CN109137712B - 一种上下双层格室组合折腹箱梁 - Google Patents

一种上下双层格室组合折腹箱梁 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种上下双层格室组合折腹箱梁，涉及桥梁工程技术领域，包括桥墩、中横梁、箱梁顶板、箱梁底板、折形钢腹板和水平横撑，中横梁固定设置于桥墩顶部，中横梁顶部固定支撑于箱梁顶板的中部，中横梁靠近桥墩的一端两侧对称设置有两个箱梁底板，且箱梁底板向箱梁顶板倾斜延伸，各箱梁底板上均固定连接有两个相对的折形钢腹板的一端，折形钢腹板的另一端与箱梁顶板固定连接，且折形钢腹板的一侧与中横梁固定连接，水平横撑横桥向的两端分别与水平横撑两侧的两个折形钢腹板固定连接。该上下双层格室组合折腹箱梁，可以更好地解决大跨度折形钢腹板屈曲稳定问题，提高组合折腹箱梁桥的跨度，使得组合折腹箱梁桥能够更加充分的发挥优势。

Description

一种上下双层格室组合折腹箱梁
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种上下双层格室组合折腹箱梁。
背景技术
组合折腹箱梁是在预应力混凝土箱梁的基础上发展、改进的一种钢-混凝土组合结构，主要特点是以折形钢板代替混凝土腹板并采用体外预应力。折形钢板具有剪切屈曲强度高、不抵抗纵向轴向力的特点，用它作为混凝土箱梁的腹板，不仅满足腹板力学性能要求，减少箱梁自重，而且提高了预应力的效率；另外在施工中，减少了大量的支架、模板和混凝土浇注过程，省去了腹板的绑扎钢筋等复杂工作，从而方便了施工，缩短了工期，降低了成本。组合折腹箱梁解决了大跨度混凝土连续梁桥存在两类工程病害：箱梁根部混凝土腹板开裂和跨中持续下挠，更适合在大跨度梁桥中使用，近年来得到迅速发展和应用。
组合折腹箱梁与普通混凝土箱梁相比自重降低约20％，同时，组合折腹箱梁具有预应力效率高等优点，理论上折形钢腹板梁桥可以超过混凝土腹板梁桥达到更大的跨度，极限跨径可达400m，而已建的组合折腹箱梁桥最大跨度为160m，该跨度远远没有达到已建的混凝土腹板梁桥的最大跨度300m，更没有达到组合折腹箱梁桥的极限跨度，箱梁结构自重和折形钢腹板的屈曲稳定性问题是制约组合折腹箱梁桥跨径增大的主要因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种上下双层格室组合折腹箱梁，可以更好地解决大跨度折形钢腹板屈曲稳定问题，极大的提高组合折腹箱梁桥的跨度，使得组合折腹箱梁桥能够更加充分的发挥优势。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种上下双层格室组合折腹箱梁，包括桥墩、中横梁、箱梁顶板、箱梁底板、折形钢腹板和水平横撑，所述中横梁固定设置于所述桥墩顶部，所述中横梁顶部固定支撑于所述箱梁顶板的中部，所述中横梁靠近所述桥墩的一端两侧对称设置有两个所述箱梁底板，且所述箱梁底板向所述箱梁顶板倾斜延伸，各所述箱梁底板上均固定连接有两个相对的所述折形钢腹板的一端，所述折形钢腹板的另一端与所述箱梁顶板固定连接，且所述折形钢腹板的一侧与所述中横梁固定连接，所述水平横撑用于横桥向支撑于两个相对设置的所述折形钢腹板之间，所述水平横撑平行于所述箱梁顶板设置，且所述水平横撑横桥向的两端分别与所述水平横撑两侧的两个所述折形钢腹板固定连接。
优选的，所述水平横撑为折形钢板。
优选的，所述水平横撑与所述箱梁顶板的间距为5～7m。
优选的，所述折形钢腹板垂直于所述箱梁顶板，同一所述箱梁底板上连接的两个所述折形钢腹板平行相对设置。
优选的，所述水平横撑横桥向的两端分别通过若干个连接钢板与两个相对设置的所述折形钢腹板连接，所述水平横撑横桥向的两端均固定连接有若干个所述连接钢板，所述连接钢板与所述折形钢腹板固定连接。
优选的，所述水平横撑与所述连接钢板焊接或通过螺栓连接，所述连接钢板与所述折形钢腹板焊接或通过螺栓连接。
优选的，所述水平横撑上设置有人孔。
优选的，所述水平横撑纵桥向的两端分别伸入至所述中横梁和所述箱梁底板内并通过连接件分别与所述中横梁和所述箱梁底板固定连接。
优选的，所述折形钢腹板的两端分别伸入至所述箱梁顶板和所述箱梁底板内并通过连接件分别与所述箱梁顶板和所述箱梁底板固定连接，所述折形钢腹板的一侧伸入至所述中横梁并通过连接件与所述中横梁固定连接。
优选的，所述桥墩、所述中横梁、所述箱梁顶板和所述箱梁底板为混凝土现场浇筑一体成型。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
现有的提高折形钢腹板的整体屈曲稳定性的措施有增大折形钢板的厚度，或者在折形钢腹板的内侧设置混凝土里衬做成组合腹板等，但是增大折形钢腹板的厚度，对提高折形钢腹板的整体屈曲稳定性效果并不显著，又会使得材料使用不经济，同时加工、安装困难；设置里衬混凝土虽然可以减小折形钢腹板的剪应力，提高其整体屈曲稳定性能，但会降低箱梁预应力的施加效率，施工困难，同时里衬混凝土会开裂，造成桥梁耐久性差，严重影响结构安全。本发明提供的上下双层格室组合折腹箱梁，水平横撑横桥向(桥梁宽度方向)固定支撑于两个相对设置的折形钢腹板之间，将折形钢腹板分成上下两段，使得折腹箱梁内部形成的上下双层格室，从而在折形钢腹板整体高度不变的情况下降低了折形钢腹板的稳定计算高度，提高了折形钢腹板的整体屈曲临界应力，实现了在不增加折形钢腹板的厚度的情况下，能够极大的提高折形钢腹板的整体屈曲稳定性，从而大幅度的提高组合折腹箱梁桥的跨径。水平横撑还可作为箱梁折形刚腹板安装过程中的临时定位横撑使用，实现临时结构与永久结构的统一，方便施工，节约材料。
进一步的，上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑和折形钢腹板均为沿纵桥向(桥梁长度方向)可伸缩的折形钢板。水平横撑与两侧的折形钢腹板沿桥梁纵桥向具有同等的纵向变形能力，对折形腹板纵向变形没有约束作用，提高预应力施加效率，改善桥梁结构整体力学性能。
进一步的，上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑和折形钢腹板采用型号相同的折形钢板，便于两者之间焊接施工，施工可操作性好，容易保证施工质量，具备经济性与实用性。
进一步的，上下双层格室组合折腹箱梁的折形钢板形成的水平横撑在横桥向与折形钢腹板之间采取焊接连接或螺栓连接，在纵桥向与箱梁顶板、箱梁底板以及中横梁之间采取连接件连接，连接构造均为常用形式，构造简单、施工方便，同时在施工现场可进行装配式施工，缩短施工时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的上下双层格室组合折腹箱梁的主视图。
图2为图1中的上下双层格室组合折腹箱梁A-A剖视图。
图3为图2中的上下双层格室组合折腹箱梁B-B剖视图。
图4为图3中的上下双层格室组合折腹箱梁的C处的局部放大示意图。
图中：1-箱梁顶板；2-箱梁底板；3-折形钢腹板；4-水平横撑；5-中横梁；6-桥墩；7-人孔；8-连接钢板；9-螺栓。
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。
本发明的目的是提供一种上下双层格室组合折腹箱梁，可以更好地解决大跨度折形钢腹板屈曲稳定问题，极大的提高组合折腹箱梁桥的跨度，使得组合折腹箱梁桥能够更加充分的发挥优势
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～4所示，本发明提供一种上下双层格室组合折腹箱梁，于本发明一具体的实施例中，上下双层格室组合折腹箱梁包括桥墩6、中横梁5、箱梁顶板1、箱梁底板2、折形钢腹板3和水平横撑4，中横梁5固定设置于桥墩6顶部，中横梁5顶部固定支撑于箱梁顶板1的中部，中横梁5靠近桥墩6的一端两侧对称设置有两个箱梁底板2，且箱梁底板2向箱梁顶板1倾斜延伸，各箱梁底板2上均固定连接有两个相对的折形钢腹板3的一端，折形钢腹板3的另一端与箱梁顶板1固定连接，且折形钢腹板3的一侧与中横梁5固定连接，水平横撑4用于横桥向支撑于两个相对设置的折形钢腹板3之间，水平横撑4平行于箱梁顶板1设置，且水平横撑4横桥向的两端分别与水平横撑4两侧的两个折形钢腹板3固定连接。
现有的提高折形钢腹板的整体屈曲稳定性的措施有增大折形钢板的厚度，或者在折形钢腹板的内侧设置混凝土里衬做成组合腹板等，但是增大折形钢腹板的厚度，对提高折形钢腹板的整体屈曲稳定性效果并不显著，又会使得材料使用不经济，同时加工、安装困难；设置里衬混凝土虽然可以减小折形钢腹板的剪应力，提高其整体屈曲稳定性能，但会降低箱梁预应力的施加效率，施工困难，同时里衬混凝土会开裂，造成桥梁耐久性差，严重影响结构安全。本发明提供的上下双层格室组合折腹箱梁，水平横撑4横桥向(桥梁宽度方向)固定支撑于两个相对设置的折形钢腹板3之间，将折形钢腹板3分成上下两段，使得折腹箱梁内部形成的上下双层格室，从而在折形钢腹板3整体高度不变的情况下降低了折形钢腹板3的稳定计算高度，提高了折形钢腹板3的整体屈曲临界应力，实现了在不增加折形钢腹板3的厚度的情况下，能够极大的提高折形钢腹板3的整体屈曲稳定性，从而大幅度的提高组合折腹箱梁桥的跨径。水平横撑4还可作为折形刚腹板3安装过程中的临时定位横撑使用，实现临时结构与永久结构的统一，方便施工，节约材料。
于本发明另一具体的实施例中，上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑4和折形钢腹板3均为沿纵桥向(桥梁长度方向)可伸缩的折形钢板。水平横撑4与两侧的折形钢腹板3沿桥梁纵桥向具有同等的纵向变形能力，对折形腹板3纵向变形没有约束作用，能够提高预应力施加效率，改善桥梁结构整体力学性能；同时，水平横撑4采用钢板结构，与混凝土结构相比较轻，可有效降低折腹箱梁的自重，对于提高梁桥跨径十分有利。本实施例中，水平横撑4与折形钢腹板3采用类型、材料均相同的折形钢板，具体的，水平横撑4和折形钢腹板3采用型号相同的折形钢板，便于两者之间焊接施工，施工可操作性好，容易保证施工质量，具备经济性与实用性。折形钢板可在工厂加工，然后运输到施工现场进行安装，折形钢板可采取1000型、1200型或1600型等型号，折形钢板厚度可根据计算进行调整，一般为12-20mm。
在大跨度连续梁或连续刚构桥中，本发明中的上下双层格室组合折腹箱梁设置在中间主墩左右两侧箱梁高度较大的区段，水平横撑4距离折形钢腹板3上缘或箱梁顶板1的高度可根据折形钢腹板3稳定计算确定，本发明中的上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑4与箱梁顶板1的间距一般为5～7m。
于本发明另一具体的实施例中，上下双层格室组合折腹箱梁的折形钢腹板3垂直于箱梁顶板1并连接于箱梁顶板1横桥向的两侧，同一箱梁底板2上连接的两个折形钢腹板3平行相对设置。
于本发明另一具体的实施例中，如图2～4所示，上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑4横桥向的两端分别通过若干个连接钢板8与两个相对设置的折形钢腹板3连接，水平横撑4横桥向的两端均固定连接有若干个连接钢板8，连接钢板8与折形钢腹板3固定连接。
于本发明另一具体的实施例中，上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑4与连接钢板8焊接或通过螺栓9连接，连接钢板8与折形钢腹板3焊接或通过螺栓9连接，连接钢板8可以提前与折形刚腹板3在工厂完成固定安装。
于本发明另一具体的实施例中，为便于桥梁施工和检修时人员通过，上下双层格室组合折腹箱梁的水平横撑4上设置有人孔7。
水平横撑4纵桥向的两端分别伸入至中横梁5和箱梁底板2内并通过连接件分别与中横梁5和箱梁底板2固定连接。
折形钢腹板3竖向的两端分别伸入至箱梁顶板1和箱梁底板2内并通过连接件分别与箱梁顶板1和箱梁底板2固定连接，折形钢腹板3的纵桥向一侧伸入至中横梁5并通过连接件与中横梁5固定连接，水平横撑4和折形钢腹板3的施工方便、构造简单，同时在施工现场可进行装配式施工，缩短施工时间。
桥墩6、中横梁5、箱梁顶板1和箱梁底板2为混凝土浇筑一体成型，桥墩6、中横梁5、箱梁顶板1和箱梁底板2均为钢筋混凝土结构，在连接部位施工时是采用现浇混凝土浇筑成一体。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：包括桥墩、中横梁、箱梁顶板、箱梁底板、折形钢腹板和水平横撑，所述中横梁固定设置于所述桥墩顶部，所述中横梁顶部固定支撑于所述箱梁顶板的中部，所述中横梁靠近所述桥墩的一端两侧对称设置有两个所述箱梁底板，且所述箱梁底板向所述箱梁顶板倾斜延伸，各所述箱梁底板上均固定连接有两个相对的所述折形钢腹板的一端，所述折形钢腹板的另一端与所述箱梁顶板固定连接，且所述折形钢腹板的一侧与所述中横梁固定连接，所述水平横撑用于横桥向支撑于两个相对设置的所述折形钢腹板之间，所述水平横撑平行于所述箱梁顶板设置，且所述水平横撑横桥向的两端分别与所述水平横撑两侧的两个所述折形钢腹板固定连接，所述水平横撑纵桥向的两端分别伸入至所述中横梁和所述箱梁底板内并通过连接件分别与所述中横梁和所述箱梁底板固定连接；所述水平横撑和所述折形钢腹板均为能够沿桥梁长度方向伸缩的折形钢板。
2.根据权利要求1所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述水平横撑与所述箱梁顶板的间距为5～7m。
3.根据权利要求1所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述折形钢腹板垂直于所述箱梁顶板，同一所述箱梁底板上连接的两个所述折形钢腹板平行相对设置。
4.根据权利要求1所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述水平横撑横桥向的两端分别通过若干个连接钢板与两个相对设置的所述折形钢腹板连接，所述水平横撑横桥向的两端均固定连接有若干个所述连接钢板，所述连接钢板与所述折形钢腹板固定连接。
5.根据权利要求4所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述水平横撑与所述连接钢板焊接或通过螺栓连接，所述连接钢板与所述折形钢腹板焊接或通过螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述水平横撑上设置有人孔。
7.根据权利要求1所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述折形钢腹板的两端分别伸入至所述箱梁顶板和所述箱梁底板内并通过连接件分别与所述箱梁顶板和所述箱梁底板固定连接，所述折形钢腹板的一侧伸入至所述中横梁并通过连接件与所述中横梁固定连接。
8.根据权利要求1所述的上下双层格室组合折腹箱梁，其特征在于：所述桥墩、所述中横梁、所述箱梁顶板和所述箱梁底板为混凝土浇筑一体成型。
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