CN110886185A - 一种带有锚固装置的箱梁及箱梁桥 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了提供一种带有锚固装置的箱梁及箱梁桥,包括箱梁基体,所述箱梁基体的空腔内设有混凝土块,所述混凝土块的底面和侧面分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述箱梁基体的外表面对应混凝土块的位置设有L形连接板,所述连接板的两端分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述连接板配合有紧固件,所述紧固件依次穿过连接板、箱梁基体和混凝土块将三者固连,所述连接板远离箱梁基体底板的一面上固定有承压板,所述承压板通过钢梁连接有斜拉索,所述斜拉索远离钢梁的一端用于连接桥塔,优化了斜拉体系加固箱梁桥中的锚固装置,斜拉加固体系中的锚固装置使植筋数量更少,锚固性能可靠,使其能够保持体系转变后箱梁混凝土的良好压应力状态。
Description
技术领域
本申请涉及一种带有锚固装置的箱梁及箱梁桥。
背景技术
国内外预应力混凝土连续箱梁桥普遍存在下挠和箱梁开裂问题,传统加固方法仅延缓桥梁病害的发生,未从根本上解决问题。
目前,本领域多采用一种斜拉索体系对箱梁桥进行加固,该体系能有效解决主梁跨中下挠和抗剪承载力不足。加固体系的传力构造为通过张拉箱梁两侧新增斜拉索,将索力传递给新增钢箱梁,新增钢箱梁通过与箱梁底板的锚固连接装置传递给主梁;主梁锚固连接装置的锚固可靠性及体系转换后控制箱梁应力增量是衡量加固效果的关键技术问题。
发明人发现,锚固连接装置的锚固性能可通过增加植筋数量来提高接触面的抗剪能力,确保主梁与锚固连接装置锚固的可靠连接,同时密集植筋方式会引起箱梁锚固区的结构安全问题及增加改造工程的成本;针对此类问题,还有一种“斜拉索加固体系的锚固转换装置”虽能在确保锚固可靠的前提下大量缩减植筋数量,但其转换装置中的“锯齿形结构”对连接板的加工工艺要求较高;另外,对于薄壁箱梁来说,箱梁底板与腹板连接处承受新增钢箱梁传递的压力,极易造成箱梁局部混凝土开裂,因此优化锚固装置是有必要的;实桥试验表明,张拉施工使长索间箱梁顶板和短索至墩根间底板的压应力减小,体系转换后短索至墩根间底板压应力降低会长期存在,难以满足施工简单、锚固性能可靠及箱梁保持良好的压应力状态的需求。
发明内容
本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷,提供一种带有锚固装置的箱梁及箱梁桥,其优化了斜拉体系加固箱梁桥中的锚固装置,斜拉加固体系中的锚固装置使植筋数量更少,锚固性能更可靠,使其能够保持体系转变后箱梁混凝土的良好压应力状态。
本申请的第一目的是提供一种带有锚固装置的箱梁,采用以下技术方案:
包括箱梁基体,所述箱梁基体的空腔内设有混凝土块,所述混凝土块的底面和侧面分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述箱梁基体的外表面对应混凝土块的位置设有L形连接板,所述连接板的两端分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述连接板配合有紧固件,所述紧固件依次穿过连接板、箱梁基体和混凝土块将三者固连,所述连接板远离箱梁基体底板的一面上固定有承压板,所述承压板通过钢梁连接有斜拉索,所述斜拉索远离钢梁的一端用于连接桥塔。
进一步地,所述混凝土块成对设置,分别设置在箱梁基体空腔底面的两侧,所述连接板成对设置,分别设置在箱梁基体外部底面的两侧。
进一步地,所述箱梁基体空腔内对应混凝土块的位置埋设有剪力钉,所述剪力钉末端固定在混凝土块内部,用于将混凝土块固定在箱梁基体上。
进一步地,所述连接板与箱梁基体之间配合有L形垫板,所述垫板的两侧分别贴合连接板和箱梁基体。
进一步地,所述连接板包括端部连接的第一板和第二板,所述第一板和第二板垂直设置,所述第一板对应垫板第一部分配合箱梁基体的腹板,所述第二板对应垫板的第二部分配合箱梁基体的底板。
进一步地,所述紧固件有两组,每组有多个紧固件,一组从连接板侧面依次穿过第一板、垫板、腹板和混凝土块,另一组从连接板底面依次穿过第二板、垫板、底板和混凝土块,两组紧固件将混凝土块、连接板、箱梁基体共同固定。
进一步地,所述混凝土块远离箱梁基体底板的一面上设有第三板,所述混凝土块远离箱梁基体腹板的一面上设有第四板,所述第三板和第四板配合紧固件辅助固定混凝土块;
优选的,所述紧固件选用螺栓,所述连接板、垫板、第三板和第四板上设有配合紧固件的螺纹孔结构,用于施加预紧力。
进一步地,所述承压板有多个,相互平行布置在连接板底面上,同一连接板对应的承压板末端均连接同一个钢梁,所述钢梁与连接板平行。
进一步地,所述箱梁基体内部空腔的顶面上和箱梁基体底板的外表上粘贴有碳纤维布。
本申请的第二发明目的是提供一种箱梁桥,包括以下技术方案:
所述箱梁桥在建造时使用如上所述的带有锚固装置的箱梁。
与现有技术相比,本申请具有的优点和积极效果是:
(1)通过剪力钉连接新旧混凝土,采用少量且带有预紧力的精轧螺纹钢螺栓将L形连接板、新增混凝土块与混凝土箱梁三者固结,不仅能增强箱梁局部混凝土的整体稳定性,同时在索力作用下L形连接板与L形垫板间静摩擦力增大,提升锚固装置与主梁的锚固性能;
(2)粘贴于每跨长索间箱梁顶板内表面及短索至墩间箱梁底板外表面的碳纤维布能有效降低混凝土开裂风险,加固方法更科学合理;
(3)采用箱梁空腔内部混凝土块和外部连接板配合形成的锚固点结构,能够将其牵拉的应力分散,避免应力集中引起箱梁局部混凝土开裂的问题,保证箱梁结构的稳定性;
(4)优化了斜拉体系中箱梁桥的锚固装置,从而使体系转变后的箱梁混凝土能够获得良好的压应力状态。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本申请实施例1中箱梁桥结构的示意图;
图2为图1中A-A截面断面图;
图3为本申请实施例1中长斜拉索配合锚固装置的侧视图;
图4为本申请实施例1中混凝土块与支撑板配合的结构示意图;
图5为本申请实施例1中碳纤维布的布置示意图;
图6为图1中B-B的断面图;
图7为本申请实施例1中短斜拉索配合额锚固结构的侧视图;
图8为本申请实施例1中混凝土块配合箱梁、连接板的结构示意图。
其中,1、锚固区;2、桥塔;3、碳纤维布;4、碳纤维布;5、竖向预应力筋;6、竖向预应力筋锚固端;7、纵向预应力筋;8、钢梁;9、第一斜拉索;10、第三板;11、第四板;12、横向螺栓;13、竖向螺栓;14、承压板;15、连接板;16、垫板;17、第一粘钢胶层;18、第二粘钢胶层;19、剪力钉;20、混凝土块;21、钢梁;22、第二斜拉索;23、第三板;24、第四板;25、横向螺栓;26、竖向螺栓;27、承压板;28、连接板;29、垫板;30、第一粘钢胶层;31、第二粘钢胶层;32、剪力钉;33、混凝土块。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步地说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合;
为了方便叙述,本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样,仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致,并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
正如背景技术中所介绍的,现有技术中张拉施工使长索间箱梁顶板和短索至墩根间底板的压应力减小,体系转换后短索至墩根间底板压应力降低会长期存在,难以满足施工简单、锚固性能可靠及箱梁保持良好的压应力状态的需求,针对上述技术问题,本申请提出了一种带有锚固装置的箱梁及箱梁桥。
实施例1
本申请的一种典型的实施方式中,如图1-图8所示,提出了一种使用带有锚固装置箱梁的箱梁桥。
箱梁桥包括竖直布置的桥塔2和水平搭接在桥塔上的箱梁基体,形成如图1所示的对称结构,所述箱梁基体上布置有锚固装置,箱梁基体与桥塔之间张拉有斜拉索,每段箱梁上布置有多个锚固装置,相应的张拉有多根斜拉索,在本实施例中,塔桥一侧的箱梁基体上安装有四个锚固装置,成对设置分为两组,一组靠近桥塔,张拉斜拉索后形成较短的第二斜拉索,另一组较为远离桥塔,张拉斜拉索后形成较长的第一斜拉索,第一斜拉索和第二斜拉索共同对箱梁基体进行牵拉,使箱梁基体保持稳定。
所述箱梁基体的空腔内设有混凝土块,所述混凝土块的底面和侧面分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述箱梁基体的外表面对应混凝土块的位置设有L形连接板,所述连接板的两端分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述连接板配合有紧固件,所述紧固件依次穿过连接板、箱梁基体和混凝土块将三者固连,所述连接板远离箱梁基体底板的一面上固定有承压板,承压板上连接有钢梁,钢梁连接有斜拉索,所述斜拉索远离钢梁的一端连接桥塔。
所述的钢梁位于锚固区1箱梁基体的下部,对应斜拉索,钢梁的两端各连接一根斜拉索,通过四块承压板与混凝土箱梁底部的L形连接板连接,每个L形连接板上各安装有两块承压板;形成对箱梁基体的支承结构。
通过剪力钉连接新旧混凝土,采用少量且带有预紧力的精轧螺纹钢螺栓将L形连接板、新增混凝土块与混凝土箱梁三者固结,不仅能增强箱梁局部混凝土的整体稳定性,同时在索力作用下L形连接板与L形垫板间静摩擦力增大,提升锚固装置与主梁的锚固性能。
进一步的,如图2所示,对于第一斜拉索对应的A-A截面处,为了满足箱梁基体下方的支承结构,所述混凝土块成对设置,分别设置在箱梁基体空腔底面的两侧,所述连接板成对设置,分别设置在箱梁基体外部底面的两侧;
所述箱梁基体空腔内对应混凝土块的位置埋设有剪力钉,所述剪力钉末端固定在混凝土块内部,用于将混凝土块固定在箱梁基体上。
如图4所示,所述剪力钉19为一端带有弯钩的,形状为“J”或者“L”的锚固装置,其中带有弯钩的一端埋入混凝土块20内部,无弯钩的一端埋入混凝土箱梁基体内,使混凝土块20紧密固定在混凝土箱梁基体上,避免了新旧混凝土粘接不牢的缺点,可以理解的是,剪力钉19安装过程中避开混凝土箱梁中的纵向预应力筋以及竖向预应力筋。
进一步地,所述连接板与箱梁基体之间配合有L形垫板,所述垫板的两侧分别贴合连接板和箱梁基体;
所述连接板包括端部连接的第一板和第二板,所述第一板和第二板垂直设置,所述第一板对应垫板第一部分配合箱梁基体的腹板,所述第二板对应垫板的第二部分配合箱梁基体的底板;
所述紧固件有两组,每组有多个紧固件,一组从连接板侧面依次穿过第一板、垫板、腹板和混凝土块,另一组从连接板底面依次穿过第二板、垫板、底板和混凝土块,两组紧固件将混凝土块、连接板、箱梁基体共同固定;
所述混凝土块远离箱梁基体底板的一面上设有第三板,所述混凝土块远离箱梁基体腹板的一面上设有第四板,所述第三板和第四板配合紧固件辅助固定混凝土块。
其中,所述L形连接板15以及L形垫板16均为截面是“L”形的钢板,L形垫板16通过粘钢胶形成的第一粘钢胶层17与混凝土箱梁基体外壁粘接;L形连接板15通过紧固件与L形垫板16以及混凝土块20连接,锚固在混凝土箱梁基体上,如图2所示。
如图3所示,所述承压板14为“不规则四边形”形状的钢板。如图2所示,混凝土箱梁基体对应的每个L型连接板上设有两块承压板;其上表面与混凝土箱梁底部平行并通过焊接连接在连接板上,下表面与钢梁8焊接。
所述混凝土块20为长方体形状,位于锚固区混凝土箱梁基体空腔内部,第三板和第四板均为钢板结构,第三板10水平布置通过粘钢胶形成的第二粘钢胶层粘接在混凝土块上表面,第四板11竖直布置通过粘钢胶形成的第二粘钢胶层粘接在混凝土块侧表面,混凝土块20通过剪力钉19与混凝土箱梁基体固定在一起,混凝土块增加了锚固体积,分散了紧固件对混凝土箱梁基体的剪应力,避免混凝土箱梁基体的局部破坏,锚固更可靠。
所述的紧固件为精轧螺纹钢螺栓,其中,包括横向螺栓和竖向螺栓,其将L形连接板15、L形钢垫板16以及混凝土块20共同铆接在混凝土箱梁基体上,增强了箱梁局部混凝土的整体稳定性。横向螺栓12横穿桥梁混凝土箱梁的侧壁,钻眼成孔时避开混凝土箱梁的竖向预应力筋5,所述竖向预应力筋顶端连接预设在箱梁基体顶面的竖向预应力筋锚固端6;竖向螺栓13横穿桥梁混凝土箱梁底部,钻眼成孔时避开混凝土箱梁的纵向预应力筋7。
所述第三板10和第四板11为规则的且具有一定厚度的长方体钢板,在新增混凝土表面与固定螺母或螺栓端头间粘贴钢板的目的是为了增大螺栓紧固时的受力面积,使压应力能够均匀分布,避免新增混凝土块20的局部受压严重。
采用箱梁空腔内部混凝土块和外部连接板配合形成的锚固点结构,能够将其牵拉的应力分散,避免应力集中引起箱梁局部混凝土开裂的问题,保证箱梁结构的稳定性。
同样的,对于图1中B-B处截面得到的图6和图8中,第二斜拉索对应的锚固区域结构布置与上述第一斜拉索对应的锚固区域结构布置相同:
另一钢梁21对应布置在箱梁基体的下方位置,钢梁21的两端连接有第二斜拉索22,对应钢梁21的上方设有第二组锚固装置,其中混凝土块33布置在箱梁基体空腔的内部,L形连接板28对应混凝土块33布置在箱梁外壁上,且连接板28与箱梁基体外壁之间设有L形垫板29,混凝土块33的顶面设有第三板23,侧面设有第四板24,横向螺栓25依次穿过连接板28、垫板29、箱梁基体、混凝土块33和第四板24,形成固定结构,竖向螺栓26依次穿过连接板28、垫板29、箱梁基体、混凝土块33和第三板23,形成固定结构;
连接板的下方布置有承压板27,所述承压板27连接钢梁21,混凝土块33通过剪力钉32固定连接在箱梁基体上,共同配合形成锚固结构。
其中,垫板29通过粘钢胶形成的第一粘钢胶层30与混凝土箱梁基体外壁粘接;第三板23水平布置通过粘钢胶形成的第二粘钢胶层31粘接在混凝土块33上表面,第四板24竖直布置通过粘钢胶形成的第二粘钢胶层31粘接在混凝土块33侧表面。
所述箱梁基体上粘贴有碳纤维布,所述碳纤维布粘贴于每跨长斜拉索间箱梁顶板内表面和短斜拉索索至墩间混凝土箱梁底板外表面,后者所在区域的压应力储备较大,优选得是前者所在的区域。
粘贴于每跨长索间箱梁顶板内表面及短索至墩间箱梁底板外表面的碳纤维布能有效降低混凝土开裂风险,形成符合加固,加固方法更科学合理。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有锚固装置的箱梁,其特征在于,包括箱梁基体,所述箱梁基体的空腔内设有混凝土块,所述混凝土块的底面和侧面分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述箱梁基体的外表面对应混凝土块的位置设有L形连接板,所述连接板的两端分别贴合连接箱梁基体的底板和腹板,所述连接板配合有紧固件,所述紧固件依次穿过连接板、箱梁基体和混凝土块将三者固连,所述连接板远离箱梁基体底板的一面上固定有承压板,所述承压板通过钢梁连接有斜拉索,所述斜拉索远离钢梁的一端用于连接桥塔。
2.如权利要求1所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述混凝土块成对设置,分别设置在箱梁基体空腔底面的两侧,所述连接板成对设置,分别设置在箱梁基体外部底面的两侧。
3.如权利要求1所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述箱梁基体空腔内对应混凝土块的位置埋设有剪力钉,所述剪力钉末端固定在混凝土块内部,用于将混凝土块固定在箱梁基体上。
4.如权利要求1所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述连接板与箱梁基体之间配合有L形垫板,所述垫板的两侧分别贴合连接板和箱梁基体。
5.如权利要求4所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述连接板包括端部连接的第一板和第二板,所述第一板和第二板垂直设置,所述第一板对应垫板第一部分配合箱梁基体的腹板,所述第二板对应垫板的第二部分配合箱梁基体的底板。
6.如权利要求5所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述紧固件有两组,每组有多个紧固件,一组从连接板侧面依次穿过第一板、垫板、腹板和混凝土块,另一组从连接板底面依次穿过第二板、垫板、底板和混凝土块,两组紧固件将混凝土块、连接板、箱梁基体共同固定。
7.如权利要求6所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述混凝土块远离箱梁基体底板的一面上设有第三板,所述混凝土块远离箱梁基体腹板的一面上设有第四板,所述第三板和第四板配合紧固件辅助固定混凝土块。
8.如权利要求1所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述承压板有多个,相互平行布置在连接板底面上,同一连接板对应的承压板末端均连接同一个钢梁,所述钢梁与连接板平行。
9.如权利要求1所述的带有锚固装置的箱梁,其特征在于,所述箱梁基体内部空腔的顶面上和箱梁基体底板的外表上粘贴有碳纤维布。
10.一种箱梁桥,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的带有锚固装置的箱梁。
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