CN113969537A - 一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，包括钢筋混凝土桥面板、下翼缘板和若干排竖直的波纹钢腹板。钢筋混凝土桥面板通过剪力钉与剪力钉构造钢板连接，剪力钉构造钢板下端与波纹钢腹板上端焊接，波纹钢腹板下端与波纹钢腹板下翼缘钢板上端焊接，U型槽通过铆钉与底板铆接，底板通过螺栓与盆式支座连接，盆式支座通过地脚螺栓与桥墩上的盖梁连接。本发明以波纹钢腹板形成的箱梁结构作为桥梁的主承压结构，竖直波纹钢板具有超强的承压能力，不易发生弯曲现象，下翼缘钢板与U型钢槽焊接，U型钢槽与底板用铆钉连接形成具有波纹钢形式的下翼缘复合钢板，不但节省材料而且增加桥的抗压能力。

Description

一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥

技术领域

本发明涉及一种钢板与混凝土组合箱梁桥，尤其是涉及一种波纹钢腹板、一种结构上具有波纹钢形式的下翼缘复合钢板与混凝土上翼缘板组合箱梁桥。

背景技术

土木工程是建造各类工程设计的科学技术的统称，桥梁的设计隶属于土木工程学科的范畴。现代社会的高速发展，对于桥梁的需求也大大增高，无论是跨江发展的中大型城市、还是向外发展的山中城镇都需要桥梁来相互连接。桥梁的种类有很多种，外观上有梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等，材质上可以分为木桥、石桥、钢筋混凝土桥、钢结构桥等。

传统桥梁大量使用钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构可以被广泛应用于桥梁是由于结构上有其独特的优势，如耐久性、耐火性较好、可模性比较好，可以根据需要设计不同的形状、整体性比较好，可以让桥梁看起来是一个完整的个体，同时造价较新式钢结构的桥梁来说也要低很多。但随着时代的发展，钢筋混凝土材料的缺点也逐渐暴露出来。首先，由于材料本身的原因，完全由钢筋混凝土建造的桥梁不可避免会出现自重大的问题，同时材料本身抗拉强度较低、易裂等缺陷，在设计和施工过程中不可避免地带来一些困难，使得工程师在设计钢筋混凝土桥梁时需要考虑很多桥本身结构上的问题。因此，设计出一种强度高、易于施工与维护、造价低的新型桥梁在当前情况下就显得十分重要。

如今，多数桥梁已经开始采用钢结构，钢结构的桥梁在使用更少的材料以及更轻的自重的前提下，较钢筋混凝土桥梁又有了更高的承载能力。同时施工较传统的混凝土桥梁而言也快了很多。但因为结构的原因，现在多数钢结构桥梁是采用钢砼柱+钢梁组合而成的，因此桥梁的造价总是居高不下。因此，在使桥梁拥有较高的承载能力的同时控制成本，是设计新型桥梁结构的目标所在。本发明给出的方案便是将波纹钢结构应用到桥梁的设计当中，桥梁的主体应用钢结构，同时桥面采用混凝土结构，这样使得桥梁同时具有钢筋混凝土和钢结构的优势，而且采用新式波纹钢的腹板与底板，使得桥梁在自重轻、跨度大的前提下还能拥有很好的承载能力。由于混凝土材料只出现桥面，后期维护也会有极大的便利。

本发明采取的波纹钢结构较早应用于包装材料上，又称瓦楞纸结构，十九世纪便在众多包装材料中脱颖而出，人们发现瓦楞纸板不仅质量轻，力学性能好，价格还比一般的传统材料便宜很多，用途也十分广泛。到二十世纪初的时候，瓦楞纸板开始了全世界范围内的全面推广和全行业的大规模应用，成为现如今大多数产品的首选包装材料。瓦楞纸板可以获得如此成功，主要归功于其使用的瓦楞纸结构，从它的发展历程可以看出该结构的独特优势。瓦楞纸板是由面纸、里纸、芯纸和加工而成的波形瓦楞的纸板组合而成。其瓦楞形状大部分采用V型。将其材料替换为符合桥梁受力特征的钢材，瓦楞形状由V型转换为有更好受力性能的UV型瓦楞，可将瓦楞纸板优秀的性能很好的在桥梁领域得以施展。另外，瓦楞纸结构还十分适合自动化生产，具有瓦楞纸结构的波纹钢腹板可在生产线中组装完成后再运送到桥梁所在地进行组装，可以简化施工难度，缩短施工周期。因为瓦楞纸结构应用在桥梁上与应用在包装上所用的材料不同，包装工程上使用纸板组成而在桥梁上需使用钢材，这就产生了波纹钢这种材料。以这种材料为结构件建造成的桥梁同时具备钢结构桥稳定性和瓦楞纸结构的力学特点。

综上所述，就目前而言，新型桥梁结构是一个值得去思考和创新的方向，尤其在当今社会，利用更好的结构，最大化每种材料的优势同时减少它们的缺陷对桥梁带来的不利影响，本发明的创新正在于很好地将混凝土和波纹钢的优势兼顾到一起，同时利用U型槽和两块钢板焊接和铆接而成的具有波纹钢形式的下翼缘复合钢板进一步放大优势，从而减轻桥梁自重、增加桥梁跨度，最终提高桥梁整体的承载能力。

发明内容

本发明涉及一种新型的波纹钢腹板、具有波纹钢形式的下翼缘组合钢板与混凝土上翼缘板组合箱梁桥，解决现有技术中传统桥梁结构施工工序复杂、力学强度不佳、施工周期长、桥梁本身自重过大等问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下；

包括钢筋混凝土桥面板，剪力钉构造钢板，所述剪力钉构造钢板上端焊接有若干剪力钉，所述钢筋混凝土桥面板通过所述剪力钉与所述剪力钉构造钢板连接，所述剪力钉构造钢板下端与波纹钢腹板焊接，所述波纹钢腹板下端与波纹钢腹板下翼缘钢板上端焊接，底边U型槽与所述波纹钢腹板下翼缘钢板下端焊接，所述U型槽通过铆钉与底板铆接，所述底板通过螺栓与盆式支座连接，所述盆式支座通过地脚螺栓与盖梁连接，所述盖梁下边有桥墩柱。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述钢筋混凝土桥面板上表面为平面，下底面沿横向为变截面，其厚度为曲线变化，呈现出拱形受力特点，拱形的拱脚位置为平面；且均匀分布于所述钢筋混凝土桥面板下边，且拱形交界处平面上设有所述剪力钉所需要的孔洞。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述钢筋混凝土桥面板内部由钢筋笼作为骨架。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述若干剪力钉均匀分布在所述剪力钉构造钢板。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述波纹钢腹板共有三块，且竖直焊接。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述波纹钢腹板下翼缘钢板与波纹钢腹板为角焊缝焊接。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述U型槽和两块钢板焊接和铆接而成的具有波纹钢形式的下翼缘复合钢板且U型槽底面设置有孔洞，所述底板设置有与U型槽孔洞对应的孔位。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述底板和波纹钢腹板下翼缘钢板设置有为盆式支座设置所需的孔洞。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述螺栓穿过所述波纹钢腹板下翼缘钢板、底板和盆式支座的孔位。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述螺栓外部套有螺栓套筒。

上述一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的箱梁桥，其特征在于：所述U型槽、底板均为钢制材料。

进一步的，钢板层的外壁上均涂覆有防腐涂层。

进一步，所述波纹钢板的壁厚区间为2.5mm—12mm，波距*波高选型包括380mm*140mm、150mm*50mm、200mm*55mm、230mm*64mm、300mm*110mm或400mm*150mm，钢板材质包括Q345、Q235或Q355。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明采用波纹钢腹板形成的箱梁结构作为桥梁的主承压结构，竖直波纹钢板具有超强的承压能力，不易发生弯曲现象，下翼缘钢板与U型钢槽焊接以及U型钢槽与底板用铆钉连接，不但节省了材料而且大大增加了桥的抗压能力，以及桥梁整体的挠曲刚性及耐力；钢混叠合桥面波纹钢腹板箱梁可大大减缩施工工期且节约施工费用，具有很好的应用前景。

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，下面将对实施例或现有技术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实施例的附图。

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的盆式支座与桥墩局部示意图；

图3为本发明的具有波纹钢形式的下翼缘板细部图；

图4为本发明的盆式支座与下翼缘板连接示意图；

图5为本发明的整体示意图；

图6为本发明的横截面图；

图7为本发明的仰视图；

图8为本发明的钢筋混凝土桥面板示意图。

附图标记说明：

1—钢筋混凝土桥面板； 2—剪力钉构造钢板；

3—波纹钢腹板； 4—剪力钉；

5—波纹钢腹板下翼缘钢板； 6—U型槽；

7—铆钉； 8—底板；

9—盆式支座； 10—地脚螺栓；

11—螺栓； 12—钢筋笼；

13—套筒； 14—螺母；

15—盖梁； 16—桥墩。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

如图1，本实施例包含波纹钢腹板3，其上的钢筋混凝土桥面板1和其下方的具有波纹钢形式的下翼缘板拼装组成一个供所述波纹钢腹板3的安装基础。该夹层波纹结构由上方的波纹钢腹板下翼缘钢板5和下方的底板8以及夹在前述两结构之间的多根底边U型槽6组装而成，多根所述底边U型槽6布置均匀且沿轴向布置，与其上下的两种结构紧密安装为一体，如图3。若干列所述波纹钢腹板3均呈轴向均匀布设，每一列波纹钢腹板3均分布在波纹钢腹板下翼缘钢板5与剪力钉构造钢板2之间，且焊接固定在上述两结构之间。

实际施工过程中，波纹钢腹板3可根据桥面宽度与承重要求更改其数量和所用钢材规格以及所使用的曲线，本实施例中使用的是函数解析式为y＝200*sin(0.007*x)mm的正弦曲线，xOy平面与桥面平行，y轴沿桥梁轴向，x轴与y轴垂直。

在本实施例中，底边U型槽6与波纹钢腹板下翼缘钢板5采用焊接方式连接在一起，底边U型槽6与底板8通过铆接方式焊接在一起，每根底边U型槽6都设置有两列均布于底面的孔洞，同样地，在底板8上也设置有与之相对应的若干列孔洞，这些孔洞同样可以用于将底边U型槽6与底板8使用螺栓连接紧固连接在一起，在本实施例中使用铆接。

在本实施例中，位于波纹钢腹板3上方的剪力钉构造钢板2上表面焊接有竖直方向的剪力钉4，剪力钉4分为两列沿纵向排布在剪力钉构造钢板2上表面，根据实际情况也可以使用一列或者三列，本实施例中使用四列。此处的剪力钉用于将桥面和下部的结构连接在一起。

实际实施过程中，钢混桥面在工厂预制。首先根据桥面形状制造出外形的模具，模具内壁符合设计要求，模具底面有圆柱形凸起的圆台，用以在混凝土桥面底部形成剪力钉4的安装孔洞，排列方式与剪力钉4的排布一致；再根据桥面形状设计钢筋笼12，在本实施例中，可以将钢筋笼设置成如下形式：如图8，根据桥面板横截面的形状，近似设计出一个由螺纹钢弯折成的封闭框架，接口处焊接。此框架所在平面法线与桥的轴线平行，多个框架沿纵向放置，并且用若干螺纹钢在封闭图形内部进行加固，如图8的八根短螺纹钢，再使用若干螺纹钢排列在前述近似图形外边缘，沿着外边线平行于桥面轴线排列，每隔5～10cm排列一根，将其妥善焊接在封闭图形上。最后将钢筋笼安放在模具内，使用混凝土进行浇筑，形成钢筋混凝土上翼缘板。

在本实施例中，盆式支座9的安装过程中需借助一段钢管，该钢管命名为套筒13，如图4。螺栓11穿过波纹钢腹板下翼缘钢板5，套筒13，底板8与盆式支座9的安装孔与螺母14进行紧固，可增加连接可靠性，也可以在套筒13的上下端加入垫片实现更稳固的连接。

在本实施例中，下部支承结构采用桥墩柱加盖梁的设计。首先根据设计要求使用旋钻挖机挖出基坑，然后吊装放入钢筋笼。安放好钢筋笼之后，安装桥墩柱模具，浇筑混凝土，等待其达到设计强度。接下来安装盖梁的模具，放置钢筋笼并浇筑混凝土，等待其达到设计强度，在此步骤中预埋地脚螺栓10。拆去模具，使用螺栓连接安装好盆式支座。盆式支座和箱梁的具体连接已在上一段中描述。

以上就是本实施例的实施步骤。

Claims (10)

1.一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，包括钢筋混凝土桥面板(1)、下翼缘板，其特征在于，所述钢筋混凝土桥面板(1)和下翼缘板之间设置若干排竖直的波纹钢腹板(3)；所述下翼缘板包括下翼缘钢板(5)、底板(8)，下翼缘钢板(5)、底板(8)之间设置若干个U型槽(6)；所述下翼缘钢板(5)与波纹钢腹板(3)的下端连接。

2.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述钢筋混凝土桥面板(1)的下底面沿横向为变截面，其厚度为曲线变化，呈现出拱形受力特点，拱形的拱脚位置为平面；所述波纹钢腹板(3)的顶部固定有上端焊接有若干剪力钉(4)的剪力钉构造钢板(2)，与所述拱脚位置通过剪力钉(4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述钢筋混凝土桥面板(1)内部由钢筋笼(12)作为骨架。

4.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述U型槽(6)、底板(8)均为钢制材料。

5.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述下翼缘板下方自上而下依次为盆式支座(9)、盖梁(15)和桥墩柱；所述底板(8)通过螺栓(11)与盆式支座(9)连接，所述盆式支座(9)通过地脚螺栓(10)与盖梁(15)连接。

6.根据权利要求5所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述螺栓(11)外部套有螺栓套筒(13)。

7.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述波纹钢腹板(3)的壁厚区间为2.5mm—12mm。

8.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述波纹钢腹板(3)的波距*波高选型包括380mm*140mm、150mm*50mm、200mm*55mm、230mm*64mm、300mm*110mm或400mm*150mm。

9.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述下翼缘钢板(5)与波纹钢腹板(3)为角焊缝焊接。

10.根据权利要求1所述的一种由波纹钢形式腹板及下翼缘板组合而成的新型箱梁桥，其特征在于，所述U型槽(6)通过铆钉(7)与底板(8)铆接。

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