CN109183599A - 一种非对称大挑臂-钢箱组合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非对称大挑臂‑钢箱组合结构，包括钢箱梁结构和大挑臂结构，钢箱梁结构包括固定连接的钢箱梁顶板、钢箱梁腹板和钢箱梁底板，所述钢箱梁结构为箱形结构，且其纵切面轮廓呈水滴形；大挑臂结构的底部呈弧形，由若干纵梁和变高度的横梁焊接而成，且位于其一侧的所述横梁与所述钢箱梁腹板固定连接；所述钢箱梁结构的截面扭转中心(剪心)偏心设置，且位于靠近所述大挑臂结构的一侧。与现有技术相比，本发明通过调整钢箱梁结构截面扭转中心的位置，可实现以较小结构自重达到减小主梁截面扭矩及扭转角的目的，具有构造简单、施工便捷、经济性好等特点。

Description

一种非对称大挑臂-钢箱组合结构
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种非对称大挑臂-钢箱组合结构。
背景技术
随着高速铁路建设的发展，铁路桥梁结构刚度和列车舒适性指标逐渐成为控制桥梁结构设计的重要因素。目前公铁合建平层布置方案中，主梁多采用对称结构设计，当受建设条件所限必须采用铁路单侧布置方案时，常规对称结构在偏载作用下的受力特征为：偏心荷载产生的扭矩长期存在，恒载、活载均产生较大的扭矩；扭矩产生的扭转角过大，会影响高速铁路列车运营舒适度。目前针对偏载产生的扭转采取的主要措施有：
(1)提高主梁截面抗扭刚度；
(2)使用配重平衡偏心载荷产生的扭矩。
上述两种方案均会增加主梁重量，截面设计的经济性较差，并不能从根本上解决偏载引起的扭转问题，列车运营的舒适度较差。
有鉴于此，急需对现有铁路单侧布置的公铁合建桥梁结构进行改进，避免偏载对结构产生较大的扭矩和扭转角，影响列车通行安全及列车运营舒适度指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的铁路偏载布置的公铁合建桥梁结构存在的扭矩较大、列车运营舒适度差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，包括：
钢箱梁结构，包括固定连接的钢箱梁顶板、钢箱梁腹板和钢箱梁底板，所述钢箱梁结构为箱形结构，且其纵切面轮廓呈水滴形；
大挑臂结构，其底部呈弧形，由若干纵梁和变高度的横梁焊接而成，且位于其一侧的所述横梁与所述钢箱梁腹板固定连接，所述钢箱梁结构的截面扭转中心偏心设置，且位于靠近所述大挑臂结构的一侧。
在上述方案中，所述横梁包括固定连接的横梁顶板、横梁腹板和横梁底板，所述纵梁包括固定连接的纵梁顶板、纵梁腹板和纵梁底板，所述横梁与所述纵梁固定连接，所述横梁底板呈弧形，设置在所述大挑臂结构的底部。
在上述方案中，所述钢箱梁结构的内部沿纵向等距间隔设有若干横隔板，所述横梁沿纵向与横隔板等间距对应布置，所述纵梁的横断面呈工字形。
在上述方案中，所述钢箱梁顶板、钢箱梁腹板和钢箱梁底板均为正交异性板。
在上述方案中，所述大挑臂结构的顶面上设有混凝土桥面板，所述混凝土桥面板通过剪力钉与所述纵梁顶板和所述横梁顶板固定连接。
在上述方案中，所述钢箱梁顶板与所述混凝土桥面板的高度不同，所述钢箱梁顶板与所述混凝土桥面板之间形成错台。
本发明，非对称大挑臂-钢箱组合结构的抗扭刚度主要由钢箱梁提供，主梁的抗弯刚度由钢箱梁结构和大挑臂结构的纵梁共同提供；钢箱梁截面扭转中心(剪心)偏于公路侧，可根据实际偏载大小，合理确定钢箱梁截面的扭转中心(剪心)位置，达到减小主梁结构扭矩及扭转角的目的。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)抗扭刚度由单侧非对称布置的钢箱梁结构提供，钢箱梁结构的轮廓呈水滴形，通过合理确定钢箱梁结构的截面扭转中心(剪心)的位置，可减小偏载作用下主梁结构的扭矩及扭转角，实现以较小的梁重提供较大的抗扭刚度的目的；
(2)铁路、公路桥面分别位于结构的两侧，二者之间通过错台形成天然屏障，可有效提高采用公铁合建平层布置方案结构的行车安全性；
(3)本发明构造简单，与现有技术相比，具有结构紧凑、安装方便，可广泛应用于具有偏载的公铁合建平层设计方案的桥梁结构中。
附图说明
图1为本发明的纵向断面示意图；
图中：1-钢箱梁结构；11-钢箱梁顶板；12-钢箱梁腹板及底板；2-大挑臂结构；211-横梁顶板；212-横梁腹板；213-横梁底板；22-纵梁；23-混凝土桥面板。
具体实施方式
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，通过调整钢箱梁结构截面扭转中心(剪心)的位置，可达到以较小的结构自重实现减小主梁截面扭矩及扭转角的目的，具有构造简单、施工便捷、经济性好等特点。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，包括钢箱梁结构1和大挑臂结构2。钢箱梁结构1设置在大挑臂结构2的一侧，钢箱梁结构1用于承载铁路载荷，大挑臂结构2用于承载公路载荷。
钢箱梁结构1为箱形结构，钢箱梁结构1包括固定连接的钢箱梁顶板11、钢箱梁腹板及底板12；钢箱梁结构1的纵向切面轮廓呈水滴形，该轮廓由钢箱梁顶板11、钢箱梁腹板及底板12围成。
大挑臂结构2由变高度的横梁和若干纵梁22焊接而成，大挑臂结构2的底部呈弧形；大挑臂结构2的横梁与钢箱梁腹板及底板12固定。
横梁包括横梁顶板211、横梁腹板212和横梁底板213，纵梁22包括纵梁顶板、纵梁腹板和纵梁底板；横梁与纵梁22固定连接。
钢箱梁结构1的内部沿纵向间隔设有若干横隔板，横隔板等距设置；横梁沿纵向与横隔板等间距对应布置。
横梁和纵梁22横断面均呈工字形，钢箱梁顶板11、钢箱梁腹板及底板12均为正交异性板。
大挑臂结构2的顶面上设有混凝土桥面板23，混凝土桥面板23通过剪力钉与纵梁顶板和横梁顶板211固定连接；钢箱梁顶板11与混凝土桥面板23的高度不同，两者之间形成错台。
钢箱梁结构1的截面扭转中心(剪心)偏心设置，且位于靠近大挑臂结构2的一侧。本发明提供的一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其中钢箱梁结构1采用水滴形的外轮廓，钢箱梁结构1与变高度的大挑臂结构2相结合；主梁的抗扭刚度由钢箱梁结构1提供，主梁的抗弯刚度由钢箱梁结构1和大挑臂结构2的纵梁22共同提供。本发明，可根据实际偏心荷载的大小确定钢箱梁结构1截面扭转中心(剪心)的合理位置，减少因铁路偏载布置产生的较大扭矩和扭转角。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)抗扭刚度由单侧非对称布置的钢箱梁结构提供，钢箱梁结构的轮廓呈水滴形，通过合理确定钢箱梁结构的截面扭转中心(剪心)的位置，可减小偏载作用下主梁结构的扭矩及扭转角，实现以较小的梁重提供较大的抗扭刚度的目的；
(2)铁路、公路桥面分别位于结构的两侧，二者之间通过错台形成天然屏障，可有效提高采用公铁合建平层布置方案结构的行车安全性；
(3)本发明构造简单，与现有技术相比，具有结构紧凑、安装方便，可广泛应用于具有偏载的公铁合建平层设计方案的桥梁结构中。
说明：上述横向是指水平方向，纵向指顺桥轴线方向。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其特征在于，包括：
钢箱梁结构，包括固定连接的钢箱梁顶板、钢箱梁腹板和钢箱梁底板，所述钢箱梁结构为箱形结构，且其纵切面轮廓呈水滴形；
大挑臂结构，其底部呈弧形，由若干纵梁和变高度的横梁焊接而成，且位于其一侧的所述横梁与所述钢箱梁腹板固定连接，所述钢箱梁结构的截面扭转中心偏心设置，且位于靠近所述大挑臂结构的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其特征在于，所述横梁包括固定连接的横梁顶板、横梁腹板和横梁底板，所述纵梁包括固定连接的纵梁顶板、纵梁腹板和纵梁底板，所述横梁与所述纵梁固定连接，所述横梁底板呈弧形，设置在所述大挑臂结构的底部。
3.根据权利要求1所述的一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其特征在于，所述钢箱梁结构的内部沿纵向等距间隔设有若干横隔板，所述横梁沿纵向与所述横隔板等间距对应布置，所述纵梁的横断面呈工字形。
4.根据权利要求1所述的一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其特征在于，所述钢箱梁顶板、钢箱梁腹板和钢箱梁底板均为正交异性板。
5.根据权利要求2所述的一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其特征在于，所述大挑臂结构的顶面上设有混凝土桥面板，所述混凝土桥面板通过剪力钉与所述纵梁顶板和所述横梁顶板固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种非对称大挑臂-钢箱组合结构，其特征在于，所述钢箱梁顶板与所述混凝土桥面板的高度不同，所述钢箱梁顶板与所述混凝土桥面板之间形成错台。
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