CN112127265B - 一种钢斜撑连续刚构桥 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种钢斜撑连续刚构桥，涉及轨道交通桥梁工程技术领域，包含多根混凝土墩柱；连续的混凝土箱梁桥面，其设置在所述多根混凝土墩柱上方；多对钢斜撑杆，每对钢斜撑杆的一端对称倾斜固定于一根所述混凝土墩柱的纵桥向两侧，另一端固定于混凝土箱梁桥面的下表面；且每个所述钢斜撑杆与混凝土墩柱、混凝土箱梁桥面形成一个三角结构。本申请的钢斜撑连续刚构桥，提升了刚构桥的跨越能力，消除了混凝土箱梁桥面的跨中采用钢混接头容易疲劳开裂的弊端，减小了刚构桥的结构噪音。

Description

一种钢斜撑连续刚构桥

技术领域

本申请涉及轨道交通桥梁工程技术领域，特别涉及一种钢斜撑连续刚构桥。

背景技术

目前，预应力混凝土连续刚构桥以其墩梁固结刚度大、行车平顺、施工技术成熟等独特的优势，在桥梁建设中得到广泛的应用。但随着刚构桥跨度的增加，刚构桥的结构徐变变形增大，影响了刚构桥的结构安全性和行车平顺性，故连续刚构桥梁的经济跨径处于150米以内。

相关技术中，为了增长连续刚构桥梁的经济跨径通常采用两种方法，第一种方法是张拉体外预应力钢束，减小桥梁徐变；第二种方法是采用钢箱梁代替跨中部分混凝土梁的方式使桥梁结构轻型化，减小桥梁徐变。

但是，第一种方法的体外预应力钢束控制梁体后期徐变变形，对桥梁的跨越能力的增幅有限。第二种方法的钢箱梁在活载(桥梁上行车等)弯矩作用下，钢混接头上下缘处于反复拉压应力状态，容易出现疲劳开裂等严重病害，从而影响桥梁结构耐久性，同时在城市轨道交通领域，列车运营时容易产生较大结构噪声，对周边居民生活造成不良影响。

发明内容

本申请实施例提供一种钢斜撑连续刚构桥，提升了刚构桥的跨越能力，消除了桥面跨中采用钢混接头易疲劳开裂的弊端，减小了刚构桥的结构噪音。

本申请提供了一种钢斜撑连续刚构桥，包含多根混凝土墩柱；连续的混凝土箱梁桥面，其设置在所述多根混凝土墩柱上方；多对钢斜撑杆，每对钢斜撑杆的一端对称倾斜固定于一根所述混凝土墩柱的纵桥向两侧，另一端固定于混凝土箱梁桥面的下表面；且每个所述钢斜撑杆与混凝土墩柱、混凝土箱梁桥面形成一个三角结构。

一些实施例中，所述混凝土箱梁桥面下表面设置箱梁牛腿，所述混凝土墩柱在纵桥向两侧均设置墩柱牛腿，所述钢斜撑杆设置在所述箱梁牛腿和墩柱牛腿之间。

一些实施例中，相邻两根混凝土墩柱之间的所述混凝土箱梁桥面设置有两个箱梁牛腿；所述两个箱梁牛腿与对应的两根混凝土墩柱的墩柱牛腿之间设置两根钢斜撑杆，且两个箱梁牛腿与两根钢斜撑杆形成连续的圆弧状结构。

一些实施例中，所述钢斜撑杆包含位于中间的标准段以及分别位于所述标准段两端的钢混接头段；其中一个钢混接头段与所述箱梁牛腿固定连接，另一个钢混接头段与所述墩柱牛腿固定连接。

一些实施例中，所述钢斜撑杆具有矩形的箱型截面，且箱型截面内设置多处加劲肋。

一些实施例中，所述钢斜撑杆包含标准顶板、标准底板和两块标准腹板，所述标准顶板、标准底板和两块标准腹板围合形成第一矩形空腔，所述第一矩形空腔内设置多块标准隔板，每块所述标准隔板开设过人孔。

一些实施例中，多块所述标准隔板沿所述第一矩形空腔的长度方向等间距设置，所述标准隔板与标准顶板、标准底板和标准腹板采用四面角焊缝连接，所述标准隔板的过人孔边沿的一圈采用连续的横隔板加劲圈进行固定。

一些实施例中，所述钢混接头段包含钢混顶板、钢混底板、承压钢板和两块钢混腹板，所述钢混顶板、钢混底板和两块钢混腹板围合形成第二矩形空腔，所述承压钢板将所述第二矩形空腔分成开口不变的混凝土侧和钢构侧。

一些实施例中，所述混凝土侧的钢混顶板、钢混底板、承压钢板和两块钢混腹板焊接若干剪力钉和若干PBL剪力连接件，所述若干PBL剪力连接件上穿设有多根钢筋。

一些实施例中，所述混凝土箱梁桥面和混凝土墩柱采用墩梁固结。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种钢斜撑连续刚构桥，采用多对钢斜撑杆，每对钢斜撑杆的一端对称倾斜固定于一根混凝土墩柱的纵桥向两侧，另一端固定于混凝土箱梁桥面的下表面；每个钢斜撑杆与混凝土墩柱、混凝土箱梁桥面形成一个稳定支撑的三角结构，本申请采用钢斜撑杆大大减轻了刚构桥的自重，且钢斜撑杆无徐变变形，从而降低了桥梁整体的徐变变形，提高了混凝土箱梁桥面的长期平顺性；连续的混凝土箱梁桥面，桥面局部刚度大，相对于传统的跨中采用钢箱梁代替部分混凝土梁的形式，本申请的钢斜撑连续刚构桥的钢混接头段全截面受压，解决了钢混接头段位于跨中且长期承受拉压应力容易疲劳开裂的问题，改善了钢混接头段局部的受力性能，有效减小了行车引起的结构噪声，提高了刚构桥的耐久性，在轨道交通桥梁工程领域中有着广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的连续刚构桥示意图；

图2为本申请实施例提供的三角结构、箱梁牛腿和墩柱牛腿的示意图；

图3为本申请实施例提供的钢斜撑杆的标准段的结构示意图；

图4为图3中A-A剖面示意图；

图5为图3中B-B断面示意图；

图6为本申请实施例提供的钢混接头段示意图；

图7为图6的C向视图；

图8为图6的D向视图；

图9为图7的E-E剖视图；

附图标记：1、混凝土箱梁桥面；2、钢斜撑杆；3、混凝土墩柱；

21、标准段；4、标准顶板；5、标准底板；6、标准腹板；7、标准隔板；71、过人孔；81、第一加劲肋；82、横隔板加劲圈；

22、钢混接头段；9、钢混顶板；10、钢混底板；11、钢混腹板；12、承压钢板；131、PBL剪力连接件；14、剪力钉；15、钢混加强隔板；151、第二加劲肋；16、预应力钢绞线；17、预应力螺纹钢筋孔；18、预应力锚具；19、钢筋孔；

100、三角结构；101、箱梁牛腿；301、墩柱牛腿。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请公开了一种钢斜撑连续刚构桥的实施例，包含多根混凝土墩柱3、混凝土箱梁桥面1和多对钢斜撑杆2，混凝土箱梁桥面1是连续的混凝土结构，避免了使用钢混接头带来的疲劳开裂的风险。混凝土箱梁桥面1设置在多根混凝土墩柱3上方。每对钢斜撑杆2均对称安装在混凝土墩柱3的纵桥向两侧，钢斜撑杆2的一端倾斜固定于一根混凝土墩柱3，另一端固定于混凝土箱梁桥面1的下表面；并且每个钢斜撑杆2与混凝土墩柱3、混凝土箱梁桥面1形成一个三角结构100。本申请通过使用多对钢斜撑杆2，克服了空腹式连续刚构桥自重大、徐变大的不足，有效改善了桥梁结构的整体力学性能，增强了桥梁的跨越能力。

具体地，一对钢斜撑杆2形成的三角结构100以混凝土墩柱3为轴对称。

如图2所示，混凝土箱梁桥面1下表面设置箱梁牛腿101，混凝土墩柱3在纵桥向两侧均设置墩柱牛腿301，箱梁牛腿101和墩柱牛腿301均是为了便于连接钢斜撑杆2。钢斜撑杆2固定设置在箱梁牛腿101和墩柱牛腿301之间，起着支撑混凝土箱梁桥面1的作用。在本实施例中，混凝土箱梁桥面1全部采用预应力混凝土结构。

本申请的连续刚构桥的下弦梁采用钢斜撑杆，充分利用预应力混凝土结构和钢斜撑杆的钢结构的优点，大大减轻了刚构桥的自重，且钢斜撑杆不会出现徐变变形，有效地降低了刚构桥整体的收缩徐变效应，增大了刚构桥的跨越能力。

进一步地，相邻两根混凝土墩柱3之间的混凝土箱梁桥面1下表面设置有两个箱梁牛腿101，并且两个箱梁牛腿101分别临近各自的混凝土墩柱3的距离相等。两个箱梁牛腿101与对应的两根混凝土墩柱3的墩柱牛腿301之间设置两根钢斜撑杆2，即一根钢斜撑杆2固定安装在一根混凝土墩柱3与邻近的箱梁牛腿101之间，另一根钢斜撑杆2固定安装在另一根混凝土墩柱3与其邻近的箱梁牛腿101之间，并且两个箱梁牛腿101与两根钢斜撑杆2形成连续的圆弧状结构(见图1)。圆弧状结构使得钢斜撑杆2能够起着更强的支撑作用，增强了刚构桥的行车平顺性。

进一步地，钢斜撑杆2包含标准段21和两段钢混接头段22，标准段21位于正中间，钢混接头段22安装于标准段21的两端，钢混接头段22主要用于更好地从钢结构过度到混凝土结构，使得连接更加牢固。钢斜撑杆2的两个钢混接头段22，其中一个与箱梁牛腿101固定连接，另一个钢混接头段22与墩柱牛腿301固定连接。本申请的连续刚构桥避免了在混凝土箱梁桥面1中设置钢混接头，也就彻底消除了钢混接头极易出现疲劳开裂等病害的问题，将带有钢混接头段22的钢斜撑杆2作为混凝土箱梁桥面1的支撑，更好地提高了钢混接头段22连接处的耐久性，有效减小刚构桥的结构噪音，提升了桥梁整体力学性能。

如图4和图5所示，优选地，钢斜撑杆2具有矩形的箱型截面，且箱型截面内设置多处第一加劲肋81。箱型截面的钢斜撑杆2结构稳固，承力能力强。第一加劲肋81保证钢斜撑杆2局部稳定，并传递集中力，提高钢斜撑杆2的抗扭性能。

进一步地，钢斜撑杆2包含标准顶板4、标准底板5和两块标准腹板6，标准顶板4、标准底板5和两块标准腹板6围合形成第一矩形空腔，第一矩形空腔成长条形，且两侧通透；第一矩形空腔内设置多块标准隔板7，多块标准隔板7沿第一矩形空腔长度方向设置，每块标准隔板7开设过人孔71，便于工人通行，利于钢斜撑杆2的制作和维护。

如图3所示，多块标准隔板7沿第一矩形空腔的长度方向等间距设置，标准隔板7与标准顶板4、标准底板5和标准腹板6采用四面角焊缝连接，连接牢固可靠。标准隔板7能够防止钢斜撑杆2出现过大的畸变和面外变形。

标准隔板7的过人孔71的边沿的一圈采用连续的横隔板加劲圈82进行固定，横隔板加劲圈82能够防止过人孔71扭曲变形，多个过人孔71在第一矩形空腔内部形成一个可靠的人行通道。

如图6、图7和图8所示，钢混接头段22包含钢混顶板9、钢混底板10、承压钢板12和两块钢混腹板11，钢混顶板9、钢混底板10和两块钢混腹板11围合形成第二矩形空腔，第二矩形空腔的两侧的开口通透，承压钢板12将第二矩形空腔分混凝土侧和钢构侧，两侧开口大小不变，混凝土侧和钢构侧均是一侧开口，且开口方向相反。

混凝土侧的钢混顶板9、钢混底板10、承压钢板12和两块钢混腹板11焊接若干剪力钉14和PBL剪力连接件131，PBL剪力连接件131用于穿设交叉的钢筋。若干剪力钉14和PBL剪力连接件131使得钢混接头段22的混凝土侧连接箱梁牛腿101或墩柱牛腿301更加牢固，实现了混凝土结构到钢结构的完美过渡。所有剪力钉14通过焊接垂直设置于钢混接头段的混凝土侧的内侧和该侧承压钢板上。

优选地，PBL剪力连接件131上预留有若干钢筋孔19，便于直接穿设用于加固的钢筋。

PBL剪力连接件131和剪力钉14均位于待浇筑的钢混接头段的混凝土侧，能够确保钢结构与混凝土有效粘结，并能够承受所设计的剪力和弯矩。

优选地，混凝土箱梁桥面1和混凝土墩柱3采用墩梁固结。墩梁固结的形式，可充分发挥桥墩的柔性特点，有效减小混凝土箱梁桥面的弯矩，有利于增大刚构桥梁的跨径。

优选地，为了防止钢混接头段22出现过大的畸变和面外变形，钢混接头段22的钢构侧焊接钢混加强隔板15，钢混加强隔板15同样开设过人孔71，钢混加强隔板15的过人孔71与标准段21的过人孔71连通，形成连续的过人通道，便于后期对整个钢斜撑杆2的安装和维护。

在钢混接头段22的钢构侧，钢混顶板9、钢混底板10以及两块钢混腹板11内侧设置多根第二加劲肋151，第二加劲肋151用于加强第二矩形空腔的稳固性。

如图8和图9所示，优选地，钢混接头段22还设置预应力钢绞线16，预应力钢绞线16从承压钢板12向钢混接头段22的混凝土侧穿设。承压钢板12还预留有便于安装钢筋的预应力螺纹钢筋孔17。为了加强钢混接头段22的混凝土侧的连接稳定性，在设置有预应力锚具18，预应力锚具18固定于承压钢板12，向混凝土侧穿设。PBL剪力连接件和预应力钢束的共同使用，能够很好的改善钢混接头段的受力性能，有效提高桥梁的结构安全性。

本申请的钢斜撑连续刚构桥，采用多对钢斜撑杆2，每对钢斜撑杆2的一端对称倾斜固定于一根混凝土墩柱3的纵桥向两侧，另一端固定于混凝土箱梁桥面1的下表面；每个钢斜撑杆2与混凝土墩柱3、混凝土箱梁桥面1形成一个三角结构100，本申请采用钢斜撑杆2大大减轻了刚构桥的自重，且钢斜撑杆2无徐变变形，从而降低了桥梁整体的徐变变形，提高了混凝土箱梁桥面1的长期平顺性；连续的混凝土箱梁桥面1，桥面局部刚度大，相对于传统的跨中采用钢箱梁代替部分混凝土梁的形式，本申请的钢斜撑连续刚构桥的钢混接头段22全截面受压，解决了钢混接头段22位于跨中且长期承受拉压应力容易疲劳开裂的问题，改善了钢混接头段22局部的受力性能，有效减小了行车引起的结构噪声，提高了刚构桥的耐久性，在轨道交通桥梁工程领域中有着广阔的应用前景。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种钢斜撑连续刚构桥，其特征在于，包含：

多根混凝土墩柱(3)；

连续的混凝土箱梁桥面(1)，其设置在所述多根混凝土墩柱(3)上方；

多对钢斜撑杆(2)，每对钢斜撑杆(2)的一端对称倾斜固定于一根所述混凝土墩柱(3)的纵桥向两侧，另一端固定于混凝土箱梁桥面(1)的下表面；且每个所述钢斜撑杆(2)与混凝土墩柱(3)、混凝土箱梁桥面(1)形成一个三角结构(100)；

所述混凝土箱梁桥面(1)下表面设置箱梁牛腿(101)，所述混凝土墩柱(3)在纵桥向两侧均设置墩柱牛腿(301)，所述钢斜撑杆(2)设置在所述箱梁牛腿(101)和墩柱牛腿(301)之间；

所述钢斜撑杆(2)包含位于中间的标准段(21)以及分别位于所述标准段(21)两端的钢混接头段(22)；其中一个钢混接头段(22)与所述箱梁牛腿(101)固定连接，另一个钢混接头段(22)与所述墩柱牛腿(301)固定连接；

所述钢混接头段(22)包含钢混顶板(9)、钢混底板(10)、承压钢板(12)和两块钢混腹板(11)，所述钢混顶板(9)、钢混底板(10)和两块钢混腹板(11)围合形成第二矩形空腔，所述承压钢板(12)将所述第二矩形空腔分成开口不变的混凝土侧和钢构侧；

所述混凝土侧的钢混顶板(9)、钢混底板(10)、承压钢板(12)和两块钢混腹板(11)焊接若干剪力钉(14)和若干PBL剪力连接件(131)，所述若干PBL剪力连接件(131)上穿设有多根钢筋。

2.如权利要求1所述的钢斜撑连续刚构桥，其特征在于：相邻两根混凝土墩柱(3)之间的所述混凝土箱梁桥面(1)设置有两个箱梁牛腿(101)；所述两个箱梁牛腿(101)与对应的两根混凝土墩柱(3)的墩柱牛腿(301)之间设置两根钢斜撑杆(2)，且两个箱梁牛腿(101)与两根钢斜撑杆(2)形成连续的圆弧状结构。

3.如权利要求1所述的钢斜撑连续刚构桥，其特征在于：所述钢斜撑杆(2)具有矩形的箱型截面，且箱型截面内设置多处第一加劲肋(81)。

4.如权利要求1所述的钢斜撑连续刚构桥，其特征在于：所述标准段(21)包含标准顶板(4)、标准底板(5)和两块标准腹板(6)，所述标准顶板(4)、标准底板(5)和两块标准腹板(6)围合形成第一矩形空腔，所述第一矩形空腔内设置多块标准隔板(7)，每块所述标准隔板(7)开设过人孔(71)。

5.如权利要求4所述的钢斜撑连续刚构桥，其特征在于：多块所述标准隔板(7)沿所述第一矩形空腔的长度方向等间距设置，所述标准隔板(7)与标准顶板(4)、标准底板(5)和标准腹板(6)采用四面角焊缝连接，所述标准隔板(7)的过人孔(71)边沿的一圈采用连续的横隔板加劲圈(82)进行固定。

6.如权利要求1-5任意一项所述的钢斜撑连续刚构桥，其特征在于：所述混凝土箱梁桥面(1)和混凝土墩柱(3)采用墩梁固结。

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