3)之间设有隔离板(6)，所述纯钢段(1)连接所述纯钢构造(01)，所述钢混段(3)连接所述钢混构造(03)。
2.根据权利要求1所述的弦杆构造，其特征在于，所述过渡段(2)包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋(24)，每个所述加劲肋(24)端部连接镶板(25)，相邻的所有所述镶板(25)依次连接形成空心的内箱体，所述内箱体和所述外箱体之间的区域形成所述夹层(4)。
3.根据权利要求1所述的弦杆构造，其特征在于，所述钢混段(3)包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋(24)。
4.根据权利要求1所述的弦杆构造，其特征在于，所述纯钢段(1)包括外箱体，所述外箱体内表面纵向设置若干个加劲肋(24)，每个所述加劲肋(24)端部连接镶板(25)。
5.根据权利要求2-4任一项所述的弦杆构造，其特征在于，所述外箱体为矩形结构，所述外箱体包括顶板(21)、腹板(22)和底板(23)。
6.根据权利要求2-4任一项所述的弦杆构造，其特征在于，所述外箱体内设有若干个横隔板(7)。
7.根据权利要求2-3任一项所述的弦杆构造，其特征在于，所述外箱体内表面设有若干个剪力钉(26)，将所述外箱体与混凝土连接一体，所述加劲肋(24)上设有若干个PBL剪力键(27)。
8.根据权利要求1-4任一项所述的弦杆构造，其特征在于，所述过渡段(2)的空心部分为变截面结构，连接所述纯钢段(1)一侧的所述过渡段(2)空心部分截面大，连接所述钢混段(3)一侧的所述过渡段(2)空心部分截面小。
9.一种钢桁拱，其特征在于，包括至少三个如权利要求1-8任一项所述的弦杆构造，每个所述弦杆构造包括钢混构造(03)、结合构造(02)、纯钢构造(01)、结合构造(02)和钢混构造(03)五个部分依次连接而成，相邻两个所述弦杆构造之间设有若干个连接杆(9)。
10.一种桥梁，其特征在于，应用如权利要求9所述的钢桁拱，所述钢桁拱通过支柱、系杆或者悬索连接梁部。
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