CN108487047B - 一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构 - Google Patents

一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双层钢箱‑混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接形式,包括:钢箱‑混凝土组合梁包括上翼缘板、底板、腹板和横隔板,翼缘板、底板、腹板通过焊接形成整体,腹板之间设有横隔板,上翼缘板上设有抗剪栓钉,栓钉上浇筑混凝土顶板,钢箱‑混凝土组合梁的底板在节点连接处断开,双层钢箱‑混凝土组合墩柱纵桥向外钢板在梁底板断开处插入,并与底板、腹板、上翼缘板焊接,双层钢箱‑混凝土组合墩柱插入梁体部分钢板及其相邻横隔板开孔并对拉螺杆,在墩梁节点两侧梁体第一道横隔板之间填充混凝土,形成墩梁刚性节点。本发明的节点刚性构造形式适用于矩形双层钢箱‑混凝土组合墩柱与钢‑混凝组合箱梁组合形成的新型组合连续刚构桥。

Description

一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构
技术领域
本发明属于桥梁工程和组合结构技术领域,具体涉及一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构。
背景技术
双层钢箱-混凝土组合墩柱是一种新型的组合墩柱形式,适应于桥梁高墩的发展需求。双层钢箱-混凝土组合墩柱除了具有承载力高、塑性和韧性好、经济效果好等钢管混凝土的一般优点之外,还具有以下特点:(1)截面开展,抗弯刚度大;(2)自重轻,刚重比大;(3)防火性能优于实心钢管混凝土;(4)内外钢管作为模板使用,可以有效加快施工进度等。钢箱-混凝土组合梁是一种常用的组合梁形式,应用于桥梁结构具有自重轻、耐久性好等优点,能够克服传统混凝土箱梁的开裂及下挠问题,同时能够实现装配式施工、建筑工业化的要求。
采用双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱-混凝土组合梁组合,并在墩梁节点刚性连接,从而形成一种新型钢-混凝土组合连续刚构桥。该种桥型由于采用了组合墩柱和组合梁,从而充分发挥了组合结构的优势,具有抗震性能突出的特点,而同时因其具有连续刚构桥的力学特点,适应于山区高墩大跨桥的各种需求。该新型组合连续刚构桥其墩柱与主梁的刚性连接构造是关键问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种性能优越、连接可靠、施工便利的双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱-混凝土组合梁刚性连接构造形式及施工方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构,包括双层钢箱-混凝土组合墩柱和上部的钢箱-混凝土组合梁;
所述钢箱-混凝土组合梁包括上翼缘板、底板、腹板、底板加劲肋和横隔板,所述上翼缘板、底板、腹板通过焊接形成整体,底板上设有底板加劲肋,腹板之间设有横隔板,上翼缘板上还设有抗剪栓钉,栓钉上浇筑混凝土顶板;
所述双层钢箱-混凝土组合墩柱包括外钢板、内钢板和高强度无收缩混凝土,所述外钢板为上方开口的半封闭结构,高强度无收缩混凝土填充在外钢板内,所述内钢板水平设置在无收缩混凝土内;
所述钢箱-混凝土组合梁的底板在节点连接处断开,腹板和上翼缘板在节点处连续,节点处腹板内壁设有抗剪栓钉,双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板在梁底板断开处插入,双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板与所述底板、上翼缘板焊接,双层钢箱-混凝土组合墩柱横桥向外钢板与所述腹板焊接,双层钢箱-混凝土组合墩柱插入梁体部分钢板及其相邻横隔板开孔并对拉螺杆,在墩梁节点两侧梁体第一道横隔板之间填充高强度无收缩混凝土。
采用上述双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱-混凝土组合梁刚性连接构造形式的施工方法,包括如下步骤:
1)预制双层钢箱-混凝土组合墩柱,预制带有底部开口的钢箱-混凝土组合梁钢结构部分;
2)将双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板柱顶部分钢板插入梁体,焊接钢箱-混凝土组合梁的底板与双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板,焊接钢箱-混凝土组合梁的腹板与双层钢箱-混凝土组合墩柱横桥向外钢板,在墩梁节点两侧第一道横隔板之间对拉螺杆固定,采用高强度无收缩混凝土填充墩梁连接节点;
3)焊接钢箱-混凝土组合梁的上翼缘板,在上翼缘板上焊接抗剪栓钉,之后浇筑混凝土顶板。
本发明的节点刚性构造形式适用于矩形双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢-混凝组合箱梁组合形成的新型组合连续刚构桥。本发明在无收缩混凝土内设置内钢板,内钢板为一个空心的箱形结构,作用在于约束混凝土;如果不设置内钢板,填充混凝土中间为空心,并且没有配置钢筋,相当于素混凝土,因此其抗震性能将大打折扣。相反,有了内钢板对混凝土的环向约束,在墩柱弯曲变形时,混凝土就能够发挥其抗压的材料特点。本发明不仅适用内钢板伸至梁体底板高度,还适用于内钢板伸至顶板高度,本发明不仅适用于上部结构为钢-混凝组合箱梁的情况,还适用于上部结构为钢箱梁的情况。
本发明的有益效果是:
1、针对双层钢箱-混凝土组合墩柱使用于刚构桥,解决了与上部钢箱-混凝土组合梁的刚性连接构造问题,构造简单,施工方便;
2、双层钢箱-混凝土桥墩与钢箱-混凝土组合梁刚性连接,提供了一种新型桥梁结构形式,可以显著提高桥梁的抗震性能、强度和延性;
3、双层钢箱-混凝土组合墩柱及钢箱-混凝土组合梁钢结构部分可在工厂预制,运输至现场装配,实现建筑工业化要求;
4、解决了混凝土刚构桥梁施工阶段质量不易控制,质量难以保证,施工工期长,投入成本高;后期运营阶段容易出现病害,且治标不治本;混凝土结构的自重大限制该桥的跨径的缺陷。
附图说明
图1是本发明双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱-混凝土组合梁刚性连接节点的构造形式示意图。
图2 是本发明预制双层钢箱-混凝土组合墩柱的结构示意图。
图3 是本发明预制钢箱-混凝土组合梁钢结构部分的结构示意图。
图4是本发明双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱-混凝土组合梁刚性连接节点的构造分解图。
图中:1、混凝土顶板,2、腹板,3、底板,4、上翼缘板,5、横隔板①,6、横隔板②,7、上翼缘板抗剪栓钉,8、底板加劲肋,9、腹板节点抗剪栓钉,10、螺杆,11、螺帽,12、节点填充混凝土,13、墩柱顶部封闭钢板,14、墩柱内钢板,15、墩柱填充混凝土,16、墩柱外钢板①,17、墩柱外钢板②。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1、2、3和4所示,一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构,包括双层钢箱-混凝土组合墩柱和上部的钢箱-混凝土组合梁;
所述钢箱-混凝土组合梁包括上翼缘板4、底板3、腹板2、横隔板①5、横隔板②6、底板加劲肋8和墩梁刚性连接节点腹板抗剪栓钉9,所述上翼缘板4、底板3、腹板2通过焊接形成整体,底板3负弯矩区焊接底板加劲肋8,腹板2在墩梁刚性连接节点位置设有抗剪栓钉9,腹板2之间设有横隔板①5和横隔板②6,钢箱-混凝土组合梁的上翼缘板4上还设有抗剪栓钉7,并且浇筑混凝土顶板1;
所述双层钢箱-混凝土组合墩柱包括外钢板①16、外钢板②17、内钢板14和高强度无收缩混凝土15,高强度无收缩混凝土15填充在外钢板①16、外钢板②17和内钢板14之间,混凝土填充高度与外钢板①16齐平,外钢板①16和高强度无收缩混凝土15顶部设有墩柱顶部封闭钢板13,墩柱顶部封闭钢板13与外钢板①16、外钢板②17焊接;
所述钢箱-混凝土组合梁的底板3在墩梁节点连接处断开,并插入双层钢箱-混凝土组合墩柱外钢板②17,双层钢箱-混凝土组合墩柱外钢板②17与所述底板3、上翼缘板4、腹板2焊接,双层钢箱-混凝土组合墩柱外钢板①16与所述腹板2焊接,双层钢箱-混凝土组合墩柱外钢板②17插入主梁部分与墩梁节点两侧第一道横隔板②6通过螺杆10和螺帽11连接,并且在墩梁节点两侧第一道横隔板②6之间浇筑高强度无收缩混凝土12形成刚性节点,高强度无收缩混凝土12在封闭钢板13上方。
采用上述双层钢箱-混凝土组合墩与钢箱-混凝土组合梁刚性连接构造形式的施工方法,包括如下步骤:
1)将双层钢箱-混凝土组合墩柱包括外钢板①16、外钢板②17、双层钢箱-混凝土组合墩柱内钢板14焊接布置完成,并且浇筑高强度无收缩混凝土15;
2)将钢箱-混凝土组合梁包括底板3、腹板2、上翼缘板4、横隔板①5和横隔板②6焊接布置完成,在底板负弯矩区焊接底板加劲肋8,在腹板墩梁连接节点位置焊接抗剪栓钉9;
3)将焊接布置完成的钢箱-混凝土组合梁吊装至双层钢箱-混凝土组合墩柱柱顶,使外钢板②17插入钢箱-混凝土组合梁至腹板2顶面位置,将双层钢箱-混凝土组合墩柱外钢板②17与钢箱-混凝土组合梁底板3焊接,将外钢板②17与上翼缘板4焊接,将外钢板①16与腹板2焊接;
4)在双层钢箱-混凝土组合墩柱外钢板②17插入主梁部分、墩梁节点两侧第一道横隔板②6的开孔位置处布置螺杆10,通过两侧螺帽11固定,在墩梁节点两侧第一道横隔板②6之间浇筑高强度无收缩混凝土12形成刚性节点;
5)在上翼缘板顶面焊接抗剪栓钉7,并且浇筑混凝土顶板1。
当然,本发明创造不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造的精神前提下还可作出等同变形或者替换,这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围之内。

Claims (2)

1.一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构,其特征在于:包括双层钢箱-混凝土组合墩柱和上部的钢箱-混凝土组合梁;
所述钢箱-混凝土组合梁包括上翼缘板、底板、腹板、底板加劲肋和横隔板,所述上翼缘板、底板、腹板通过焊接形成整体,底板上设有底板加劲肋,腹板之间设有横隔板,上翼缘板上还设有抗剪栓钉,栓钉上浇筑混凝土顶板;
所述双层钢箱-混凝土组合墩柱包括外钢板、内钢板和高强度无收缩混凝土,所述外钢板为上方开口的半封闭结构,高强度无收缩混凝土填充在外钢板内,所述内钢板水平设置在无收缩混凝土内;
所述钢箱-混凝土组合梁的底板在节点连接处断开,腹板和上翼缘板在节点处连续,节点处腹板内壁设有抗剪栓钉,双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板在梁底板断开处插入,双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板与所述底板、上翼缘板焊接,双层钢箱-混凝土组合墩柱横桥向外钢板与所述腹板焊接,双层钢箱-混凝土组合墩柱插入梁体部分钢板及其相邻横隔板开孔并对拉螺杆,在墩梁节点两侧梁体第一道横隔板之间填充高强度无收缩混凝土。
2.根据权利要求1所述一种双层钢箱-混凝土组合墩柱与钢箱梁的刚性连接结构的施工方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)预制双层钢箱-混凝土组合墩柱,预制带有底部开口的钢箱-混凝土组合梁钢结构部分;
2)将双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板柱顶部分钢板插入梁体,焊接钢箱-混凝土组合梁的底板与双层钢箱-混凝土组合墩柱纵桥向外钢板,焊接钢箱-混凝土组合梁的腹板与双层钢箱-混凝土组合墩柱横桥向外钢板,在墩梁节点两侧第一道横隔板之间对拉螺杆固定,采用高强度无收缩混凝土填充墩梁连接节点;
3)焊接钢箱-混凝土组合梁的上翼缘板,在上翼缘板上焊接抗剪栓钉,之后浇筑混凝土顶板。
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