CN110055871A - 全装配式b-g连接钢-砼组合梁桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全装配式B‑G连接钢‑砼组合梁桥，包括钢梁和预制砼桥道板，预制砼桥道板通过抗剪结构和抗拔结构连接于钢梁上部，抗剪结构由设置于钢梁上顶面和预制砼桥道板之间的剪力槽和嵌合在剪力槽内的剪力凸条构成，抗拔结构由可装配式紧固连接于钢梁和预制砼桥道板之间的抗拔螺栓构成，本发明将承担抗剪和抗拔双重功能的常规剪力键，改变为分别由剪力槽抗剪、由螺栓抗拔两种单一功能连接件的组合，明显简化了分块预制桥道板和钢梁节段及其连接构造，实现更优质、更高效、更经济、更环保地全装配式组合桥梁建造方法，并实现了便于检查(无隐蔽性工程)、方便维修、可以更换的建桥时追求的运营维护目标，保证桥梁的建造方便，使用安全。

Description

全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥

技术领域

本发明属于建筑结构和桥梁工程领域，特别涉及一种全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥。

背景技术

钢-混凝土组合结构在材料强度的发挥、施工简便快捷、结构性能可靠、能耗较低等方面均具有明显的优良，因而越来越成为桥梁结构的发展趋势；由于钢结构与混凝土桥道板材质及特性具有不同，因而二者之间如何简便快捷联结并使其长期性能可靠，则是工程界一直都在探索解决的问题。

现有技术中，钢梁与混凝土桥道板的连接构造分为两大类，一类是在钢梁结合面上沿纵向设置剪力键，通过现浇混凝土桥道板形成钢-混凝土组合桥梁结构，优点是结合性能较好，缺陷是现场工作量太大；另一类是分块预制设有预留剪力连接孔的混凝土桥道板，并在钢梁结合面对应于预留剪力连接孔位置设置集束剪力键，待分块预制桥道板安装就位后，通过现浇分块预制桥道板的纵横向接缝和预留孔内的混凝土，使预制桥道板通过剪力键与钢梁联结形成钢-混凝土组合桥梁结构，优点是现场工作量相对较小，问题是现场浇筑的纵横向接缝和预留孔内的混凝土质量及长期性能较难保证。

上述两种方法的实质都必须是利用现场浇筑混凝土来形成钢-混凝土组合桥梁结构。因而工艺复杂、施工期长，现浇混凝土质量的不定性将导致结构长期可靠性隐患；在常规装配式钢-混凝土组合梁中，现浇结合区混凝土起着保证桥道板通过剪力键与钢梁联结为整体的关键传力作用，可能存在两方面的问题隐患：一是现浇结合区混凝土的剪力键和钢筋构造复杂，难于保证区域混凝土的密实性；二是后浇结合区混凝土的差异收缩问题致使结合截面存在原始微缺陷，在长期冲击、疲劳荷载作用下微缺陷逐渐发展为宏观裂缝而使其传力性能逐步退化，致使桥梁存在难以检查和维修的安全隐患；三是不符合无现浇混凝土的全装配式和便于后期更换桥道板部件的桥梁制造理念。

装配式组合桥梁的发展理念是桥梁部件在工厂制造，最大限度减少现场工作量，以追求优质、高效、经济、环保地装配式组合桥梁建造方法；国外已有工程实践表明混凝土桥道板属于易损部件，在桥梁运营数年后具有更换部分桥道板的需求，因此可检、可维、可换(即便于检查(无隐蔽性工程)、方便维修、可以更换)也是桥梁建造必需综合考虑的因素。

为解决上述问题，出现了名称为PCSS剪力联结构造的中国专利(ZL201310130786.4)，公开了一种钢-混凝土组合结构，采用在预制砼桥道板肋侧预埋剪力传递钢板，在钢梁上安装预制桥道板就位，并按设计要求对混凝土桥道板施加纵向预应力，再将预制砼桥道板肋侧的预埋剪力传递钢板与钢梁顶面形成的纵缝进行焊接联结形成钢-混凝土组合梁，实现了无需现浇联结混凝土的全装配式钢-混凝土组合梁桥施工，并克服了常规钢-混凝土组合连续梁桥中对混凝土桥道板施加预应力的有效性差的问题。该专利将常规装配式组合梁现场浇筑结合区混凝土转化为现场焊接桥道板肋侧的预埋剪力传递钢板与钢梁顶面的纵向接缝来实现两者结合，在实际桥梁建设中仍然存在现场焊接工作量大，且现场焊接质量难以保证的问题，同时PCSS剪力联结构造对实现后期桥道板部件的可更换性也有较大的难度。

因此，需要一种使预制混凝土板与钢结构形成钢砼组合桥梁的联结构造，钢砼组合连接结构简洁，传力清晰，利于检查和维护；可明显简化施工工艺，缩短施工周期；避免使用现场焊接或现浇结合区混凝土；并可方便实施后期必要条件下桥道板部件的可更换性；保证桥梁的建造方便，使用安全，维护简易并具有显著的技术、经济和社会综合效益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，钢砼组合连接结构简洁，传力清晰，利于检查和维护；可明显简化施工工艺，缩短施工周期；避免使用现场焊接或现浇结合区混凝土；并可方便实施后期必要条件下桥道板部件的可更换性；保证桥梁的建造方便，使用安全，维护简易并具有显著的技术、经济和社会综合效益。

本发明的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，包括钢梁和预制砼桥道板，所述预制砼桥道板通过抗剪结构和抗拔结构连接于钢梁上部，所述抗剪结构由设置于钢梁上顶面和预制砼桥道板之间的剪力槽和嵌合在剪力槽内的剪力凸条构成，所述剪力槽和剪力凸条均为沿横向走向的结构；抗拔结构由可装配式将钢梁和预制砼桥道板竖向紧固连接的抗拔螺栓构成。

进一步，所述剪力槽为设置于预制砼桥道板底面沿横向延伸的条形槽且为多个沿纵向并列，所述剪力凸条为设置于钢梁上顶面与剪力槽配合的条形凸起。

进一步，所述抗拔螺栓预埋于预制砼桥道板且向下延伸并穿过所述钢梁的顶板对应设置的连接孔形成固定连接。

进一步，所述钢梁由沿横向并列的多个工字钢梁组成，所述预制砼桥道板与工字钢梁的上翼板对应形成支撑纵肋，所述剪力槽设置于支撑纵肋的底面。

进一步，所述剪力凸条由固定于工字钢梁上翼板顶面的钢条形成。

进一步，所述预制砼桥道板由预制砼桥道板节段沿纵向拼接形成，所述相邻预制砼桥道板节段之间通过纵向螺栓装配连接。

进一步，所述预制砼桥道板节段的纵向两端向下形成端部增强横肋，所述相邻预制砼桥道板节段之间由穿过各自端部增强横肋的纵向螺栓装配连接。

进一步，所述工字钢梁之间具有横向联系。

进一步，所述抗拔螺栓为倒U形结构的双头螺栓，倒U形结构的抗拔螺栓上部预埋于预制砼桥道板节段的支撑纵肋处且两脚沿横向并列布置于工字钢梁腹板的两侧，向下延伸并穿过所述工字钢梁的上翼板对应设置的连接孔形成竖向固定连接。

进一步，所述预制砼桥道板节段沿每个支撑纵肋布置不少于两个倒U形抗拔螺栓；所述混凝土桥道板支撑纵肋的剪力槽底面与工字钢梁上的抗剪凸条顶面的结合界面涂有结构胶，横向相邻的所述预制混凝土桥道板的横向结合界面涂有结构胶。

本发明的有益效果是：本发明的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，将承担抗剪和抗拔双重功能的常规剪力键，改变为分别由剪力槽抗剪、由螺栓抗拔两种单一功能连接件的组合，明显简化了分块预制桥道板和钢梁节段及其连接构造，完整实现了工厂制造混凝土桥道板和钢梁节段，现场安装就位后，拧紧连接螺栓即形成钢-混凝土组合桥梁。实现了桥梁部件全工厂化制造，现场装配和机械化连接，可明确保证桥梁建造质量；避免了通过现场浇筑混凝土或现场焊接实现桥道板与钢梁的连接，显著提高了桥梁建造工效和质量保证；装配式B-G连接传力路径清晰，连接构造外观可检，有利于定期检查桥梁状况和维护；装配式B-G连接并未如常规钢-砼组合梁通过浇筑混凝土实质性地将桥道板与钢梁联结为整体，而是采用保证传力需要的契合剪力槽和螺栓方式的机械连接，在桥梁运营数年后对有必要更换的部分桥道板，可较方便地拆除和更换；本发明的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，较既有桥梁建造方法可望实现更优质、更高效、更经济、更环保地全装配式组合桥梁建造方法，并实现了便于检查(无隐蔽性工程)、方便维修、可以更换的建桥时追求的运营维护目标，保证桥梁的建造方便，使用安全，维护简易并具有显著的技术、经济和社会综合效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为图1沿A-A向剖视图；

图3为图1沿B-B向剖视图；

图4为图1沿C-C向剖视图；

图5为图1D处放大图；

图6为预制砼桥道板结构图；

图7为图6沿F向视图；

图8为图6沿E-E向剖视图且为纵向连接装配示意；

图9为本发明施工过程示意图。

具体实施方式

如图所示，本实施例采用全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，包括钢梁2和预制砼桥道板1，所述预制砼桥道板1通过抗剪结构和抗拔结构连接于钢梁上部，所述抗剪结构由设置于钢梁上顶面和预制砼桥道板之间的剪力槽和嵌合在剪力槽内的剪力凸条构成，所述剪力槽和剪力凸条均为沿横向走向的结构；抗拔结构由可装配式将钢梁和预制砼桥道板竖向紧固连接的抗拔螺栓构成；

实际使用时，剪力槽可以设置于钢梁顶面或者砼桥道板底面，当然剪力凸条对应设置于砼桥道板底面或者钢梁顶面，总体走向为横向，并不局限于直条或者直槽，具有曲线(比如总体走向为横向的波浪线)结构的槽以及条且总体走向为横向也能实现发明目的，均能达到抗剪效果；砼桥道板在全宽横向上分段预制，所述预制砼桥道板通过与钢梁适配的结合剪力槽(Groove)连接承担水平剪力，预制砼桥道板通过在其纵肋预埋竖向螺栓(Blot)穿过钢梁顶板相应孔紧固连接承担上拔力，形成抗拔螺栓B与剪力槽G分类连接的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥。

本实施例中，所述剪力槽101为设置于预制砼桥道板1底面沿横向延伸的条形槽且为多个沿纵向并列，剪力槽101一般在浇筑预制时直接成形，工艺性较好；所述剪力凸条201为设置于钢梁2上顶面与剪力槽配合的条形凸起，剪力凸条201与剪力槽101形状相适应，装配时嵌入形成配合结构，剪力凸条一般采用焊接固定于钢梁顶面，当然，也可以采用现有的固定手段，比如螺栓直至一体成型。

本实施例中，所述抗拔螺栓4预埋于预制砼桥道板1且向下延伸并穿过所述钢梁2的顶板对应设置的连接孔形成固定连接；钢梁2一般需设有与预制砼桥道板1连接的顶板，在此不再赘述；抗拔螺栓4在预制砼桥道板时直接浇筑于砼桥道板，与砼桥道板内布置的筋相配合，具有较好的受力抗拔能力。

本实施例中，所述钢梁2由沿横向并列的多个工字钢梁组成(工字钢梁的数量以及间距根据桥梁宽度以及受力要求设定，越宽则工字钢梁则越多，在此不再赘述)，所述预制砼桥道板1与工字钢梁的上翼板对应形成支撑纵肋102，所述剪力槽101设置于支撑纵肋102的底面，支撑纵肋102能够增加桥道板抗弯能力，强化支撑功能。

本实施例中，所述剪力凸条201由固定于工字钢梁上翼板顶面的钢条形成，如前所述，固定方式可采用现有的机械手段实现，比如焊接、螺栓连接或者一体成形，优选一体成形。

本实施例中，所述预制砼桥道板1由预制砼桥道板节段沿纵向拼接形成，所述相邻预制砼桥道板节段之间通过纵向螺栓5装配连接，通过纵向螺栓5连接，使得整桥更体现为装配式特征，方便制作和运输，使得工艺趋于简化，并且，相对于整体浇筑的砼桥道板来说具有更好的受力分布，可有效避免疲劳损伤。

本实施例中，所述预制砼桥道板节段的纵向两端向下形成端部增强横肋103，所述相邻预制砼桥道板节段之间由穿过各自端部增强横肋103的纵向螺栓5装配连接；端部增强横肋103即为砼桥道板的纵向两端向下凸出形成(浇筑直接形成向下的横向肋)，能后有效提高砼桥道板节段本身的抗弯矩的能力，从而提高使用寿命，并使得桥道板轻量化，同时，方便纵向螺栓的装配，如图所示，沿端部增强肋分布有多个螺栓孔104，每个螺栓孔104均设置有纵向螺栓5(根据设计的强度需要进行分布，在此不再赘述)。

本实施例中，所述工字钢梁之间具有横向联系3，横向联系3指的是在相邻的工字钢梁之间固定连接有横梁，一般的结构为根据受力设计沿纵向并列设置多个，如图所示，横梁采用工字横梁，通过焊接或者螺栓连接形成稳固的整体，增加整桥的稳固性能以及提高整桥的协调受力性能。

本实施例中，所述抗拔螺栓4为倒U形结构的双头螺栓，倒U形结构的抗拔螺栓上部预埋于预制砼桥道板节段的支撑纵肋处且两脚沿横向并列布置于工字钢梁腹板的两侧，向下延伸并穿过所述工字钢梁的上翼板对应设置的连接孔形成竖向固定连接，即螺栓两脚分别对应连接于上翼板的横向两端(位于腹板的横向两侧，受力均匀平衡)，如图所示，倒U形结构的双头螺栓的两脚穿过上翼板的连接孔，并通过螺母连接，结构简单，装配方便且稳固性较好；倒U形结构的顶部直接封闭连接，预埋浇筑于砼桥道板，结合砼桥道板内布置的钢筋，起到良好的抗拔效果(如钢筋整体位于倒U形结构内，使得螺栓无法拔出，达到较佳的抗拔效果)。

本实施例中，所述预制砼桥道板节段沿每个支撑纵肋102布置不少于两个倒U形抗拔螺栓4，如图所示，本实施例为两个，分别位于靠近支撑纵肋两端附近的位置，相对于端部增强横肋103靠近内侧，整体结构受力均匀而平衡，避免受力不均而造成的局部损伤；所述混凝土桥道板1支撑纵肋102的剪力槽101底面与工字钢梁上的抗剪凸条201顶面的结合界面涂有结构胶，横向相邻的所述预制混凝土桥道板1的横向结合界面涂有结构胶；结构胶指强度高(即压缩强度,钢-钢正拉粘接强度，抗剪强度均达到设定数值范围),能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂，在工程上较为常见，但在本发明中的上述部位使用能够增加钢砼组合梁的整体性能，对于剪力槽和剪力凸条之间能够有效缓冲冲击剪切力，达到整体抗剪能力增强的目的。

如图9所示，本发明的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥在施工过程包括以下步骤：

a.制作钢梁节段，当然，在钢梁节段的顶面形成剪力凸条；同时，预制砼桥道板节段(宽度方向分节段，纵向上分节段)，砼桥道板底面(纵向支撑肋底面)形成抗剪槽；

b.将钢梁节段运输至桥位拼装形成整跨钢梁，吊装钢梁在墩台支座就位，安装横向联系；

c.截面涂结合胶，安装预制砼桥道板节段，拧紧抗拔螺栓，并安装纵向螺栓，形成钢-砼组合梁桥。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：包括钢梁和预制砼桥道板，所述预制砼桥道板通过抗剪结构和抗拔结构连接于钢梁上部，所述抗剪结构由设置于钢梁上顶面和预制砼桥道板之间的剪力槽和嵌合在剪力槽内的剪力凸条构成，所述剪力槽和剪力凸条均为沿横向走向的结构；抗拔结构由可装配式将钢梁和预制砼桥道板竖向紧固连接的抗拔螺栓构成。

2.根据权利要求1所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述剪力槽为设置于预制砼桥道板底面沿横向延伸的条形槽且为多个沿纵向并列，所述剪力凸条为设置于钢梁上顶面与剪力槽配合的条形凸起。

3.根据权利要求1所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述抗拔螺栓预埋于预制砼桥道板且向下延伸并穿过所述钢梁的顶板对应设置的连接孔形成固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述钢梁由沿横向并列的多个工字钢梁组成，所述预制砼桥道板与工字钢梁的上翼板对应形成支撑纵肋，所述剪力槽设置于支撑纵肋的底面。

5.根据权利要求4所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述剪力凸条由固定于工字钢梁上翼板顶面的钢条形成。

6.根据权利要求1所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述预制砼桥道板由预制砼桥道板节段沿纵向拼接形成，所述相邻预制砼桥道板节段之间通过纵向螺栓装配连接。

7.根据权利要求6所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述预制砼桥道板节段的纵向两端向下形成端部增强横肋，所述相邻预制砼桥道板节段之间由穿过各自端部增强横肋的纵向螺栓装配连接。

8.根据权利要求4所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述工字钢梁之间具有横向联系。

9.根据权利要求4所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述抗拔螺栓为倒U形结构的双头螺栓，倒U形结构的抗拔螺栓上部预埋于预制砼桥道板节段的支撑纵肋处且两脚沿横向并列布置于工字钢梁腹板的两侧，向下延伸并穿过所述工字钢梁的上翼板对应设置的连接孔形成竖向固定连接。

10.根据权利要求9所述的全装配式B-G连接钢-砼组合梁桥，其特征在于：所述预制砼桥道板节段沿每个支撑纵肋布置不少于两个倒U形抗拔螺栓；所述混凝土桥道板支撑纵肋的剪力槽底面与工字钢梁上的抗剪凸条顶面的结合界面涂有结构胶，横向相邻的所述预制混凝土桥道板的横向结合界面涂有结构胶。