CN108842593B - 大跨径装配式钢混组合梁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁技术领域，主要涉及一种大跨径装配式钢混组合梁，包括预制桥面板和变截面槽型波形钢腹板钢梁；预制桥面板包括预制混凝土板、开孔钢板连接件和上钢翼缘板，上钢翼缘板水平设置，开孔钢板连接件垂直连接于上钢翼缘板上部，且预制在预制混凝土板内部；变截面槽型波形钢腹板钢梁包括两波形钢腹板、钢底板和下钢翼缘板；钢底板连接两波形钢腹板底部，下钢翼缘板设置于每一波形钢腹板顶部；其中，上钢翼缘板和下钢翼缘板之间通过至少一抗剪钢板连接。在本发明中的技术方案中，桥面板采用工厂预制施工，提高了大跨径变截面桥梁标准化与工业化程度。本发明中还涉及一种大跨径装配式钢混组合梁的制造方法。

Description

大跨径装配式钢混组合梁及其制造方法

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，主要涉及一种大跨径装配式钢混组合梁及其制造方法。

背景技术

近年以来，桥梁施工开始向工厂化、大型化、机械化和标准化方向发展，波形钢腹板组合梁桥因其结构受力明确、自重轻、现场作业少等优势，近年来在国内外桥梁工程中得到了广泛的应用。传统的波形钢腹板组合箱梁顶底板均为混凝土板，仅腹板采用薄钢板，国内外尚无大跨径变截面波形钢腹板组合梁桥全桥采用节段预制的工程案例，因为这种结构形式在大跨径桥梁中的应用还存在以下问题：首先，大跨径桥梁一般采用变截面形式，且底板厚度沿顺桥向采用变厚度处理，该结构标准化及工业化程度差，现场浇筑工期较长；其次，大跨径波形钢腹板组合梁采用悬臂施工时，支座处梁段负弯矩较大，混凝土上翼缘易出现开裂；另外，混凝土底板在运营期由于长期处于受拉状态，易出现开裂；最后，大跨径波形钢腹板组合梁桥采用预制桥面板时，常规的预留槽孔布置栓钉连接件已不能满足结构抗剪要求。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种大跨径装配式钢混组合梁及其制造方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有大跨径波形钢腹板组合梁桥标准化及工业化存在的问题，而提供一种新型大跨径装配式钢混组合梁，使其在具有传统大跨径波形钢腹板变截面组合箱梁的结构优势的基础上，能够进一步达到降低结构自重，实现全桥工业化制造，有效的缩短了施工周期，提升施工质量等目的。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：大跨径装配式钢混组合梁，包括预制桥面板和变截面槽型波形钢腹板钢梁；

所述预制桥面板包括预制混凝土板、开孔钢板连接件和上钢翼缘板，所述上钢翼缘板水平设置，所述开孔钢板连接件垂直连接于所述上钢翼缘板上部，且预制在所述预制混凝土板内部；

所述变截面槽型波形钢腹板钢梁包括两波形钢腹板、钢底板和下钢翼缘板；所述钢底板连接两所述波形钢腹板底部，所述下钢翼缘板设置于每一所述波形钢腹板顶部；

其中，所述上钢翼缘板和下钢翼缘板之间通过至少一抗剪钢板连接。

进一步地，所述抗剪钢板设置有两个，且对称设置于所述波形钢腹板两侧并与所述波形钢腹板同向设置，两所述抗剪钢板通过两密封钢板连接，所述上钢翼缘板、下钢翼缘板、抗剪钢板和密封钢板之间形成密封腔体。

进一步地，所述密封钢板相对于所述抗剪钢板的边缘位置向内缩进，其中缩进后在所述密封腔体外部形成的空隙通过防水泡沫密封。

进一步地，所述预制混凝土板底部设置有凸肋，所述上钢翼缘板设置于所述凸肋底部，其中，所述凸肋两侧与所述预制混凝土板底部通过坡面过度。

进一步地，所述上钢翼缘板的宽度小于所述下钢翼缘板的宽度，两所述抗剪钢板分别与所述上钢翼缘板的两边缘连接，且两所述抗剪钢板的外侧底部设置有斜面，所述斜面与所述下钢翼缘板超出所述抗剪钢板外侧的部分之间形成焊接间隙。

进一步地，所述波形钢腹板为波浪形结构，且所述波浪形结构中的每个波峰或波谷均由三个平面对称组成。

进一步地，其特征在于，所述下钢翼缘板顶部设置有两限位块，所述限位块与所述抗剪钢板内壁贴合。

进一步地，大跨径装配式钢混组合梁的制造方法，包括以下步骤：

所述预制桥面板的预制：首先将所述开孔钢板连接件、上钢翼缘板、抗剪钢板和密封钢板进行焊接预制，然后通过预制混凝土板与所述开孔钢板连接件的预制获得所述预制桥面板；

所述变截面槽型波形钢腹板钢梁的预制：首先将两波形钢腹板和钢底板焊接预制，然后将所述下钢翼缘板焊接至所述波形钢腹板上端形成所述变截面槽型波形钢腹板钢梁；

钢混组合梁现场组装：首先架设所述变截面槽型波形钢腹板钢梁，然后对所述预制桥面板进行吊装对接，定位好所述变截面槽型波形钢腹板钢梁和所述预制桥面板的位置后，对所述抗剪钢板、密封钢板和下钢翼缘板进行焊接形成整体箱梁，然后所述空隙内填充所述防水泡沫密封。

进一步地，在定位所述变截面槽型波形钢腹板钢梁和所述预制桥面板的位置的过程中，通过位于所述下钢翼缘板顶部的限位块对二者的位置进行定位。

借由上述技术方案，本发明的大跨径装配式钢混组合梁至少具有下列优点：

本发明的大跨径装配式钢混组合梁与传统的变截面波形钢腹板组合箱梁相比，桥面板采用工厂预制施工，提高了大跨径变截面桥梁标准化与工业化程度，有效的提升了工程质量，缩短了施工工期，减少了现场施工临时模板的搭设；采用钢底板代替混凝土底板，有效的降低了结构自重，解决了变截面混凝土底板变厚度工厂预制难度大的问题；预制桥面板与变截面槽型波形钢腹板钢梁设置两块钢板进行焊接连接，有效解决了传统预制组合梁连接件抗剪强度无法满足大跨径桥梁抗剪要求的问题，且上述两种结构组合形成的箱梁可百分百在工厂预制完成，有效的解决了大跨径桥梁现场施工工期长的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明大跨径装配式钢混组合梁节段示意图；

图2为图1中B-B处剖视图；

图3为预制桥面板结构示意图；

图4为变截面槽型波形钢腹板钢梁结构示意图；

图5为图2中A-A处剖面图。

图中标记含义：1预制桥面板，1-1预制混凝土板，1-2开孔钢板连接件，1-3上钢翼缘板，1-4抗剪钢板，1-5密封钢板，1-6凸肋，1-7坡面，2变截面槽型波形钢腹板钢梁，2-1波形钢腹板，2-2钢底板，2-3下钢翼缘板，2-4.限位块，3.防水泡沫。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明如后。

本发明的实施例采用递进的方式撰写。

如图1、图2、图3、图4和图5所示的本发明的大跨径装配式钢混组合梁，包括预制桥面板1和变截面槽型波形钢腹板钢梁2；预制桥面板1包括预制混凝土板1-1、开孔钢板连接件1-2和上钢翼缘板1-3，上钢翼缘板1-3水平设置，开孔钢板连接件1-2垂直连接于上钢翼缘板1-3上部，且预制在预制混凝土板1-1内部，通过此方式提高了大跨径变截面桥梁标准化与工业化程度，有效的提升了工程质量，缩短了施工工期，减少了现场施工临时模板的搭设；变截面槽型波形钢腹板钢梁2包括两波形钢腹板2-1、钢底板2-2和下钢翼缘板2-3；钢底板2-2连接两波形钢腹板2-1底部，采用钢底板2-2代替混凝土底板，有效的降低了结构自重，解决了变截面混凝土底板变厚度工厂预制难度大的问题，下钢翼缘板2-3设置于每一波形钢腹板2-1顶部；其中，上钢翼缘板1-3和下钢翼缘板2-3之间通过至少一抗剪钢板1-4连接，从而有效解决了传统预制组合梁连接件抗剪强度无法满足大跨径桥梁抗剪要求的问题。

作为上述实施例的优选，抗剪钢板1-4设置有两个，且对称设置于波形钢腹板2-1两侧并与波形钢腹板2-1同向设置，两抗剪钢板1-4通过两密封钢板1-5连接，上钢翼缘板1-3、下钢翼缘板2-3、抗剪钢板1-4和密封钢板1-5之间形成密封腔体，通过上述结构一方面增加了大跨径桥梁抗剪能力，同时通过密封腔体的形成增加了整个桥梁的抗腐蚀能力，延长整个箱梁的使用寿命，为了使得上述效果进一步得到保证，密封钢板1-5相对于抗剪钢板1-4的边缘位置向内缩进，其中缩进后在密封腔体外部形成的空隙通过防水泡沫3密封。

作为上述实施例的优选，预制混凝土板1-1底部设置有凸肋1-6，上钢翼缘板1-3设置于凸肋1-6底部，其中，凸肋1-6两侧与预制混凝土板1-1底部通过坡面1-7过度，凸肋1-6的设置为上下钢翼缘板的焊接提供了足够的空间，同时坡面1-7的过渡形式增加了预制混凝土板1-1的强度。

作为上述实施例的优选，上钢翼缘板1-3的宽度小于所述下钢翼缘板2-3的宽度，两抗剪钢板1-4分别与上钢翼缘板1-3的两边缘连接，且两抗剪钢板1-4的外侧底部设置有斜面，斜面与下钢翼缘板2-3超出抗剪钢板1-4外侧的部分之间形成焊接间隙，通过上述方式，可使得上钢翼缘板1-3和下钢翼缘板2-3之间的焊接更加紧密，获得较大的焊接空间，从而保证焊缝质量。

作为上述实施例的优选，波形钢腹板2-1为波浪形结构，且波浪形结构中的每个波峰或波谷均由三个平面对称组成，上述波浪形结构易于加工，且对称的结构使得整个箱梁的受力分布更加均匀，结构更加可靠，其中，波浪形各波峰的排列方向与抗剪钢板1-4的长度方向同向。

作为上述实施例的优选，为了降低变截面槽型波形钢腹板钢梁2和预制桥面板1定位的难度，保证拼接尺寸精度，下钢翼缘板2-3顶部设置有两限位块2-4，限位块2-4与抗剪钢板1-4内壁贴合。

上述大跨径装配式钢混组合梁的制造方法，包括以下步骤：

预制桥面板1的预制：首先在钢结构加工厂将开孔钢板连接件1-2、上钢翼缘板1-3、抗剪钢板1-4和密封钢板1-5进行焊接预制，然后在混凝土桥面板预制厂通过预制混凝土板1-1与开孔钢板连接件1-2的预制获得预制桥面板1，在此过程中可将上钢翼缘板1-3作为预制模板，从而减少预制期模板的数量；

变截面槽型波形钢腹板钢梁2的预制：首先将两波形钢腹板2-1和钢底板2-2在钢结构加工厂焊接预制，然后将下钢翼缘板2-3焊接至波形钢腹板2-1上端形成变截面槽型波形钢腹板钢梁2；

上述两种结构组合形成的组合来那个可百分百在工厂预制完成，有效提升了桥梁工业化程度；

钢混组合梁现场组装：首先架设变截面槽型波形钢腹板钢梁2，然后对预制桥面板1进行吊装对接，并通过位于下钢翼缘板2-3顶部的限位块2-4对二者的位置进行定位，定位好变截面槽型波形钢腹板钢梁2和预制桥面板1的位置后，对抗剪钢板1-4、密封钢板1-5和下钢翼缘板2-3进行焊接形成整体箱梁，然后空隙内填充防水泡沫3密封。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.大跨径装配式钢混组合梁，其特征在于：包括预制桥面板（1）和变截面槽型波形钢腹板钢梁（2）； 所述预制桥面板（1）包括预制混凝土板（1-1）、开孔钢板连接件（1-2）和上钢翼缘板（1-3），所述上钢翼缘板（1-3）水平设置，所述开孔钢板连接件（1-2）垂直连接于所述上钢翼缘板（1-3）上部，且预制在所述预制混凝土板（1-1）内部； 所述变截面槽型波形钢腹板钢梁（2）包括两波形钢腹板（2-1）、钢底板（2-2）和下钢翼缘板（2-3）；所述钢底板（2-2）连接两所述波形钢腹板（2-1）底部，所述下钢翼缘板（2-3）设置于每一所述波形钢腹板（2-1）顶部； 其中，所述上钢翼缘板（1-3）和下钢翼缘板（2-3）之间通过至少一抗剪钢板（1-4）连接；所述抗剪钢板（1-4）设置有两个，且对称设置于所述波形钢腹板（2-1）两侧并与所述波形钢腹板（2-1）同向设置，两所述抗剪钢板（1-4）通过两密封钢板（1-5）连接，所述上钢翼缘板（1-3）、下钢翼缘板（2-3）、抗剪钢板（1-4）和密封钢板（1-5）之间形成密封腔体； 所述密封钢板（1-5）相对于所述抗剪钢板（1-4）的边缘位置向内缩进，其中缩进后在所述密封腔体外部形成的空隙通过防水泡沫（3）密封。

2.根据权利要求1所述的大跨径装配式钢混组合梁，其特征在于，所述预制混凝土板（1-1）底部设置有凸肋（1-6），所述上钢翼缘板（1-3）设置于所述凸肋（1-6）底部，其中，所述凸肋（1-6）两侧与所述预制混凝土板（1-1）底部通过坡面（1-7）过度。

3.根据权利要求1或2所述的大跨径装配式钢混组合梁，其特征在于，所述上钢翼缘板（1-3）的宽度小于所述下钢翼缘板（2-3）的宽度，两所述抗剪钢板（1-4）分别与所述上钢翼缘板（1-3）的两边缘连接，且两所述抗剪钢板（1-4）的外侧底部设置有斜面，所述斜面与所述下钢翼缘板（2-3）超出所述抗剪钢板（1-4）外侧的部分之间形成焊接间隙。

4.根据权利要求1所述的大跨径装配式钢混组合梁，其特征在于，所述波形钢腹板（2-1）为波浪形结构，且所述波浪形结构中的每个波峰或波谷均由三个平面对称组成。

5.根据权利要求1所述的大跨径装配式钢混组合梁，其特征在于，所述下钢翼缘板（2-3）顶部设置有两限位块（2-4），所述限位块（2-4）与所述抗剪钢板（1-4）内壁贴合。

6.根据权利要求1所述的大跨径装配式钢混组合梁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤： 所述预制桥面板（1）的预制：首先将所述开孔钢板连接件（1-2）、上钢翼缘板（1-3）、抗剪钢板（1-4）和密封钢板（1-5）进行焊接预制，然后通过所述预制混凝土板（1-1）与所述开孔钢板连接件（1-2）的预制获得所述预制桥面板（1）； 所述变截面槽型波形钢腹板钢梁（2）的预制：首先将两所述波形钢腹板（2-1）和所述钢底板（2-2）焊接预制，然后将所述下钢翼缘板（2-3）焊接至所述波形钢腹板（2-1）上端形成所述变截面槽型波形钢腹板钢梁（2）；钢混组合梁现场组装：首先架设所述变截面槽型波形钢腹板钢梁（2），然后对所述预制桥面板（1）进行吊装对接，定位好所述变截面槽型波形钢腹板钢梁（2）和所述预制桥面板（1）的位置后，对所述抗剪钢板（1-4）、密封钢板（1-5）和下钢翼缘板（2-3）进行焊接形成整体箱梁，然后所述空隙内填充所述防水泡沫（3）密封。

7.根据权利要求6所述的大跨径装配式钢混组合梁的制造方法，其特征在于，在定位所述变截面槽型波形钢腹板钢梁（2）和所述预制桥面板（1）的位置的过程中，通过位于所述下钢翼缘板（2-3）顶部的限位块（2-4）对二者的位置进行定位。