CN111979893A - 一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，包括设置在顶部的混凝土桥面板，设置在底部的弧形底板，设置在横桥向两侧的边主梁，以及连接在两边主梁之间的横隔板；所述横隔板有若干个，沿顺桥向间隔布置，所述弧形底板的弧心位于弧形底板上方。该组合梁受力明确，横向刚度大，整体性强，流线型截面具有良好抗风性能，主梁中间高两侧低契合宽主梁横向受力特性，能够充分利用钢材和混凝土的材料性能，经济性好，混凝土桥面板施工方便，维养工作量小，能广泛运用于四线甚至六线铁路大跨斜拉桥，尤其在应用于无砟轨道结构上更具优势。

Description

一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁。

背景技术

对于四线铁路大跨度斜拉桥而言，目前采用的梁型有钢桁梁和钢箱梁两种结构形式。

钢桁梁斜拉桥结构刚度大，能够满足多线铁路行车要求，但钢桁梁亦存在明显缺点：①钢桁梁整体截面高度大，杆件多，风阻系数大，且钝体截面抗风性能差，尤其在沿海台风多发地区更为显著；②钢桁梁杆件工厂预制和现场拼装质量要求高，施工质量不易保证；③受钢桁梁节点构造、螺栓孔削弱以及拼接板较多等因素影响，钢桁梁材料利用率不高，存在用钢量大，建设成本高的问题；④钢桁梁杆件类型和数量繁多，后期维修养护困难。

钢箱梁结构轻盈、造型美观，但存在刚度偏低需辅以其它措施方能满足多线铁路行车的刚度要求，且正交异性板的疲劳问题突出，这也是高速无砟轨道应用于大跨度斜拉桥的最大障碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，至少可以解决上述现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，包括设置在顶部的混凝土桥面板，设置在底部的弧形底板，设置在横桥向两侧的边主梁，以及连接在两边主梁之间的横隔板；所述横隔板有若干个，沿顺桥向间隔布置，所述弧形底板的弧心位于弧形底板上方。

进一步的，所述边主梁顶部具有纵梁顶板，所述横隔板顶部具有横梁顶板，所述混凝土桥面板与纵梁顶板、横梁顶板通过剪力钉连接。

进一步的，所述混凝土桥面板包括若干个纵横向呈矩阵布置的预制板，相邻两个预制板之间通过湿接缝现浇连接。

进一步的，所述预制板四周预留有环形钢筋接头，相邻预制板的钢筋接头在湿接缝处交错对抱布置。

进一步的，沿顺桥向的相邻两个预制板之间的湿接缝位于横隔板上。

进一步的，所述混凝土桥面板内预埋有无砟轨道连接件。

进一步的，两个所述边主梁之间沿横桥向间隔设有若干个小纵梁，且小纵梁沿顺桥向连接横隔板，所述小纵梁与横隔板之间通过拼接板和高强螺栓连接；所述小纵梁截面为工字型，且其上翼缘宽度大于下翼缘宽度，所述小纵梁上沿顺桥向间隔布置有竖向加劲肋。

进一步的，所述边主梁采用箱型截面结构，包括两个竖直相对布置于弧形底板上的腹板，布置于腹板顶部的纵梁顶板，以及设置在两个腹板间的斜拉索钢锚箱；所述腹板上沿其高度方向间隔平行设置有若干道腹板加劲肋，所述边主梁外侧设有风嘴。

进一步的，所述边主梁与横隔板上翼缘交汇处采用圆弧过渡连接。

进一步的，所述弧形底板上沿横桥向间隔设置有若干板肋，所述横隔板的两侧设有竖向和横向的加劲肋。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁中采用边主梁作为体系主要受力部分，同时边主梁之间采用密横隔板连接，不仅提供了较大的桥面宽度，更有效提高了桥梁的横向刚度，解决了大跨度四线铁路斜拉桥横向刚度的这一问题；并且主梁采用弧形底板设计，不仅使得桥面中心线处中间抗弯惯性矩大于两侧，符合宽主梁横向受力特性，截面材料使用更充分，经济性好，而且大大减少了风阻，提高了结构抗风稳定性。

(2)本发明提供的这种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁中采用混凝土桥面板，易更换，后期维修养护方便，成本低，解决了现有正交异性钢桥面板的疲劳问题；并且使用混凝土桥面板进一步提高斜拉桥整体刚度的同时提高桥面局部刚度，且混凝土桥面能够与无砟轨道结构形成良好的连接，能够满足铺设无砟轨道的要求，进而可将此组合梁结构应用于高速铁路无砟轨道大跨斜拉桥设计中。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明铁路大跨斜拉桥箱型组合梁的横断面结构示意图；

图2是本发明铁路大跨斜拉桥箱型组合梁中混凝土桥面板构造图；

图3是本发明铁路大跨斜拉桥箱型组合梁中横隔板的布置图；

图4是本发明铁路大跨斜拉桥箱型组合梁中剪力钉布置图；

图5是本发明铁路大跨斜拉桥箱型组合梁的轴视图。

附图标记说明：1、混凝土桥面板；2、横隔板；3、边主梁；4、弧形底板；5、板肋；6、腹板；7、预制板；8、湿接缝；9、拼接板；10、小纵梁；11、横梁顶板；12、纵梁顶板；13、风嘴；14、腹板加劲肋。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

如图1和图5所示，本实施例提供了一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，包括设置在顶部的混凝土桥面板1，设置在底部的弧形底板4，设置在横桥向两侧的边主梁3，以及连接在两边主梁3之间的横隔板2；所述横隔板2有若干个，沿顺桥向间隔布置，所述弧形底板4的弧心位于弧形底板4上方，该主梁结构形式可方便的匹配相应的混凝土截面，采用混凝土边跨，从而形成混合梁斜拉桥，提高其经济性。在本实施例中，以四线铁路斜拉桥梁为例，主梁结构采用边主梁3作为体系主要受力部分，分布于桥的横截面两侧，边主梁3之间采用密横隔板2连接，不仅提供了较大的桥面宽度，而且有效提高了桥梁的横向刚度，解决了大跨度四线铁路斜拉桥横向刚度差的问题；主梁底部采用弧形底板4设计，使得桥面中心线处中间抗弯惯性矩大于两侧，符合宽主梁横向受力特性，截面材料使用更充分，经济性好，而相比传统钢桁梁钝体断面，弧形底板4设计能大大减少了风阻，提高结构抗风稳定性。另外，在此组合梁结构中，桥面采用混凝土桥面板1结构设计，有效避免了正交异性钢桥面板的疲劳问题，同时混凝土桥面板1的重量增大了拉索刚度，保证了桥梁整体的竖向刚度；进一步的，还可在混凝土桥面板1内预埋有无砟轨道连接件，这样混凝土桥面能够与无砟轨道结构形成良好的连接，能够满足铺设无砟轨道的要求，可将此组合梁结构应用于高速铁路无砟轨道大跨斜拉桥设计中，由此，可丰富和完善我国无砟轨道设计理论体系，积累了长大跨度桥上铺设无砟轨道的经验，也将带来更大的经济效益和社会效益。

细化混凝土桥面板1的结构设计，如图2、图3、图4和图5所示，所述边主梁3顶部具有纵梁顶板12，所述横隔板2顶部具有横梁顶板11，所述混凝土桥面板1与纵梁顶板12、横梁顶板11的上翼缘通过剪力钉连接。

优化的技术方案，如图2和图3所示，所述混凝土桥面板1包括若干个纵横向呈矩阵布置的预制板7，相邻两个预制板7之间通过湿接缝8现浇连接，这样混凝土桥面板在横桥向和顺桥向均分为多块，此种结构的混凝土桥面板1可提前预制，且易更换，后期维修养护方便，成本低。具体的，所述预制板7四周预留有环形钢筋接头，相邻预制板7的钢筋接头在湿接缝8处交错对抱布置，以便形成核心混凝土。进一步的，沿顺桥向的相邻两个预制板7之间的湿接缝8位于横隔板2上，便于湿接缝8的现浇。同时，还可根据运输条件在混凝土横向分块位置处均设置小纵梁，小纵梁上现浇混凝土湿接缝以连接横向布置的预制板7。本实施例中，混凝土桥面板1厚35cm，横向分为3块预制板7，预制板7横向宽7.3m、7.8m，纵向宽2.7、2.75m，横隔板2上方湿接缝8宽0.6m。

进一步细化主梁结构，所述边主梁3采用箱型截面结构，包括两个竖直相对布置于弧形底板3上的腹板6，布置于腹板6顶部的纵梁顶板12，以及设置在两个腹板6间的斜拉索钢锚箱；斜拉桥两侧的斜拉索分别锚固于两侧边主梁3的腹板6上，使得结构传力更直接，受力更明确。所述腹板6上沿其高度方向间隔平行设置有若干道腹板加劲肋14，以此提高腹板6刚度。具体的，本实施例中边主梁3的宽1500mm，中心处高2766mm；两腹板6高度分别为2593mm、2866mm，标准厚32mm；腹板6高度方向分别设置4、5道腹板加劲肋14，腹板加劲肋14尺寸为高260mm，厚26mm。优化的，所述边主梁3外侧设有风嘴13，该风嘴13为外挂式，可根据建设场地风力条件及当地景观要求设置不同造型风嘴13，进一步提高了该桥梁结构抗风稳定性。

两侧边主梁3之间采用横隔板2连接，提高桥梁的横向刚度；优化的，边主梁2顶部的纵梁顶板12与横隔板2上翼缘交汇处采用圆弧过渡连接。本实施例中顺桥向相邻的两个横隔板2间距为3.0m，横隔板2板厚16mm，所述横隔板2的两侧设有竖向和横向的加劲肋，进一步提高横隔板2的刚度。

优化的技术方案，为了方便混凝土桥面板1纵向现浇缝的浇注及混凝土桥面板1未结合时给横隔板2上的横梁顶板11提供侧向支撑，如图4和图5所示，两个所述边主梁3之间沿横桥向间隔设有若干个小纵梁10，且小纵梁10沿顺桥向连接横隔板2，所述小纵梁10与横隔板2之间通过拼接板9和高强螺栓连接；具体的，所述小纵梁10截面为工字型，且其上翼缘宽度大于下翼缘宽度，所述小纵梁10上沿顺桥向间隔布置有竖向加劲肋，本实施例中，小纵梁10高度为512mm，上翼缘宽500mm、厚16mm，下翼缘宽200mm、厚12mm，连接上翼缘和下翼缘的腹板厚14mm，间隔500mm设置竖向加劲肋，竖向加劲肋厚10mm。小纵梁10的设置减小了预制混凝土桥面板1的横向尺寸，降低了施工难度，提高了施工效率。

该组合梁的底板采用弧形以提高抗风性能，弧形底板4设计能大大减少风阻，提高结构抗风稳定性，而对于弧形底板4的厚度，可根据受力需要在顺桥向不同区段采用16mm、18mm、20mm和24mm不同板厚，同时弧形底板4还可根据建设场地风力条件以及该组合梁的横向弯矩而设置不同的弯曲半径。进一步，为了加强弧形底板4的刚度，所述弧形底板4上沿横桥向间隔设置有若干板肋5，板肋5间距450mm，根据弧形底板4的厚度，相应的可采用厚16mm、高200，厚度20mm、高240mm和厚度24mm、高260mm的不同尺寸板肋5。

综上所述，本发明提供的这种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁受力明确，横向刚度大，整体性强，流线型截面具有良好抗风性能，主梁中间高两侧低契合宽主梁横向受力特性，能够充分利用钢材和混凝土的材料性能，经济性好，混凝土桥面板施工方便，维养工作量小，能广泛运用于四线甚至六线铁路大跨斜拉桥，进一步可应用于高速铁路无砟轨道大跨斜拉桥设计中。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：包括设置在顶部的混凝土桥面板，设置在底部的弧形底板，设置在横桥向两侧的边主梁，以及连接在两边主梁之间的横隔板；所述横隔板有若干个，沿顺桥向间隔布置，所述弧形底板的弧心位于弧形底板上方。

2.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述边主梁顶部具有纵梁顶板，所述横隔板顶部具有横梁顶板，所述混凝土桥面板与纵梁顶板、横梁顶板通过剪力钉连接。

3.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述混凝土桥面板包括若干个纵横向呈矩阵布置的预制板，相邻两个预制板之间通过湿接缝现浇连接。

4.如权利要求3所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述预制板四周预留有环形钢筋接头，相邻预制板的钢筋接头在湿接缝处交错对抱布置。

5.如权利要求3所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：沿顺桥向的相邻两个预制板之间的湿接缝位于横隔板上。

6.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述混凝土桥面板内预埋有无砟轨道连接件。

7.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：两个所述边主梁之间沿横桥向间隔设有若干个小纵梁，且小纵梁沿顺桥向连接横隔板，所述小纵梁与横隔板之间通过拼接板和高强螺栓连接；所述小纵梁截面为工字型，且其上翼缘宽度大于下翼缘宽度，所述小纵梁上沿顺桥向间隔布置有竖向加劲肋。

8.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述边主梁采用箱型截面结构，包括两个竖直相对布置于弧形底板上的腹板，布置于腹板顶部的纵梁顶板，以及设置在两个腹板间的斜拉索钢锚箱；所述腹板上沿其高度方向间隔平行设置有若干道腹板加劲肋，所述边主梁外侧设有风嘴。

9.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述边主梁与横隔板上翼缘交汇处采用圆弧过渡连接。

10.如权利要求1所述的一种铁路大跨斜拉桥箱型组合梁，其特征在于：所述弧形底板上沿横桥向间隔设置有若干板肋，所述横隔板的两侧设有竖向和横向的加劲肋。

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