CN110067186B - 一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁 - Google Patents

一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁，包括混凝土顶板、钢管加劲腹板、钢底板、横撑结构和上翼缘板，两侧的钢管加劲腹板的下缘与钢底板焊接，上缘焊接有上翼缘板，钢管加劲腹板、钢底板和上翼缘板焊接成槽型钢结构；上翼缘板的顶部通过连接件与混凝土顶板连接，钢管加劲腹板、钢底板、上翼缘板和混凝土顶板组成箱梁结构，多个横撑结构布置于箱梁的支点以及箱梁中部。本发明的目的是提供一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁，可减小钢腹板以及上翼缘板纵向刚度，提高预应力效率，同时协调混凝土顶板与钢结构变形协调能力，减小温度、混凝土收缩徐变产生的次内力。

Description

一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁。
背景技术
槽型钢箱组合梁又称开口钢箱组合梁，是由钢筋混凝土顶板、平钢底板和平钢腹板三部分组成，如图1所示，其优点是抗扭抗弯刚度大，自重轻，抗震性能好等优点，施工时可利用槽型钢箱先行假设然后进行桥面板施工，在工程中具有广泛应用。但是，槽型钢箱组合梁也存在诸多问题：
1、平板钢腹板纵向刚度大，张拉混凝土顶板纵向预应力时，平板钢腹板会损失本应施加在混凝土顶板中的纵向预应力，预应力效率低，浪费材料。
2、为防止钢板屈曲必须在平钢腹板上焊接大量纵横向加劲肋，焊缝多，加工复杂。
3、槽型钢箱先行架设时，由于是开口截面，很容易发生整体或局部失稳，需要设置很多临时支撑钢构件，待混凝土顶板安装好后，再拆除临时构件，施工程序多，施工过程中容易发生安全事故。
4、槽型钢箱钢腹板一般采用带上翼缘板的连接件与混凝土顶板进行连接，混凝土顶板由于受温度、收缩徐变影响使得其与钢结构的变形不一致，产生次内力，导致钢混结合处的混凝土容易开裂，影响结构安全和耐久性。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁，以解决上述现有技术存在的问题，可减小钢腹板以及上翼缘板纵向刚度，提高预应力效率，同时协调混凝土顶板与钢结构变形协调能力，减小温度、混凝土收缩徐变产生的次内力。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁，包括混凝土顶板、钢管加劲腹板、钢底板、横撑结构和上翼缘板，两侧的所述钢管加劲腹板的下缘与所述钢底板焊接，上缘焊接有所述上翼缘板，所述钢管加劲腹板、钢底板和上翼缘板焊接成槽型钢结构；所述上翼缘板的顶部通过连接件与所述混凝土顶板连接，所述钢管加劲腹板、钢底板、上翼缘板和混凝土顶板组成箱梁结构，多个所述横撑结构布置于箱梁的支点以及箱梁中部。
进一步地，所述钢管加劲腹板由多个钢管和多块平钢板间隔焊接而成，多个所述钢管采用圆钢管和方钢管中的任意一种或两种形式的钢管布置。
进一步地，采用方钢管时，钢管与平钢板的焊接部位为钢管直边中间或者钢管弯折角点。
进一步地，多个所述钢管的纵桥向间距为2-6m，圆钢管直径或方钢管的边长为10-30cm，钢管壁厚为6-20mm。
进一步地，所述混凝土顶板内布置有预应力束。
进一步地，所述横撑结构包括一根水平钢管和两根斜杆，所述水平钢管的两端连接设置在两侧的所述上翼缘板上，两根所述斜杆的顶部与所述水平钢管的中心焊接，底部焊接在所述钢管加劲腹板下缘。
进一步地，所述水平钢管采用方钢管或圆钢管，所述斜杆采用钢管、角钢或槽钢。
进一步地，所述钢底板上均布设置有钢底板加劲肋，所述钢管加劲腹板的平钢板上设置有钢腹板竖向加劲肋。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)钢管加劲腹板以及横撑结构均是利用钢管易压缩变形的特点，可减小钢腹板以及上翼缘板纵向刚度，提高预应力效率，同时协调混凝土顶板与钢结构变形协调能力，减小温度、混凝土收缩徐变产生的次内力。
(2)横撑结构与钢管加劲腹板以及钢底板形成闭合的框架结构，使得槽型钢结构整体性好，刚度大，增加槽型钢结构在施工过程中的整体稳定性，减少施工临时构件的数量，节约材料，简化施工步骤，缩短施工时间。
(3)钢管加劲腹板面外刚度大，不需要焊接大量纵横向加劲肋构造便可满足腹板稳定性要求，构造简洁，施工方便。
(4)本发明合理地将钢、混凝土两种不同材料结合起来，提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率。
(5)本发明槽型钢结构可直接在工厂焊接制成，加工方便，混凝土顶板可采用现浇或预制构件，便于现场施工，同时箱梁立面造型美观。
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为传统槽型钢箱组合梁横断面示意图；
图2为钢管加劲腹板钢混组合箱梁横断面示意图；
图3为钢管加劲腹板钢混组合箱梁侧立面示意图；
图4为槽型钢结构三维构造示意图；
图5a、5b和5c为钢管加劲腹板构造示意图；
其中，1、混凝土顶板；2、钢底板；201、钢底板加劲肋；3、平板钢腹板；301、钢腹板竖向加劲肋；302、钢腹板水平加劲肋；4、上翼缘板；5、预应力束；6、连接件；7、传统槽型组合箱梁横撑；8、钢管加劲腹板；801、圆钢管；802、方钢管；9、横撑结构；901、水平钢管；902、斜杆。
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钢管加劲腹板钢混组合箱梁，以解决上述现有技术存在的问题，可减小钢腹板以及上翼缘板纵向刚度，提高预应力效率，同时协调混凝土顶板与钢结构变形协调能力，减小温度、混凝土收缩徐变产生的次内力。
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。
请参考图1-5，其中，图1为传统槽型钢箱组合梁横断面示意图；图2为钢管加劲腹板钢混组合箱梁横断面示意图；图3为钢管加劲腹板钢混组合箱梁侧立面示意图；图4为槽型钢结构三维构造示意图；图5a、5b和5c为钢管加劲腹板构造示意图。
如图2-5所示，本发明提供一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁，主要由混凝土顶板1、钢底板2、钢管加劲腹板8、横撑结构9、上翼缘板4、预应力束5和连接件6组成。
结合图2所示，钢管加劲腹板8与钢底板2、上翼缘板4焊接成槽型钢结构，然后通过连接件6与混凝土顶板1相连形成箱梁结构，预应力束5布置于混凝土顶板1内。
横撑结构9由一根水平钢管901和两根斜杆902组成，布置于箱梁的支点以及箱梁中部。横撑水平钢管901可采用方钢管或者圆形钢管，其中心与上翼缘板4对齐连接，同时与钢管加劲腹板8中的钢管进行连接，横撑结构9与钢管加劲腹板8以及钢底板2形成闭合的框架结构，刚度大，增加箱梁在施工过程中以及成桥后结构的整体稳定性。斜杆902可采用钢管、角钢或槽钢。
钢管加劲腹板8由多个钢管和多块平钢板(平板钢腹板3)间隔焊接而成，平钢板上设置有钢腹板竖向加劲肋301和钢腹板水平加劲肋302。钢管可以采用圆钢管801或方钢管802或圆钢管801与方钢管802混合体系。方钢管802与平钢板的焊接部位可为钢管802直边或钢管802弯折角点。钢管加劲腹板8中钢管纵桥向间距一般可取2～6m，圆钢管801直径或方钢管802边长一般可取10cm～30cm，钢管壁厚一般可取6～20mm。
本发明钢管加劲腹板钢混组合箱梁施工时，主要步骤如下：
第一步，钢构件加工，在工厂里加工圆钢管801或方钢管802、钢底板2、横撑水平钢管901和两根斜杆902、上翼缘板4等钢构件。
第二步，钢结构模块组装，将一根水平钢管901和两根斜杆902组成横撑结构9，将多个钢管(圆钢管801或方钢管802或圆钢管801与方钢管802混合体系)和多块平钢板间隔焊接成钢管加劲腹板8，将连接件6焊接在上翼缘板4上，连接件6可采用焊钉、开孔板、槽钢、角钢等连接件，钢底板2根据稳定需要焊接钢底板加劲肋201，上翼缘板4连同连接件6焊接在钢管加劲腹板8上。
第三步，在胎架上进行箱梁钢结构组装，铺设好钢底板2，然后定位钢管加劲腹板8和横撑结构9，对应位置进行焊接成槽型钢结构。
第四步，混凝土顶板1模板安装，钢筋绑扎，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后张拉预应力5，与槽型钢结构形成钢管加劲腹板钢混组合箱梁。
上述实施例仅是本发明的一个具体示例，本发明在所附权利要求书的范围内可以有多种替代方案。上述实施例中箱梁中间增加一片或多片钢管加劲腹板8可形成单箱多室箱梁；上述实施例可应用于简支梁或者多跨连续梁或连续钢构桥的某一跨；上述实施例中钢管加劲腹板8可以是变高度的，形成变梁高钢管加劲腹板组合箱梁；上述实施例中混凝土顶板1可采用预制结构。
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 (6)

1.一种钢管加劲腹板钢混组合箱梁，其特征在于：包括混凝土顶板、钢管加劲腹板、钢底板、横撑结构和上翼缘板，两侧的所述钢管加劲腹板的下缘与所述钢底板焊接，上缘焊接有所述上翼缘板，所述钢管加劲腹板、钢底板和上翼缘板焊接成槽型钢结构；所述上翼缘板的顶部通过连接件与所述混凝土顶板连接，所述钢管加劲腹板、钢底板、上翼缘板和混凝土顶板组成箱梁结构，多个所述横撑结构布置于箱梁的支点以及箱梁中部；所述钢管加劲腹板由多个钢管和多块平钢板间隔焊接而成，多个所述钢管采用圆钢管和方钢管中的任意一种或两种形式的钢管布置；所述横撑结构包括一根水平钢管和两根斜杆，所述水平钢管的两端连接设置在两侧的所述上翼缘板上，两根所述斜杆的顶部与所述水平钢管的中心焊接，底部焊接在所述钢管加劲腹板下缘。
2.根据权利要求1所述的钢管加劲腹板钢混组合箱梁，其特征在于：采用方钢管时，钢管与平钢板的焊接部位为钢管直边中间或者钢管弯折角点。
3.根据权利要求1所述的钢管加劲腹板钢混组合箱梁，其特征在于：多个所述钢管的纵桥向间距为2-6m，圆钢管直径或方钢管的边长为10-30cm，钢管壁厚为6-20mm。
4.根据权利要求1所述的钢管加劲腹板钢混组合箱梁，其特征在于：所述混凝土顶板内布置有预应力束。
5.根据权利要求1所述的钢管加劲腹板钢混组合箱梁，其特征在于：所述水平钢管采用方钢管或圆钢管，所述斜杆采用钢管、角钢或槽钢。
6.根据权利要求1所述的钢管加劲腹板钢混组合箱梁，其特征在于：所述钢底板上均布设置有钢底板加劲肋，所述钢管加劲腹板的平钢板上设置有钢腹板竖向加劲肋。
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