CN114438868A - 一种波形钢腹板组合箱梁及其施工方法 - Google Patents

一种波形钢腹板组合箱梁及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波形钢腹板组合箱梁及其施工方法,组合箱梁包括顶板、底板和波形钢腹板,波形钢腹板的数量为至少两个,波形钢腹板均设置在顶板和底板之间,波形钢腹板包括第一腹板段和第二腹板段,第一腹板段包括两个第一钢腹板,两个第一钢腹板的第一端向内弯折并相互连接,第二腹板段包括第二钢腹板,第二钢腹板与第一钢腹板的第一端连接。本发明通过采用双层钢腹板与单层钢腹板结合的形式,既提升了桥墩处钢腹板的抗剪刚度和抗弯刚度,又减轻了悬空部分的重量,提升组合箱梁的整体稳定性。本发明涉及土木工程桥梁领域。

Description

一种波形钢腹板组合箱梁及其施工方法
技术领域
本发明涉及土木工程桥梁领域中的一种波形钢腹板组合箱梁及其施工方法。
背景技术
我国在200m~300m这一跨径范围内的桥型,多采用预应力混凝土箱型连续梁(刚构)作为桥体支撑。但多年的实验和工程实践表明,预应力混凝土箱型连续梁(刚构)存在一些无法避免的缺陷:桥梁跨中部位持续下挠以及箱梁梁体产生裂缝等。其产生病害的主要原因在于混凝土梁自重内力占设计内力比重过大,混凝土腹板抗剪、抗拉能力不足,而波形钢腹板组合梁桥则可以有效的改善预应力混凝土箱型连续梁桥(刚构)的一些不足。但波形钢腹板组合梁桥应用在这一跨径范围内时,则需要增加其腹板高度。但随着腹板高度的增加,波形钢腹板的极限屈曲强度就会急剧降低,这是波形钢腹板组合梁桥的一个突出问题,通常当腹板高度超过5m时,会在腹板内侧设置内衬混凝土,这样可以提高腹板的抗屈曲能力,同时也使剪力的传递大大加强,但仍然无法满足超高腹板的稳定,解决超高腹板稳定问题是将波形钢腹板组合梁桥应用于超大跨径的关键。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种波形钢腹板组合箱梁及其施工方法,能够提高波形钢腹板组合箱梁的稳定性。
根据本发明第一方面实施例,提供一种波形钢腹板组合箱梁,包括顶板、底板和波形钢腹板,所述波形钢腹板的数量为至少两个,所述波形钢腹板均设置在所述顶板和所述底板之间,所述波形钢腹板包括第一腹板段和第二腹板段,所述第一腹板段包括两个第一钢腹板,两个所述第一钢腹板的第一端向内弯折并相互连接,所述第二腹板段包括第二钢腹板,所述第二钢腹板与所述第一钢腹板的第一端连接。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第一腹板段还包括水平隔板和竖向隔板,所述水平隔板的两端分别连接至两个所述第一钢腹板,所述竖向隔板的两端分别连接至两个所述第一钢腹板。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第一腹板段的高度高于所述第二腹板段。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述波形钢腹板组合箱梁还包括混凝土隔板,所述混凝土隔板设置在两个相邻的所述波形钢腹板之间。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第一钢腹板的第一端向内弯折的角度为15°~45°,两个所述第一钢腹板的第一端和所述第二钢腹板均设有安装孔,两个所述第一钢腹板的第一端夹持所述第二钢腹板并通过所述安装孔进行螺栓连接。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第一钢腹板的第一端向内弯折的角度为15°~45°,两个所述第一钢腹板的第一端夹持所述第二钢腹板并相互焊接。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第一钢腹板的第一端向内弯折的角度为90°,两个所述第一钢腹板的第一端夹持所述第二钢腹板并相互焊接。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第二钢腹板与其中一个所述第一钢腹板为一体式结构,两个所述第一钢腹板均设有安装孔,两个所述第一钢腹板通过所述安装孔进行螺栓连接。
根据本发明第一方面实施例,进一步地,所述第二钢腹板与其中一个所述第一钢腹板为一体式结构,两个所述第一钢腹板相互焊接。
根据本发明第二方面实施例,提供一种波形钢腹板组合箱梁的施工方法,包括:
预制所述第一钢腹板和所述第二钢腹板;
将两个所述第一钢腹板的第一端向内弯折;
架设墩旁支架,预埋所述第一腹板段,对称张拉本梁段的预应力束;
安装挂篮,并进行所述挂篮的预压;
前移所述挂篮,安装所述第一腹板段,在所述第一腹板段的底部设置钢筋和模板,浇注所述底板的混凝土并养生;
在所述第一腹板段的顶部设置钢筋和模板,浇注所述顶板的混凝土并养生;
在所述波形钢腹板间设置钢筋和模板,浇注所述混凝土隔板并养生;
前移所述挂篮,将所述第二钢腹板与所述第一钢腹板的第一端连接;
在所述第二腹板段的底部设置钢筋和模板,浇注所述底板的混凝土并养生,采用预应力束进行张拉;
在所述第二腹板段的顶部设置钢筋和模板,浇注所述顶板的混凝土并养生,采用预应力束进行张拉;
随着跨度增长,在反方向设置平衡重,直至桥梁合拢。
本发明实施例的有益效果至少包括:本发明通过采用双层钢腹板与单层钢腹板结合的形式,既提升了桥墩处钢腹板的抗剪刚度和抗弯刚度,又减轻了悬空部分的重量,提升组合箱梁的整体稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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说明。显然,所描述的附图只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明第一方面实施例的结构图;
图2是本发明第一方面实施例的侧视图;
图3是本发明第一方面实施例中第一腹板段的截面图;
图4是本发明第一方面实施例中第二腹板段的截面图;
图5是本发明第一方面实施例的俯视图;
图6是本发明第一方面实施例中第一腹板段和第二腹板段的分段示意图;
图7是本发明第一方面实施例中第一钢腹板与第二钢腹板连接实施例1的示意图;
图8是本发明第一方面实施例中第一钢腹板与第二钢腹板连接实施例2的示意图;
图9是本发明第一方面实施例中第一钢腹板与第二钢腹板连接实施例3的示意图;
图10是本发明第一方面实施例中第一钢腹板与第二钢腹板连接实施例4的示意图;
图11是本发明第一方面实施例中第一钢腹板与第二钢腹板连接实施例5的示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例,本发明之较佳实施例在附图中示出,附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述,使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案,但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右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,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1~图2,本发明第一方面实施例中的波形钢腹板组合箱梁,包括顶板1、底板2和波形钢腹板3。波形钢腹板3的数量为至少两个,为使波形钢腹板3受力均匀,各个波形钢腹板3应相互平行,其数量可以根据实际施工情况进行调整。波形钢腹板3的顶部与顶板1连接,其底部与底板2连接,构成本组合箱梁的主体结构。具体地,波形钢腹板3包括第一腹板段31和第二腹板段32。参照图6,其中第一腹板段31设置在桥墩上,第二腹板段32悬空,两者相互连接。
第一腹板段31包括水平隔板311和两个第一钢腹板312,具体地,第一腹板段31又可分为延伸段和过渡段。延伸段中,两个第一钢腹板312相互平行,水平隔板311横置在两者之间,且水平隔板311的两端分别与两个第一钢腹板312连接,防止第一钢腹板312受压发生侧向变形,提升第一钢腹板312的抗屈曲强度。水平隔板311的数量可以进行增减以适应不同的施工情况。过渡段中,两个第一钢腹板312的第一端向内弯折并最终相交,两者在相交处相互连接。容易理解地,对于较为紧凑的箱梁结构,延伸段也可以取消,相邻的两个过渡段直接连接。水平隔板311也可以适用性地进行修改以安装在过渡段中。
第二腹板段32包括第二钢腹板321,其在两个第一钢腹板312相交处与两者连接,共同构成“Y”形结构,提升第一腹板段31与第二腹板段32的连接强度。
第一腹板段31通过两个第一钢腹板312构成双层钢腹板结构,能更好地提升箱梁结构的抗剪刚度和抗弯刚度;而在第二腹板段32则为单层钢腹板结构,减轻箱梁结构的自重,减少桥梁悬空段的负担。
进一步地,参照图3,第一腹板段31还包括竖向隔板313,其与水平隔板311相互垂直,且两端分别连接至两个第一钢腹板312,提升第一腹板段31的抗压能力。
进一步地,参照图4,两个第二钢腹板321与顶板1、底板2共同构成框架结构。容易理解地,可以在框架结构内填充混凝土以提升结构强度。
进一步地,第一腹板段31的高度高于第二腹板段32,从而可以满足长跨径桥梁对箱梁的高度要求。
进一步地,参照图5,本波形钢腹板组合箱梁还包括混凝土隔板4,其填充设置在两个相邻的波形钢腹板3之间,从而将相邻两个波形钢腹板3连接成一个整体,提升箱梁的整体受压能力。
具体地,第一钢腹板312和第二钢腹板321具有多种连接方式,包括:
实施例1:参照图7,第一钢腹板312的第一端向内弯折的角度为15°~45°,减少过渡段可能出现的应力集中。两个第一钢腹板312的第一端和第二钢腹板321均设有安装孔,且两个钢腹板312向内夹住第二钢腹板321,通过将螺栓穿过各自的安装孔将三者固定。
实施例2:参照图8,第一钢腹板312的第一端向内弯折的角度为15°~45°,减少过渡段可能出现的应力集中。两个钢腹板312向内夹住第二钢腹板321,采用贴角焊缝或熔透焊的方式将三者固定。应注意的是,第二钢腹板321向第一钢腹板312方向伸入,以预留足够空间进行焊接。
实施例3:参照图9,第一钢腹板312的第一端向内弯折的角度为90°,适用于紧凑的箱梁结构,减短过渡段的长度。两个钢腹板312向内夹住第二钢腹板321,采用贴角焊缝或熔透焊的方式将三者固定。应注意的是,第二钢腹板321向第一钢腹板312方向伸入,以预留足够空间进行焊接。
实施例4:参照图10,第二钢腹板321与其中一个第一钢腹板312为一体式结构,两个第一钢腹板312均设有安装孔,通过将螺栓穿过各自的安装孔将两者固定。
实施例5:参照图11,第二钢腹板321与其中一个第一钢腹板312为一体式结构,采用贴角焊缝或熔透焊的方式将两者固定。
一种波形钢腹板组合箱梁的施工方法,包括:
S1.在工厂中预制第一钢腹板312和第二钢腹板321。
S2.将水平隔板311的两端焊接至两个第一钢腹板312,将其固定为一个整体。在第一钢腹板312的外侧敢接栓钉,便于后续浇注混凝土隔板4。再将两个第一钢腹板312的第一端向内弯折,并辅以临时固定措施保证构件在运输过程中不变形。
S3.在施工桥墩旁架设墩旁支架,预埋第一腹板段31,对称张拉本梁段的预应力束,进行预压。
S4.安装挂篮,并进行对挂篮的预压,以消除挂篮的非弹性变形,完成后拆除墩旁支架。
S5.前移挂篮,安装第一腹板段31,在第一腹板段31的底部设置钢筋和模板,浇注底板2的混凝土并养生。
S6.在第一腹板段31的顶部设置钢筋和模板,浇注顶板1的混凝土并养生。
S7.在波形钢腹板3间设置钢筋和模板,浇注混凝土隔板4并养生。
S8.前移挂篮,将第二钢腹板321与第一钢腹板312的第一端连接,实现第一腹板段31和第二腹板段32的连接。
S9.在第二腹板段32的底部设置钢筋和模板,浇注底板2的混凝土并养生,采用预应力束进行张拉。
S10.在第二腹板段32的顶部设置钢筋和模板,浇注顶板1的混凝土并养生,采用预应力束进行张拉。
S11.随着跨度增长,在反方向设置平衡重,直至桥梁合拢。
其中,步骤S11具体为:
A.边跨合龙段施工:前移挂篮,设置合拢段平衡重与底板2模板,调整合拢段梁端两端的标高,将两侧第二腹板段32对接,浇筑底板2混凝土,撤出部分平衡重;浇筑顶板1混凝土,撤出全部平衡重,养生;张拉合拢束,撤出挂篮、模板;拆除边墩旁支架,完成边跨合拢。
B.中跨合龙段施工:撤出一端挂篮,前移另一端挂篮;设置合拢段平衡重与底板2模板,调整合拢段梁段两端标高,将两侧第二腹板段32对接;浇筑底板2混凝土,撤出部分平衡重,养生;浇筑顶板1混凝土,撤出全部平衡重,养生,张拉合拢束,撤出挂篮、模板。
最后,安装护栏、泄水管道、伸缩缝并进行桥面铺装施工。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种波形钢腹板组合箱梁,其特征在于,包括:顶板(1)、底板(2)和波形钢腹板(3),所述波形钢腹板(3)的数量为至少两个,所述波形钢腹板(3)均设置在所述顶板(1)和所述底板(2)之间,所述波形钢腹板(3)包括第一腹板段(31)和第二腹板段(32),所述第一腹板段(31)包括两个第一钢腹板(312),两个所述第一钢腹板(312)的第一端向内弯折并相互连接,所述第二腹板段(32)包括第二钢腹板(321),所述第二钢腹板(321)与所述第一钢腹板(312)的第一端连接。
2.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第一腹板段(31)还包括水平隔板(311)和竖向隔板(313),所述水平隔板(311)的两端分别连接至两个所述第一钢腹板(312),所述竖向隔板(313)的两端分别连接至两个所述第一钢腹板(312)。
3.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第一腹板段(31)的高度高于所述第二腹板段(32)。
4.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述波形钢腹板组合箱梁还包括混凝土隔板(4),所述混凝土隔板(4)设置在两个相邻的所述波形钢腹板(3)之间。
5.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第一钢腹板(312)的第一端向内弯折的角度为15°~45°,两个所述第一钢腹板(312)的第一端和所述第二钢腹板(321)均设有安装孔,两个所述第一钢腹板(312)的第一端夹持所述第二钢腹板(321)并通过所述安装孔进行螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第一钢腹板(312)的第一端向内弯折的角度为15°~45°,两个所述第一钢腹板(312)的第一端夹持所述第二钢腹板(321)并相互焊接。
7.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第一钢腹板(312)的第一端向内弯折的角度为90°,两个所述第一钢腹板(312)的第一端夹持所述第二钢腹板(321)并相互焊接。
8.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第二钢腹板(321)与其中一个所述第一钢腹板(312)为一体式结构,两个所述第一钢腹板(312)均设有安装孔,两个所述第一钢腹板(312)通过所述安装孔进行螺栓连接。
9.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁,其特征在于:所述第二钢腹板(321)与其中一个所述第一钢腹板(312)为一体式结构,两个所述第一钢腹板(312)相互焊接。
10.一种波形钢腹板组合箱梁的施工方法,其特征在于,包括:
预制所述第一钢腹板(312)和所述第二钢腹板(321);
将两个所述第一钢腹板(312)的第一端向内弯折;
架设墩旁支架,预埋所述第一腹板段(31),对称张拉本梁段的预应力束;
安装挂篮,并进行所述挂篮的预压;
前移所述挂篮,安装所述第一腹板段(31),在所述第一腹板段(31)的底部设置钢筋和模板,浇注所述底板(2)的混凝土并养生;
在所述第一腹板段(31)的顶部设置钢筋和模板,浇注所述顶板(1)的混凝土并养生;
在所述波形钢腹板(3)间设置钢筋和模板,浇注所述混凝土隔板(4)并养生;
前移所述挂篮,将所述第二钢腹板(321)与所述第一钢腹板(312)的第一端连接;
在所述第二腹板段(32)的底部设置钢筋和模板,浇注所述底板(2)的混凝土并养生,采用预应力束进行张拉;
在所述第二腹板段(32)的顶部设置钢筋和模板,浇注所述顶板(1)的混凝土并养生,采用预应力束进行张拉;
随着跨度增长,在反方向设置平衡重,直至桥梁合拢。
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