CN111424521A - 一种钢混梁v形支承连续刚构桥 - Google Patents

一种钢混梁v形支承连续刚构桥 Download PDF

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Abstract

本申请实施例涉及桥梁技术领域，具体地，涉及一种钢混梁V形支承连续刚构桥。该钢混梁V形支承连续刚构桥包括承台基础、桥墩、V形斜腿、混凝土梁段、钢结构梁段以及钢混结合梁段；所述桥墩立于所述承台基础的顶部，所述V形斜腿的底部固定安装于所述桥墩、且顶部支承有所述混凝土梁段，所述V形斜腿和所述混凝土梁段形成V形连续刚构体系；所述钢结构梁段位于主跨的跨中位置，并通过所述钢混结合梁段固定连接于两个相邻的所述混凝土梁段之间。该连续刚构桥具有跨中梁体截面尺寸小、重量轻和结构跨越能力大的优点。

Description

一种钢混梁V形支承连续刚构桥
技术领域
本申请涉及桥梁技术领域，具体地，涉及一种钢混梁V形支承连续刚构桥。
背景技术
高速铁路建设不可避免的需要跨越河流、山川以及各种道路，需要修建大跨度甚至超大跨度的桥梁。混凝土桥梁结构刚度大、成本低，能很好地满足高速铁路对平顺性的要求，我国高速铁路采用的大跨度梁式桥仍优先考虑混凝土桥。对高速铁路混凝土梁式桥而言，桥梁结构徐变和温度变形的控制是决定高速铁路大跨度预应力混凝土连续(梁)刚构桥是否能向大跨发展的关键，已经建成的高速铁路混凝土梁式桥主跨最大跨径不超过150m，高速铁路主跨150m～300m之间一般采用连续(梁)刚构-拱组合结构或混凝土矮塔斜拉桥，主跨大于300m一般采用斜拉桥和悬索桥。
虽然高速铁路大跨度桥梁采用混凝土梁式桥和连续(梁)刚构-拱组合结构桥梁方案的应用较为广泛，但是存在跨中梁体截面尺寸大、重量大和影响结构跨越能力的问题。
发明内容
本申请实施例中提供了一种钢混梁V形支承连续刚构桥，该连续刚构桥具有跨中梁体截面尺寸小、重量轻和结构跨越能力大的优点。
本申请实施例提供了一种钢混梁V形支承连续刚构桥，该连续刚构桥包括承台基础、桥墩、V形斜腿、混凝土梁段、钢结构梁段以及钢混结合梁段；
所述桥墩立于所述承台基础的顶部；
所述V形斜腿的底部固定安装于所述桥墩、且顶部支承有所述混凝土梁段，所述V形斜腿和所述混凝土梁段形成V形连续刚构体系；
所述钢结构梁段位于主跨的跨中位置，并通过所述钢混结合梁段固定连接于两个相邻的所述混凝土梁段之间。
优选地，所述钢混结合梁段包括钢混结合混凝土预埋段和钢混结合刚度过渡段；
所述钢混结合混凝土预埋段用于将所述钢结构梁段与所述混凝土梁段之间固定连接在一起；
所述钢混结合刚度过渡段用于实现所述混凝土梁段与所述钢结构梁段之间刚度过渡。
优选地，所述钢混结合混凝土预埋段包括连接段和焊接连接于所述连接段的预埋钢板；
所述预埋钢板预埋于所述混凝土梁段内，所述预埋钢板上开设有圆孔，所述圆孔中穿设钢筋，形成PBL剪力键(Perfobond Strip，又名开孔钢板连接件)；
所述连接段通过剪力钉和所述PBL剪力键固定连接于所述混凝土梁段的端部；
所述混凝土梁段朝向所述钢混结合梁段的端部中间的部分纵向预应力穿过所述连接段锚固于钢混结合面端承钢板。
优选地，所述连接段包括连接段顶板、连接段底板和设置于所述连接段顶板和所述连接段底板之间的连接段腹板；
所述连接段顶板、所述连接段底板以及所述连接段腹板均通过所述剪力钉和所述PBL剪力键固定连接于所述混凝土梁段；
所述预埋钢板焊接连接于所述连接段顶板和所述连接段底板之间，并与所述连接段腹板垂直设置。
优选地，所述钢混结合刚度过渡段包括沿竖直方向相对设置的变高加劲肋；
所述变高加劲肋的一端与所述钢混结合面端承钢板固定连接、且另一端与所述钢结构梁段固定连接。
优选地，沿从所述混凝土梁段朝向所述钢结构梁段的方向，所述变高加劲肋的高度逐渐减小。
优选地，所述钢结构梁段的截面形状为箱形，并包括钢梁顶板、钢梁底板、固定连接于所述钢梁顶板端部和所述钢梁底板端部的两个钢梁边腹板、以及固定连接于所述钢梁顶板中部和所述钢梁底板中部的钢梁中腹板；
所述钢梁顶板设置有顶板加强肋；
所述钢梁底板设置有底板加强肋；
所述钢梁边腹板和所述钢梁中腹板均设置有腹板加强肋。
优选地，所述混凝土梁段朝向所述钢结构梁段的端部截面形状与所述钢结构梁段的截面形状相同。
优选地，所述混凝土梁段为单箱单室或者单箱多室的预应力混凝土变高箱梁。
优选地，所述混凝土梁段包括边跨区混凝土梁段、V构区混凝土梁段和跨中区混凝土梁段。
优选地，还包括边跨桥墩，所述边跨桥墩用于支承所述边跨区混凝土梁段远离所述V构区混凝土梁段的端部。
优选地，所述V形斜腿的两个支腿之间的夹角小于等于90°。
优选地，所述承台基础、所述桥墩、所述V形斜腿以及所述混凝土梁段均通过现场浇筑制成；
所述钢混结合梁段通过挂篮对称悬臂施工工艺制成；
所述钢结构梁段采用跨中整体吊装法进行安装。
优选地，所述钢结构梁段为多段拼装结构、且横截面为等高截面或变高截面。
采用本申请实施例中提供的钢混梁V形支承连续刚构桥，具有以下有益效果：
在上述连续刚构桥中，在主跨的跨中部分采用钢结构梁段代替部分混凝土梁段，能够有效降低跨中部分梁体的重量，由于跨中部分的钢结构梁段能够降低混凝土梁段的徐变效应，能够减小截面尺寸且提高主梁的跨越能力，因此，采用上述结构的钢混梁V形支承连续刚构桥具有跨中梁体截面尺寸小、重量轻和结构跨越能力大的优点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，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。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种钢混梁V形支承连续刚构桥的结构示意图；
图2为图1中提供的混凝土梁段的横截面结构示意图；
图3为图1中提供的钢结构梁段的横截面结构示意图；
图4为图1中提供的混凝土梁段和钢结构梁段的连接结构示意图；
图5为图1中提供的钢混结合梁段的整体吊装施工结构示意图。
附图标记：
1-承台基础；2-桥墩；3-V形斜腿；4-混凝土梁段；5-钢结构梁段；6-钢混结合梁段；7-边跨桥墩；8-挂篮；51-钢梁顶板；52-钢梁底板；53-钢梁边腹板；54-钢梁中腹板；55-顶板加强肋；56-底板加强肋；57-腹板加强肋；61-预埋钢板；62-PBL剪力键；63-剪力钉；64-钢混结合面端承钢板；65-变高加劲肋。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1和图5结构所示，本申请实施例提供了一种钢混梁V形支承连续刚构桥，该连续刚构桥包括承台基础1、桥墩2、V形斜腿3、混凝土梁段4、钢结构梁段5以及钢混结合梁段6；如图1和图5结构所示，承台基础1为整个连续刚构桥的安装基础，承台基础1可以设置有两个、三个或多个，并在承台基础1之间形成一个、两个或多个主跨；在承台基础1上的顶部固定连接有桥墩2；桥墩2用于支承V形斜腿3，并固定连接于承台基础1与V形斜腿3之间；V形斜腿3也可以直接固定连接在承台基础1的顶部；在本申请实施例中，均以设置有桥墩2的钢混梁V形支承连续刚构桥为例进行说明；
V形斜腿3的底部固定安装于桥墩2的顶部、且顶部支承有混凝土梁段4，V形斜腿3和混凝土梁段4形成V形连续刚构体系；V形斜腿3、混凝土梁段4和桥墩2形成V形连续刚构体系；如图1和图5结构所示，V形斜腿3用于将混凝土梁段4支承于承台基础1或桥墩2的顶部，V形斜腿3具有呈V形设置的两个支腿，两个支腿之间的夹角小于等于90°；V形区域的高度可以根据连续刚构桥的跨度和桥位的高度灵活选择，当通航、防洪等不受限制时，可以将V形斜腿3直接固定连接于承台基础1的顶部；
钢结构梁段5位于主跨的跨中位置，并通过钢混结合梁段6固定连接于两个相邻的混凝土梁段4之间。如图1和图5结构所示，钢结构梁段5设置于连续刚构桥的主跨的跨中位置，并固定连接在相邻的混凝土梁段4之间，用于替代跨中部分的混凝土梁段4；钢结构梁段5可以为多段拼装结构，横截面可以为等高截面或变高截面。混凝土梁段4通过V形斜腿3支承于桥墩2的顶部，为连续刚构桥的主要构成部分，混凝土梁段4可以为单箱单室或者单箱多室的预应力混凝土变高箱梁，如图2结构所示的混凝土梁段4的横截面结构示意图中，混凝土梁段4为单箱两室结构。混凝土梁段4可以包括位于该连续刚构桥端部的边跨区混凝土梁段4、支承于V形斜腿3顶部的V构区混凝土梁段4和与钢结构梁段5固定连接的跨中区混凝土梁段4，混凝土梁段4采用上述结构能够有效的减小主梁的计算跨度和梁高截面尺寸。
在上述连续刚构桥中，在主跨的跨中部分采用钢结构梁段5代替部分混凝土梁段4，能够有效降低跨中部分梁体的重量，由于跨中部分的钢结构梁段5能够降低混凝土梁段4的徐变效应，能够减小截面尺寸且提高主梁的跨越能力，因此，采用上述结构的钢混梁V形支承连续刚构桥具有跨中梁体截面尺寸小、重量轻和结构跨越能力大的优点。
为了实现连续刚构桥中钢结构梁段5与混凝土梁段4的固定连接，如图4结构所示，钢混结合梁段6包括钢混结合混凝土预埋段和钢混结合刚度过渡段；钢混结合混凝土预埋段用于将钢结构梁段5与混凝土梁段4之间固定连接在一起；钢混结合刚度过渡段用于实现混凝土梁段4与钢结构梁段5之间刚度过渡。为了方便混凝土梁段4与钢结构梁段5之间的对接，混凝土梁段4朝向钢结构梁段5的端部截面形状与钢结构梁段5的截面形状相同。
钢混结合梁段6通过钢混结合混凝土预埋段将钢结构梁段5固定连接于混凝土梁段4，并通过钢混结合刚度过渡段实现混凝土梁段4与钢结构梁段5之间的刚度过渡，从而保证混凝土梁段4的截面与钢结构梁段5的截面刚度变化平顺过渡。
在采用钢混结合混凝土预埋段固定连接钢结构梁段5和混凝土梁段4时，如图4结构所示，钢混结合混凝土预埋段包括连接段和焊接连接于连接段的预埋钢板61；预埋钢板61预埋于混凝土梁段4内，预埋钢板61上开设有圆孔，圆孔中穿设钢筋形成PBL剪力键62；连接段通过剪力钉63和PBL剪力键62固定连接于混凝土梁段4的端部；混凝土梁段4朝向钢混结合梁段6的端部中间的部分纵向预应力穿过连接段锚固于钢混结合面端承钢板64。
如图4结构所示，连接段包括连接段顶板、连接段底板和设置于连接段顶板和连接段底板之间的连接段腹板；连接段顶板、连接段底板以及连接段腹板均通过剪力钉63和PBL剪力键62固定连接于混凝土梁段4；预埋钢板61焊接连接于连接段顶板和连接段底板之间，并与连接段腹板垂直设置。如图4结构所示，连接段顶板和连接段底板均突出设置有与混凝土梁段4搭接的部分，并在搭接部分通过剪力钉63固定连接于混凝土梁段4。通过连接段实现钢结构梁段5和混凝土梁段4之间的固定连接与传力。
如图4结构所示，钢混结合刚度过渡段包括沿竖直方向相对设置的变高加劲肋65；变高加劲肋65的一端与钢混结合面端承钢板64固定连接、且另一端与钢结构梁段5固定连接。沿从混凝土梁段4朝向钢结构梁段5的方向，变高加劲肋65的高度逐渐减小。钢混结合刚度过渡段通过变高加劲肋65的截面高度变化，逐步实现混凝土梁截面与钢结构梁截面刚度变化的过渡，避免刚度突变对桥梁结构受力的影响。
如图3结构所示，钢结构梁段5的截面形状为箱形，并包括钢梁顶板51、钢梁底板52、固定连接于钢梁顶板51端部和钢梁底板52端部的两个钢梁边腹板53、以及固定连接于钢梁顶板51中部和钢梁底板52中部的钢梁中腹板54；钢梁顶板51设置有顶板加强肋55；钢梁底板52设置有底板加强肋56；钢梁边腹板53和钢梁中腹板54均设置有腹板加强肋57。钢梁中腹板54可以为竖直设置于钢梁顶板51和钢梁底板52之间的直腹板，也可以为倾斜设置于钢梁顶板51和钢梁底板52之间的斜腹板。通过设置于顶板的顶板加强肋55、设置于底板的底板加强肋56和设置于钢梁中腹板54的腹板加强肋57能够提高钢结构梁段5的结构强度和刚度。
如图1和图5结构所示，上述连续刚构桥还可以包括设置于端部的边跨桥墩7，边跨桥墩7用于支承边跨区混凝土梁段4远离V构区混凝土梁段4的端部。如图1和图5结构所示，在连续刚构桥的两端分别设置有一个边跨桥墩7，通过边跨桥墩7对混凝土梁段4的端部进行支承。
在对上述各种实施例的连续刚构桥进行施工时，承台基础1、桥墩2、V形斜腿3、边跨桥墩7以及混凝土梁段4均可以通过现场浇筑制成；钢混结合梁段6通过挂篮8对称悬臂施工工艺制成；如图5结构所示，钢结构梁段5采用跨中整体吊装法进行安装。
本申请实施例提供的上述钢混梁V形支承连续刚构桥适用于设计桥位相对较高的铁路桥梁，尤其针对结构刚度和成桥后期收缩徐变要求控制较高的高速铁路桥梁结构。
与传统的高速铁路桥梁结构形式相比，本申请的连续刚构桥采用钢结构梁段5代替主跨跨中部分的混凝土梁段4，减小了桥梁的有效计算跨径和截面尺寸，降低了结构自重，较大程度提高了桥梁结构的跨越能力，混凝土梁与钢结构梁的结合应用能够较大幅度地减小跨中恒载效应，同时能够更好的控制成桥后期徐变变形；与高速铁路应用较多的梁拱组合结构桥梁相比，没有拱肋、吊杆、施工阶段运架梁工况以及限界加宽的影响，施工工期有保障，施工难度和风险较低，节省人力、物力、施工成本。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，包括承台基础、桥墩、V形斜腿、混凝土梁段、钢结构梁段以及钢混结合梁段；
所述桥墩立于所述承台基础的顶部；
所述V形斜腿的底部固定安装于所述桥墩、且顶部支承有所述混凝土梁段，所述V形斜腿和所述混凝土梁段形成V形连续刚构体系；
所述钢结构梁段位于主跨的跨中位置，并通过所述钢混结合梁段固定连接于两个相邻的所述混凝土梁段之间。
2.根据权利要求1所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述钢混结合梁段包括钢混结合混凝土预埋段和钢混结合刚度过渡段；
所述钢混结合混凝土预埋段用于将所述钢结构梁段与所述混凝土梁段之间固定连接在一起；
所述钢混结合刚度过渡段用于实现所述混凝土梁段与所述钢结构梁段之间刚度过渡。
3.根据权利要求2所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述钢混结合混凝土预埋段包括连接段和焊接连接于所述连接段的预埋钢板；
所述预埋钢板预埋于所述混凝土梁段内，所述预埋钢板上开设有圆孔，所述圆孔中穿设钢筋，形成PBL剪力键；
所述连接段通过剪力钉和所述PBL剪力键固定连接于所述混凝土梁段的端部；
所述混凝土梁段朝向所述钢混结合梁段的端部中间的部分纵向预应力穿过所述连接段锚固于钢混结合面端承钢板。
4.根据权利要求3所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述连接段包括连接段顶板、连接段底板和设置于所述连接段顶板和所述连接段底板之间的连接段腹板；
所述连接段顶板、所述连接段底板以及所述连接段腹板均通过所述剪力钉和所述PBL剪力键固定连接于所述混凝土梁段；
所述预埋钢板焊接连接于所述连接段顶板和所述连接段底板之间，并与所述连接段腹板垂直设置。
5.根据权利要求4所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述钢混结合刚度过渡段包括沿竖直方向相对设置的变高加劲肋；
所述变高加劲肋的一端与所述钢混结合面端承钢板固定连接、且另一端与所述钢结构梁段固定连接。
6.根据权利要求5所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，沿从所述混凝土梁段朝向所述钢结构梁段的方向，所述变高加劲肋的高度逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述钢结构梁段的截面形状为箱形，并包括钢梁顶板、钢梁底板、固定连接于所述钢梁顶板端部和所述钢梁底板端部的两个钢梁边腹板、以及固定连接于所述钢梁顶板中部和所述钢梁底板中部的钢梁中腹板；
所述钢梁顶板设置有顶板加强肋；
所述钢梁底板设置有底板加强肋；
所述钢梁边腹板和所述钢梁中腹板均设置有腹板加强肋。
8.根据权利要求7所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述混凝土梁段朝向所述钢结构梁段的端部截面形状与所述钢结构梁段的截面形状相同。
9.根据权利要求8所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述混凝土梁段为单箱单室或者单箱多室的预应力混凝土变高箱梁。
10.根据权利要求9所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述混凝土梁段包括边跨区混凝土梁段、V构区混凝土梁段和跨中区混凝土梁段。
11.根据权利要求10所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，还包括边跨桥墩，所述边跨桥墩用于支承所述边跨区混凝土梁段远离所述V构区混凝土梁段的端部。
12.根据权利要求1所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述V形斜腿的两个支腿之间的夹角小于等于90°。
13.根据权利要求1-12任一项所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述承台基础、所述桥墩、所述V形斜腿以及所述混凝土梁段均通过现场浇筑制成；
所述钢混结合梁段通过挂篮对称悬臂施工工艺制成；
所述钢结构梁段采用跨中整体吊装法进行安装。
14.根据权利要求1-12任一项所述的钢混梁V形支承连续刚构桥，其特征在于，所述钢结构梁段为多段拼装结构、且横截面为等高截面或变高截面。
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