CN108978432A - 一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，包括底板、沿跨度方向钢空腹梁和沿桥面宽度方向钢空腹梁，所述底板顶部的两侧均焊接有侧板，所述底板的顶部且位于两个侧板之间焊接有直膜板，且直膜板的一侧与侧板之间焊接有横膜板，两个所述侧板的顶部焊接有斜膜板，所述沿跨度方向钢空腹梁的上、下弦均由中型H钢组成，沿桥面宽度方向钢空腹梁上、下弦杆由中型T型钢组成，涉及桥梁建筑技术领域。该中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法，可很好的解决自重较重和不便于运输的问题，大大降低了用钢量，并且很好的克服安装困难的不足，从而达到了安全、合理、先进和经济要求的目的。

Description

一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体为一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法。

背景技术

建筑工程的空腹夹层板楼盖结构从上世纪90年代中期提出，其建筑材料为现浇混凝土空腹楼盖，已建工程楼盖跨度由12m至32m。2006年~2008年相继提出U型钢—混凝土组合空腹楼盖和T型和H型钢空腹楼盖，楼盖最大跨度达39m，20年来已建建筑工程采用空腹夹层板楼盖的建筑面积超过200万平方米，在应用过程中于2005年、2013年分别编制混凝土空腹夹层板楼盖地方规程，近期即将出版发行（送审稿）的《装配式空间钢网格盒式结构技术规程》有专门章，节对钢空腹夹层板楼盖的组成与构造作出了规定，此类新型楼盖的支承条件是四边，公路中的钢箱桥沿跨度方向两端简支承，将两端简支承钢空腹夹层板楼盖应用于钢桥结构，形成“中等跨度（L=18m、21m、24m、27m）装配式钢空腹夹层板桥”是桥梁工程中的首创。

目前的高速公路中等跨度的两端简支承的钢板焊接组合钢箱梁自重较重，不便于运输，用钢量过大，并且难以克服安装困难的不足，不能达到安全、合理、先进和经济要求的目的。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法，解决了现有的高速公路中等跨度的两端简支承的钢板焊接组合钢箱梁自重较重，不便于运输，用钢量过大，并且难以克服安装困难的不足，不能达到安全、合理、先进和经济要求目的的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，包括底板、沿跨度方向钢空腹梁和沿桥面宽度方向钢空腹梁，所述底板顶部的两侧均焊接有侧板，所述底板的顶部且位于两个侧板之间焊接有直膜板，且直膜板的一侧与侧板之间焊接有横膜板，两个所述侧板的顶部焊接有斜膜板，所述沿跨度方向钢空腹梁的上、下弦均由中型H钢组成，沿桥面宽度方向钢空腹梁上、下弦杆由中型T型钢组成，且沿跨度方向钢空腹梁钢管的外表面通过剪力键与沿桥面宽度方向钢空腹梁钢管的外表面固定连接，形成两端简支承钢空腹夹层板桥。

优选的，所述两端简支承的中等跨度的钢桥是采用型钢口、H和T组成的空腹梁正交后形成钢空腹夹层板桥结构。

优选的，所述剪力键的长边沿跨度方向布置，且剪力键短边沿桥宽方向布置，所述剪力键净高与剪力键净宽之比，沿跨度方向小于等于1，且沿桥面宽度方向小于等于1.5。

优选的，所述由底板、横隔板、直膜板和侧板组成空腹网格单元，并在空腹网格单元上焊接加劲板。

本发明还公开了一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥的制作方法，具体包括以下步骤：

S1、首先分别将底板、横隔板、直膜板和斜膜板依次焊接组装成钢箱梁，然后将沿跨度方向钢空腹梁和沿桥面宽度方向钢空腹梁通过剪力键进行固定连接，高速公路中等跨度的两端简支承的钢板焊接组合钢箱梁，它的力学模型类似沿跨度方向两端简支承正交正放钢空腹夹层板楼盖，将两端简支承钢空腹夹层板桥的正交正放网格，画分为车间加工制造的空腹网格单元，这些空腹网格单元自重轻，便于运输；

S2、空腹网格单元运往施工现场后，空腹网格单元与空腹网格单元之间在空腹梁节间中部采用高强螺栓将上、下弦腹板等强连接，其翼缘在现场坡口对焊等强连接，形钢空腹夹层板桥整体；

S3、在钢空腹夹层板上弦翼缘打销钉后，铺设建筑工程楼盖常用的钢筋桁架楼承板，中等跨度正交钢空腹夹层板桥的上翼缘打销钉后，浇制钢筋混凝土面板，形成钢—混凝土组合空腹夹层单向板，提高结构的动力特性、刚度和舒适度。

（三）有益效果

本发明提供了一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法。具备以下有益效果：该中等跨度装配式钢空腹夹层板桥及制作方法，通过在底板顶部的两侧均焊接有侧板，且底板的顶部且位于两个侧板之间焊接有直膜板，直膜板的一侧与侧板之间焊接有横膜板，两个侧板的顶部焊接有斜膜板，沿跨度方向钢空腹梁的上、下弦均由中型H钢组成，沿桥面宽度方向钢空腹梁上、下弦杆由中型T型钢组成，且沿跨度方向钢空腹梁钢管的外表面通过剪力键与沿桥面宽度方向钢空腹梁钢管的外表面固定连接，形成两端简支承钢空腹夹层板桥，可很好的解决自重较重和不便于运输的问题，大大降低了用钢量，并且很好的克服安装困难的不足，从而达到了安全、合理、先进和经济要求的目的。

附图说明

图1为本发明现行钢板焊组合钢箱梁轴侧图；

图2为本发明钢箱梁横剖面图；

图3为本发明两端简支承装配式钢空腹夹层板桥的车间制造单元组装图；

图4为本发明车间加工A单元的平面尺寸简图；

图5为本发明车间加工B单元的平面尺寸简图；

图6为本发明车间加工C单元的平面尺寸简图；

图7为本发明两端简支承钢空腹夹层板桥侧面图；

图8为本发明车间加工A单元的侧视图；

图9为本发明车间加工A单元的俯视图；

图10为本发明钢空腹夹层板桥矩形钢管剪力键剖面图。

图中，1底板、2沿跨度方向钢空腹梁、3沿桥面宽度方向钢空腹梁、4侧板、5直膜板、6横膜板、7斜膜板、8剪力键、9空腹网格单元、10加劲板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-10，本发明实施例提供一种技术方案：一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，包括底板1、沿跨度方向钢空腹梁2和沿桥面宽度方向钢空腹梁3，底板1顶部的两侧均焊接有侧板4，底板1的顶部且位于两个侧板4之间焊接有直膜板5，且直膜板5的一侧与侧板4之间焊接有横膜板6，两个侧板4的顶部焊接有斜膜板7，沿跨度方向钢空腹梁2的上、下弦均由中型H钢组成，沿桥面宽度方向钢空腹梁3上、下弦杆由中型T型钢组成，且沿跨度方向钢空腹梁2钢管的外表面通过剪力键8与沿桥面宽度方向钢空腹梁3钢管的外表面固定连接，形成两端简支承钢空腹夹层板桥，h为箱梁结构厚度，L为跨度，一般h=(1/20-1/23)L，b为桥面宽（含人行道）b=na（一般为定值）L为桥跨度，L=ma，a为方形网格边长，当设计为a=1.5m，m=12时，L=18m，m=14时，L=21m,m=16时，L=24m，m=18时，L=27m，本图m=14，a=1.5m，L=21m，桥结构的厚度为h=（1/20-1/23）L，此处b=na=7×1.5m=10.5m，L=ma=14×1.5m=21m时；当L=21m时，A单元12个，B单元2个，C单元2个，共16个单元，图3所示为两端简支承（每端6个铰支承）钢空腹夹层板桥平面网格布置图，它的网格尺寸a=1500，其桥面宽度（含两侧人行道）b=n×a=7×1.5m=10.5m，其简支承跨度当L=ma，当m=12时，L=12×1.5m=18m，m=14时，L=14×1.5m=21m，当m=16时，L=16×1.5m=24m，当m=18时，L=18×1.5m=27m，这些高速公路常用的钢桥结构，采用装配式钢空腹夹层板桥，可取得事半功倍的功效，如图3所示钢空腹夹层板桥，b=7×1.5m=10.5m，L=14×1.5m=21m时，板桥结构厚度h=L/22.1=950（图7），它由图4所示的12个A单元，B、C单元各2榀组成，其结构构造从图8和图9可知，正交的钢空腹梁上、下弦沿跨度方向内力大，采用H型钢，其桥面宽度方向仅承受横向分布荷载，采用T型钢即可，连接正交上、下弦杆的剪力键（图8、图9），采用矩形钢管为剪力键，矩形钢管长边沿跨度方向设置，如图8、图9及图10所示，由钢空腹梁正交组成的空腹夹层板桥，在车间按单元加工，运往工地组成如图6网格空腹板桥，它的原材料主要是市场上的钢型材，无需大量的钢板在车间加工成型，由于结构网格化和空腹化，结构用钢量与相同的钢箱梁比较大幅度下降，如两端简支承L=24m钢箱梁平均用钢量（350kg/m2-400kg/m2），采用相同跨度空腹夹层板桥，其平均用钢量（150kg/m2-160kg/m2），用钢量下降（2.34-2.5倍），在高速公路飞速发展的今天，桥梁结构体系开拓与创新是向高质量发展的重要指标。

本发明中，两端简支承的中等跨度的钢桥是采用型钢口、H和T组成的空腹梁正交后形成钢空腹夹层板桥结构。

本发明中，剪力键8的长边沿跨度方向布置，且剪力键8短边沿桥宽方向布置，剪力键8净高与剪力键8净宽之比，沿跨度方向小于等于1，且沿桥面宽度方向小于等于1.5。

本发明中，由底板1、横隔板6、直膜板5和侧板4组成空腹网格单元9，并在空腹网格单元9上焊接加劲板10。

本发明该公开了一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥的制作方法，具体包括以下步骤：

S1、首先分别将底板1、横隔板6、直膜板5和斜膜板7依次焊接组装成钢箱梁，然后将沿跨度方向钢空腹梁2和沿桥面宽度方向钢空腹梁3通过剪力键8进行固定连接，高速公路中等跨度的两端简支承的钢板焊接组合钢箱梁，它的力学模型类似沿跨度方向两端简支承正交正放钢空腹夹层板楼盖，将两端简支承钢空腹夹层板桥的正交正放网格，画分为车间加工制造的空腹网格单元9，这些空腹网格单元9自重轻，便于运输；

S2、空腹网格单元9运往施工现场后，空腹网格单元9与空腹网格单元9之间在空腹梁节间中部采用高强螺栓将上、下弦腹板等强连接，其翼缘在现场坡口对焊等强连接，形钢空腹夹层板桥整体；

S3、在钢空腹夹层板上弦翼缘打销钉后，铺设建筑工程楼盖常用的钢筋桁架楼承板，中等跨度正交钢空腹夹层板桥的上翼缘打销钉后，浇制钢筋混凝土面板，形成钢—混凝土组合空腹夹层单向板，提高结构的动力特性、刚度和舒适度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，包括底板（1）、沿跨度方向钢空腹梁（2）和沿桥面宽度方向钢空腹梁（3），其特征在于：所述底板（1）顶部的两侧均焊接有侧板（4），所述底板（1）的顶部且位于两个侧板（4）之间焊接有直膜板（5），且直膜板（5）的一侧与侧板（4）之间焊接有横膜板（6），两个所述侧板（4）的顶部焊接有斜膜板（7），所述沿跨度方向钢空腹梁（2）的上、下弦均由中型H钢组成，沿桥面宽度方向钢空腹梁（3）上、下弦杆由中型T型钢组成，且沿跨度方向钢空腹梁（2）钢管的外表面通过剪力键（8）与沿桥面宽度方向钢空腹梁（3）钢管的外表面固定连接，形成两端简支承钢空腹夹层板桥。

2.根据权利要求1所述的一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，其特征在于：所述两端简支承的中等跨度的钢桥是采用型钢口、H和T组成的空腹梁正交后形成钢空腹夹层板桥结构。

3.根据权利要求1所述的一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，其特征在于：所述剪力键（8）的长边沿跨度方向布置，且剪力键（8）短边沿桥宽方向布置，所述剪力键（8）净高与剪力键（8）净宽之比，沿跨度方向小于等于1，且沿桥面宽度方向小于等于1.5。

4.根据权利要求1所述的一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥，其特征在于：所述由底板（1）、横隔板（6）、直膜板（5）和侧板（4）组成空腹网格单元（9），并在空腹网格单元（9）上焊接加劲板（10）。

5.根据权利要求1所述的一种中等跨度装配式钢空腹夹层板桥的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、首先分别将底板（1）、横隔板（6）、直膜板（5）和斜膜板（7）依次焊接组装成钢箱梁，然后将沿跨度方向钢空腹梁（2）和沿桥面宽度方向钢空腹梁（3）通过剪力键（8）进行固定连接，高速公路中等跨度的两端简支承的钢板焊接组合钢箱梁，它的力学模型类似沿跨度方向两端简支承正交正放钢空腹夹层板楼盖，将两端简支承钢空腹夹层板桥的正交正放网格，画分为车间加工制造的空腹网格单元（9），这些空腹网格单元（9）自重轻，便于运输；

S2、空腹网格单元（9）运往施工现场后，空腹网格单元（9）与空腹网格单元（9）之间在空腹梁节间中部采用高强螺栓将上、下弦腹板等强连接，其翼缘在现场坡口对焊等强连接，形钢空腹夹层板桥整体；

S3、在钢空腹夹层板上弦翼缘打销钉后，铺设建筑工程楼盖常用的钢筋桁架楼承板，中等跨度正交钢空腹夹层板桥的上翼缘打销钉后，浇制钢筋混凝土面板，形成钢—混凝土组合空腹夹层单向板，提高结构的动力特性、刚度和舒适度。