CN114086458A - 带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构及施工方法，包括槽形箱梁、混凝土桥面板、波形上翼缘横梁；槽形箱梁包括箱梁底板、箱梁腹板，所述箱梁腹板安装在箱梁底板左右两侧，底板上方两侧的箱梁腹板之间沿横向间隔设置或不设置位于内部的箱梁腹板，槽形箱梁上相邻的两个箱梁腹板上端经沿纵向间隔设置的若干波形上翼缘横梁相连接，波形上翼缘横梁上端通过剪力连接件连接铺设在槽形箱梁上的混凝土桥面板，本箱梁结构横向刚度大，能够避免跨度较大的钢混组合箱梁桥面板横向破坏，提高箱梁结构承载能力，能够有效减小混凝土桥面板厚度，使钢梁部分有足够的高度从而保证钢混组合箱梁有足够的承载能力。

Description

带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构及施工方法。

背景技术

随着中国经济快速发展和施工技术的提升，钢桥建设已进入了蓬勃发展的阶段，城市高架桥、曲线桥、跨线桥施工随处可见，其中跨线桥部分多为跨度大，质量轻造型美观的钢箱梁桥为首选结构形式。钢箱梁桥主梁的横截面是由闭口箱型截面构成，一般钢箱梁的底板和腹板为钢结构，桥面板可采用混凝土桥面板或钢桥面板，通常跨径小于60m时采用钢筋混凝土桥面板较为经济。钢混组合箱梁从受力角度讲，混凝土板具有良好的抗压性能，钢箱梁具有很好的受拉功能，从而发挥了材料的力学特性，承载力高、整体型好、抗扭能力强、耐久性好，钢材可回收利用等优势。

当钢混组合箱梁的横向宽度较大时，容易出现桥面板横向刚度不足的问题。目前，现有的工程中通常采用组合桥面板或增加混凝土桥面板厚度的方式，来增加桥面板的横向刚度。但前者会增加桥面板制造的成本和施工的复杂性，后者会导致混凝土用量增较大，并且对于钢混组合箱梁桥上部结构的整体高度不变的情况下，混凝土桥面板厚度的增加势必会导致钢箱梁高度的减小，从而减少箱梁的跨越能力。这些问题都给该类结构的推广应用造成了一定的困难，需要一种横向刚度较大的钢混组合箱梁结构形式。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构及施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，包括槽形箱梁、混凝土桥面板、波形上翼缘横梁；

所述槽形箱梁包括由下至上依次连接箱梁底板、箱梁腹板、箱梁顶板，所述箱梁腹板安装在箱梁底板左右两侧，底板上方两侧的箱梁腹板之间沿横向间隔设置或不设置位于内部的箱梁腹板，槽形箱梁上相邻的两个箱梁腹板上端经沿纵向间隔设置的若干波形上翼缘横梁相连接，波形上翼缘横梁上端通过剪力连接件连接铺设在槽形箱梁上的混凝土桥面板；

所述波形上翼缘横梁包括由上至下依次连接的横梁底板、横梁腹板、波形上翼缘板，所述波形上翼缘板包括水平底板、对称设置在水平底板两侧上方的悬臂板，悬臂板内端经倾斜板连接水平底板，悬臂板与水平底板平行。

进一步的，所述箱梁腹板为波形板或平腹板，波形板的水平截面形状为梯形波折或正弦曲线波纹，梯形波折为正梯形与倒梯形首尾相互连为一体的梯形波折曲线，梯形波折倾斜段的倾角为30-60°。

进一步的，波形上翼缘横梁两端与箱梁腹板焊接连接；箱梁腹板为平腹板时，悬臂板的顶面与箱梁腹板顶部对齐并焊接，横梁底板、横梁腹板与箱梁腹板侧面焊接连接；箱梁腹板为波形板时，波形上翼缘横梁两端与箱梁腹板连接位置在波形板的波峰或波谷；在波峰连接处，横梁底板、横梁腹板与波峰平面焊接，悬臂板与箱梁腹板的上翼缘板焊接；在波谷连接处，横梁底板、横梁腹板与波谷平面焊接，横梁底板两侧采用直角三角钢板与箱梁腹板截面中的两斜面焊接，悬臂板与箱梁腹板的上翼缘板焊接。

进一步的，所述混凝土桥面板上设置有凹槽，凹槽位于波形上翼缘横梁上方，并沿着波形上翼缘横梁长度方向间隔布置，混凝土桥面板铺设在槽形箱梁上后，凹槽浇筑混凝土形成后浇混凝土块。

进一步的，所述剪力连接件安装在水平底板上。

进一步的，所述剪力连接件包括长栓钉、短栓钉，多根长栓钉组成的矩阵长栓钉群，多根短栓钉组成矩阵短栓钉群，矩阵长栓钉群、矩阵短栓钉群沿波形上翼缘横梁长度方向交替布置，矩阵长栓钉群布置在凹槽处，短栓钉群布置在凹槽外侧，长栓钉伸入凹槽内的后浇混凝土块中。

进一步的，所述槽形箱梁为单箱单室或单箱双室或单箱多室或双箱单室结构。

进一步的，槽形箱梁上相邻两块混凝土桥面板间的连接缝位于波形上翼缘横梁或普通横梁上方，普通横梁两端与槽形箱梁焊接，所述波形上翼缘横梁或普通横梁上方设置有栓钉，相邻两块混凝土桥面板间连接缝通过后浇筑混凝土将波形上翼缘横梁或普通横梁与混凝土桥面板连接成一个整体。

一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：预制混凝土桥面板，根据实际工艺需求，事先将桥面板单元尺寸进行划分，在预制厂内在桥面板预制模具中绑扎好钢筋网，并将凹槽预留好，后进行混凝土的浇筑和桥面板的养护，使预置桥面板混凝土强度高，外观质量优良以及性能可靠；

步骤二：在桥梁下部结构建造过程中，同时进行槽形箱梁加工与制造，在工厂将箱梁底板、箱梁腹板焊接在一起，在箱梁腹板上端焊接箱梁顶板，在箱梁顶板上方焊接栓钉；

步骤三：制造波形上翼缘横梁，先将波形上翼缘板压制成设计的形状，后将制作好的横梁底板、横梁腹板、波形上翼缘板焊接在一起，并在波形上翼缘上焊接栓钉；

步骤四：钢梁架设，将加工好的钢构件运至施工现场，在下部结构与钢梁制作完成后，采用吊装、顶推或拖拉方法进行槽形箱梁和波折上翼缘横梁的架设；等槽形箱梁和波折形上翼缘横梁就位后，对波折形上翼缘横梁和槽形箱梁连接处进行焊接；

步骤五：安装混凝土桥面板，将预制好的混凝土桥面板运至施工现场，接着将混凝土桥面板采用吊装或顶推的方法放置到波折形上翼缘横梁和槽形箱梁上，并使凹槽位于波折形上翼缘横梁的矩阵长栓钉群上方；

步骤六：往凹槽和相邻混凝土桥面板间的接缝内浇筑混凝土，混凝土凝固后在混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁之间形成后浇混凝土块将混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁之间的缝隙及接缝填满，将混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁连接为一体；

步骤七：桥面铺装施工，先对混凝土桥面板铺设后形成的桥面进行清理，再铺设钢筋网片，浇筑、振捣混凝土，待混凝土初凝后用抹光机进行抹面、收浆，确保表面平整，砼收面结束后及时覆盖土工布养护，掩护结束后，对桥面进行精铣刨。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构合理、横向刚度大，能够避免跨度较大的钢混组合箱梁桥面板横向破坏，提高箱梁结构承载能力，能够有效减小混凝土桥面板厚度，使钢梁部分有足够的高度从而保证钢混组合箱梁有足够的承载能力，充分发挥钢混组合箱梁承载力高、整体型好、抗扭能力强、跨越能力强的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本箱梁结构实施例1的结构示意图一。

图2为本箱梁结构实施例1的结构示意图二。

图3为波形上翼缘横梁主视图。

图4为波峰连接构造图。

图5为波谷连接构造图。

图6为箱梁结构实施例2的主视图。

图7为箱梁结构实施例3的主视图。

图8为箱梁结构实施例4的主视图。

图中：1-箱梁底板、2-箱梁腹板、3-箱梁顶板、4-普通横梁、5-波形上翼缘横梁、6-横梁底板、7-横梁腹板、8-波形上翼缘底板、9-倾斜板、10-悬臂板、11-长栓钉、12-短栓钉、13混凝土-桥面板、14-凹槽、15-连接缝、16-直角三角钢板。

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。

如图1-8所示，一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，包括槽形箱梁、混凝土桥面板13、波形上翼缘横梁5；

所述槽形箱梁包括由下至上依次连接箱梁底板1、箱梁腹板2、箱梁顶板3，所述箱梁腹板安装在箱梁底板左右两侧，底板上方两侧的箱梁腹板之间沿横向间隔设置或不设置位于内部的箱梁腹板，槽形箱梁上相邻的两个箱梁腹板上端经沿纵向间隔设置的若干波形上翼缘横梁相连接，波形上翼缘横梁上端通过剪力连接件连接铺设在槽形箱梁上的混凝土桥面板形成一个整体，提高钢混组合箱梁混凝土桥面板的横向刚度；

所述波形上翼缘横梁包括由上至下依次连接的横梁底板6、横梁腹板7、波形上翼缘板8，所述波形上翼缘板包括水平底板、对称设置在水平底板两侧上方的悬臂板10，悬臂板内端经倾斜板9连接水平底板，悬臂板与水平底板平行。

在本实施例中，相邻的两个箱梁腹板间普通横梁4与波形上翼缘横梁5交错布置,普通横梁搭接相邻两混凝土桥面板的端部，普通横梁与相邻两混凝土桥面板的端部之间形成连接缝；波形上翼缘横梁搭接混凝土桥面板下表面中部.

在本实施例中，所述箱梁腹板为波形板或平腹板，波形板的水平截面形状为梯形波折或正弦曲线波纹，梯形波折为正梯形与倒梯形首尾相互连为一体的梯形波折曲线，梯形波折倾斜段的倾角为30-60°。

在本实施例中，波形上翼缘横梁两端与箱梁腹板焊接连接；箱梁腹板为平腹板时，悬臂板的顶面与箱梁腹板顶部对齐并焊接，横梁底板、横梁腹板与箱梁腹板侧面焊接连接；箱梁腹板为波形板时，波形上翼缘横梁两端与箱梁腹板连接位置在波形板的波峰或波谷；在波峰连接处，横梁底板、横梁腹板与波峰平面焊接，悬臂板与箱梁腹板的上翼缘板焊接；在波谷连接处，横梁底板、横梁腹板与波谷平面焊接，横梁底板两侧采用直角三角钢板16与箱梁腹板截面中的两斜面焊接，悬臂板与箱梁腹板的上翼缘板焊接。

在本实施例中，所述混凝土桥面板上设置有凹槽14，凹槽位于波形上翼缘横梁上方，并沿着波形上翼缘横梁长度方向间隔布置，混凝土桥面板铺设在槽形箱梁上后，凹槽浇筑混凝土形成后浇混凝土块。

在本实施例中，所述剪力连接件安装在水平底板上。

在本实施例中，所述剪力连接件包括长栓钉11、短栓钉12，多根长栓钉组成的矩阵长栓钉群，多根短栓钉组成矩阵短栓钉群，矩阵长栓钉群、矩阵短栓钉群沿波形上翼缘横梁长度方向交替布置，矩阵长栓钉群布置在凹槽处，短栓钉群布置在凹槽外侧，长栓钉伸入凹槽内的后浇混凝土块中。

在本实施例中，所述槽形箱梁为单箱单室或单箱双室或单箱多室或双箱单室结构。

在本实施例中，槽形箱梁上相邻两块混凝土桥面板间的连接缝15位于波形上翼缘横梁或普通横梁4上方，普通横梁两端与槽形箱梁焊接，所述波形上翼缘横梁或普通横梁上方设置有栓钉，相邻两块混凝土桥面板间连接缝通过后浇筑混凝土将波形上翼缘横梁或普通横梁与混凝土桥面板连接成一个整体。

实施例1如图1所示，槽形箱梁为单箱双室结构，横梁为波形上翼缘横梁和普通横梁间隔布置。波形上翼缘横梁上设置有长、短栓钉群，长栓钉群伸入混凝土桥面板的凹槽内与桥面板连接，短栓钉群通过后浇填充混凝土与与桥面板连接；槽形箱梁钢腹板和普通横梁上方为桥面板湿接缝，通过上方设置的短栓钉与桥面板连接。

实施例2如图6所示，槽形箱梁为单箱单室结构，横梁为波形上翼缘横梁和普通横梁间隔布置。槽形箱梁钢腹板和普通横梁上方为桥面板湿接缝，通过上方设置的短栓钉与桥面板连接。

实施例3如图7所示，槽形箱梁为单箱多室结构，横梁为波形上翼缘横梁和普通横梁间隔布置。槽形箱梁钢腹板和普通横梁上方为桥面板湿接缝，通过上方设置的短栓钉与桥面板连接。

实施例4如图8所示，槽形箱梁为双箱单室结构，横梁为波形上翼缘横梁和普通横梁间隔布置。槽形箱梁钢腹板和普通横梁上方为桥面板湿接缝，通过上方设置的短栓钉与桥面板连接。

一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：预制混凝土桥面板，根据实际工艺需求，事先将桥面板单元尺寸进行划分，在预制厂内在桥面板预制模具中绑扎好钢筋网，并将凹槽预留好，后进行混凝土的浇筑和桥面板的养护，使预置桥面板混凝土强度高，外观质量优良以及性能可靠；

步骤二：在桥梁下部结构建造过程中，同时进行槽形箱梁加工与制造，在工厂将箱梁底板、箱梁腹板焊接在一起，在箱梁腹板上端焊接箱梁顶板，在箱梁顶板上方焊接栓钉；

步骤三：制造波形上翼缘横梁，先将波形上翼缘板压制成设计的形状，后将制作好的横梁底板、横梁腹板、波形上翼缘板焊接在一起，并在波形上翼缘上焊接栓钉；

步骤四：钢梁架设，将加工好的钢构件运至施工现场，在下部结构与钢梁制作完成后，采用吊装、顶推或拖拉方法进行槽形箱梁和波折上翼缘横梁的架设；等槽形箱梁和波折形上翼缘横梁就位后，对波折形上翼缘横梁和槽形箱梁连接处进行焊接；

步骤五：安装混凝土桥面板，将预制好的混凝土桥面板运至施工现场，接着将混凝土桥面板采用吊装或顶推的方法放置到波折形上翼缘横梁和槽形箱梁上，并使凹槽位于波折形上翼缘横梁的矩阵长栓钉群上方；

步骤六：往凹槽和相邻混凝土桥面板间的接缝内浇筑混凝土，混凝土凝固后在混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁之间形成后浇混凝土块将混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁之间的缝隙及接缝填满，将混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁连接为一体；

步骤七：桥面铺装施工，先对混凝土桥面板铺设后形成的桥面进行清理，再铺设钢筋网片，浇筑、振捣混凝土，待混凝土初凝后用抹光机进行抹面、收浆，确保表面平整，砼收面结束后及时覆盖土工布养护，掩护结束后，对桥面进行精铣刨。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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专利，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专利的限制。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：包括槽形箱梁、混凝土桥面板、波形上翼缘横梁；

所述槽形箱梁包括由下至上依次连接箱梁底板、箱梁腹板、箱梁顶板，所述箱梁腹板安装在箱梁底板左右两侧，底板上方两侧的箱梁腹板之间沿横向间隔设置或不设置位于内部的箱梁腹板，槽形箱梁上相邻的两个箱梁腹板上端经沿纵向间隔设置的若干波形上翼缘横梁相连接，波形上翼缘横梁上端通过剪力连接件连接铺设在槽形箱梁上的混凝土桥面板；

所述波形上翼缘横梁包括由上至下依次连接的横梁底板、横梁腹板、波形上翼缘板，所述波形上翼缘板包括水平底板、对称设置在水平底板两侧上方的悬臂板，悬臂板内端经倾斜板连接水平底板，悬臂板与水平底板平行。

2.根据权利要求1所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：所述箱梁腹板为波形板或平腹板，波形板的水平截面形状为梯形波折或正弦曲线波纹，梯形波折为正梯形与倒梯形首尾相互连为一体的梯形波折曲线，梯形波折倾斜段的倾角为30-60°。

3.根据权利要求1所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：波形上翼缘横梁两端与箱梁腹板焊接连接；箱梁腹板为平腹板时，悬臂板的顶面与箱梁腹板顶部对齐并焊接，横梁底板、横梁腹板与箱梁腹板侧面焊接连接；箱梁腹板为波形板时，波形上翼缘横梁两端与箱梁腹板的连接位置在波形板的波峰或波谷。

4.根据权利要求1所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：所述混凝土桥面板上设置有凹槽，凹槽位于波形上翼缘横梁上方，并沿着波形上翼缘横梁长度方向间隔布置，混凝土桥面板铺设在槽形箱梁上后，凹槽浇筑混凝土形成后浇混凝土块。

5.根据权利要求4所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：所述剪力连接件安装在水平底板上。

6.根据权利要求5所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：所述剪力连接件包括长栓钉、短栓钉，多根长栓钉组成的矩阵长栓钉群，多根短栓钉组成矩阵短栓钉群，矩阵长栓钉群、矩阵短栓钉群沿波形上翼缘横梁长度方向交替布置，矩阵长栓钉群布置在凹槽处，短栓钉群布置在凹槽外侧，长栓钉伸入凹槽内的后浇混凝土块中。

7.根据权利要求1所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：所述槽形箱梁为单箱单室或单箱双室或单箱多室或双箱单室结构。

8.根据权利要求1所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于：槽形箱梁上相邻两块混凝土桥面板间的连接缝位于波形上翼缘横梁或普通横梁上方，普通横梁两端与槽形箱梁焊接，所述波形上翼缘横梁或普通横梁上方设置有栓钉，相邻两块混凝土桥面板间连接缝通过后浇筑混凝土将波形上翼缘横梁或普通横梁与混凝土桥面板连接成一个整体。

9.一种带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构的施工方法，采用如权利要求5所述的带波形上翼缘横梁的钢混组合箱梁结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：预制混凝土桥面板，根据实际工艺需求，事先将桥面板单元尺寸进行划分，在预制厂内在桥面板预制模具中绑扎好钢筋网，并将凹槽预留好，后进行混凝土的浇筑和桥面板的养护；

步骤二：在桥梁下部结构建造过程中，同时进行槽形箱梁加工与制造，在工厂将箱梁底板、箱梁腹板焊接在一起，在箱梁腹板上端焊接箱梁顶板，在箱梁顶板上方焊接栓钉；

步骤三：制造波形上翼缘横梁，先将波形上翼缘板压制成设计的形状，后将制作好的横梁底板、横梁腹板、波形上翼缘板焊接在一起，并在波形上翼缘上焊接栓钉；

步骤四：钢梁架设，将加工好的钢构件运至施工现场，在下部结构与钢梁制作完成后，采用吊装、顶推或拖拉方法进行槽形箱梁和波折上翼缘横梁的架设；等槽形箱梁和波折形上翼缘横梁就位后，对波折形上翼缘横梁和槽形箱梁连接处进行焊接；

步骤五：安装混凝土桥面板，将预制好的混凝土桥面板运至施工现场，接着将混凝土桥面板采用吊装或顶推的方法放置到波折形上翼缘横梁和槽形箱梁上，并使凹槽位于波折形上翼缘横梁的矩阵长栓钉群上方；

步骤六：往凹槽和相邻混凝土桥面板间的接缝内浇筑混凝土，混凝土凝固后在混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁之间形成后浇混凝土块将混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁之间的缝隙及接缝填满，将混凝土桥面板与波折形上翼缘横梁连接为一体；

步骤七：桥面铺装施工，先对混凝土桥面板铺设后形成的桥面进行清理，再铺设钢筋网片，浇筑、振捣混凝土，待混凝土初凝后用抹光机进行抹面、收浆，确保表面平整，砼收面结束后及时覆盖土工布养护，掩护结束后，对桥面进行精铣刨。

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