CN114575233A - 一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，包括混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板、混凝土横向加劲肋、横向预应力钢束，纵向接合钢筋，横向贯穿钢筋，栓钉键；混凝土横向加劲肋连接在混凝土顶板下部，沿桥梁横向呈对称分布；横向加劲肋分为腹板外横向加劲肋和腹板内横向加劲肋；腹板外横向加劲肋横截面为三角形截面，截面厚度由悬臂板端部向根部方向线性增加；波形钢腹板的两端通过嵌入式连接方式连接于混凝土顶板和混凝土底板内；混凝土横向加劲肋通过栓钉键与波形钢腹板的侧面连接；混凝土顶板和混凝土横向加劲肋内设置横向预应力钢束。本发明充分利用了混凝土抗压，波形钢腹板抗剪强度高的优点，有利于降低桥梁上部自重。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁。
背景技术
随着经济的发展和社会的进步，交通荷载特点逐渐趋向于大流量、大轴载，交通流量的增加对现代公路桥梁的设计做出更高的要求。为了满足桥梁结构向长跨径、宽桥面、轻型化方向发展的需求，横向加劲式波形钢腹板组合宽体箱梁得到越来越多桥梁设计者的关注。
传统箱梁采用混凝土腹板，工程材料用量多、自重大，阻碍着桥梁结构进一步向大跨径、轻型化方向发展。由于波形钢腹板抗剪强度远远大于混凝土腹板抗剪强度，且钢板重量仅为混凝土板的1/20左右，故使用波形钢腹板能有效地减轻箱梁自重。使用波形钢腹板不仅满足桥梁轻型化的要求，而且增加了桥梁的跨越能力。而在波形钢腹板箱梁中顶板下增设横向加劲肋提高了悬臂翼缘板的横向抗弯刚度和悬臂根部截面的抗剪强度，改善了悬臂根部截面横向应力状态，在减轻桥梁桥面板的重量的同时，可有效地拓宽悬臂板伸长。
鉴于传统混凝土箱梁结构自重大，腹板易开裂、桥面翼缘板伸长短等结构缺点，本发明将传统箱梁中的混凝土腹板用波形钢腹板替代，并在箱梁顶板下设置横向加劲肋。此结构可以显著减少桥梁上部结构的自重，拓宽桥面宽度，增加桥梁跨径，提高箱梁的抗剪性能，增强箱梁的横向抗弯性能，改善了桥梁的应力状态，具有充分的可行性和推广价值。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服传统混凝土箱梁自重大、腹板易开裂、翼缘板伸长较短的缺陷，提供一种轻型化的组合宽体箱梁结构，提高箱梁腹板的抗剪刚度、顶板的横向抗弯刚度，增加箱梁顶板的预应力效率，结构受力更合理，降低现场施工难度，且具有产业上的利用价值。
为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，包括混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板、混凝土横向加劲肋、横向预应力钢束、纵向接合钢筋、横向贯穿钢筋、栓钉键，所述混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板形成箱梁结构主体；所述混凝土顶板和混凝土底板呈平行设置；所述的波形钢腹板连接于混凝土顶板和混凝土底板之间形成组合箱梁结构；所述横向加劲肋连接在混凝土顶板下部，呈对称分布；所述横向加劲肋分为腹板外横向加劲肋和腹板内横向加劲肋；所述腹板内横向加劲肋在中间部分等厚度分布，在转角处保持底面与中间部分水平；所述波形钢腹板的两端通过嵌入式连接方式连接于混凝土顶板和混凝土底板内；所述混凝土顶板和混凝土横向加劲肋内均连接有横向预应力钢束。
优选地，所述横向加劲肋的高度及横向加劲肋间距与荷载工况有关，起到对顶板的外部支撑作用，横向加劲肋根部高度取1/7～1/9倍的伸臂长度，肋间距取3～5m，所述混凝土横向加劲肋为板状，横向加劲肋宽度取20～50cm。
优选地，所述的波形钢腹板包括直板段、斜板段和圆弧过渡段。
优选地，所述的顶板下端连接有对称的横向加劲肋。
优选地，所述的腹板外横向加劲肋在悬臂板下为三角形截面。
优选地，所述的腹板内横向加劲肋在中间部分等厚度分布且在转角处保持底面与中间部分水平。
优选地，所述的波形钢腹板的两端通过嵌入式连接方式连接于混凝土顶板和混凝土底板内。
优选地，所述的混凝土横向加劲肋通过栓钉键与波形钢腹板的侧面连接。
优选地，所述的横向预应力钢束呈曲线形式，保证了箱梁结构的横向抗弯能力和变形能力。
优选地，所述混凝土横向加劲肋通过栓钉键与波形钢腹板的一侧连接；所述栓钉键根部焊接于波形钢腹板上并嵌入于混凝土横向加劲肋中。
优选地，所述的纵向接合钢筋焊接于波形钢腹板的顶、底两端；所述横向贯穿钢筋穿过波形钢腹板中预留孔洞横向嵌入于混凝土顶板和混凝土底板中。
优选地，所述的横向预应力钢束包括顶板内横向预应力钢束和横向加劲肋内横向预应力钢束。
与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：
本发明提供一种横向加劲式波形钢腹板组合宽体箱梁，相较于传统混凝土箱梁，波形钢腹板箱梁能显著减小上部结构自重，减少下部结构的工程量与造价成本，提高施加在箱梁混凝土翼缘板的预应力效率，提高箱梁腹板的抗剪性能，使得箱梁具有优越的结构受力和施工性能；在波形钢腹板的基础上，在悬臂板下增设横向加劲肋，可以显著提高悬臂翼缘板的横向抗弯刚度和悬臂根部截面的抗剪强度，改善了悬臂根部截面横向应力状态，可有效地减小顶板厚度、拓宽悬臂板长度；本发明综合了波形钢腹板与加劲式顶板的力学性能优势，施工简便，造价更为经济。
附图说明
图1为本发明的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁的立体结构示意图；
图2为本发明的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁的剖视结构示意图；
图3为本发明的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁的主视结构示意图；
图4为本发明的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁的左视结构示意图；
图5为波形钢腹板几何组成的结构示意图；
图6为波形钢腹板与混凝土顶板、横向加劲肋连接方式透视结构示意图；
图7为波形钢腹板与混凝土顶板、横向加劲肋连接形式左视结构示意图；
图8为波形钢腹板与混凝土顶板、横向加劲肋连接形式俯视结构示意图。
图中：1、顶板，2、底板，3、波形钢腹板，4、横向加劲肋，5、横向预应力钢束，6、纵向接合钢筋，7、横向贯穿钢筋，8、栓钉键，31、直板段，32、斜板段；33、圆弧段，41、腹板外横向加劲肋，42、腹板内横向加劲肋，51、顶板内横向预应力钢束，52、横向加劲肋内横向预应力钢束。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，包括混凝土顶板1，混凝土底板2，波形钢腹板3，混凝土横向加劲肋4，横向预应力钢束5，纵向接合钢筋6，横向贯穿钢筋7，栓钉键8；所述的波形钢腹板3由直板段31、斜板段32和圆弧段33组成；所述的混凝土横向加劲肋4由腹板外横向加劲肋41和腹板内横向加劲肋42组成；所述的横向预应力钢束5包括顶板内横向预应力钢束51和横向加劲肋内横向预应力钢束52；
所述混凝土顶板1、混凝土底板2、波形钢腹板3形成箱梁结构；所述腹板外横向加劲肋41设置在箱梁结构两端腹板外侧悬臂板下侧；所述腹板内横向加劲肋42设置在箱梁结构两端腹板内侧悬臂板下侧；所述腹板外横向加劲肋41和腹板内横向加劲肋42设置在同一横截面内；所述的横向预应力钢束5呈曲线布置；所述的纵向接合钢筋6焊接于波形钢腹板3的顶、底两端；所述横向贯穿钢筋7穿过波形钢腹板3中预留孔洞横向嵌入于混凝土顶板1和混凝土底板2中；所述栓钉键8根部焊接于波形钢腹板3上并嵌入于混凝土横向加劲肋4中。
所述横向加劲肋4的高度及横向加劲肋间距与荷载工况有关，起到对顶板的外部支撑作用，横向加劲肋4根部高度取1/7～1/9倍的伸臂长度，肋间距取3～5m，所述混凝土横向加劲肋4为板状，横向加劲肋宽度取20～50cm。
所述的腹板外横向加劲肋4在悬臂板下为三角形截面。
本发明波形钢腹板的设置充分利用了混凝土抗压，波形钢腹板3抗剪强度高的优点，有利于降低桥梁上部结构自重，提高预应力效率，避免混凝土箱梁腹板开裂等质量通病；横向加劲肋4的设置能够减小顶板厚度，减轻箱梁顶板的自重，从而在拓宽悬臂板长度的同时，保证悬臂板根部截面横向抗弯刚度；在顶板1和横向加劲肋4中设置横向预应力钢束5，能在保证安全的前提下，使得箱梁结构有更好的变形性能和抗裂性能；波形钢腹板3的使用和横向加劲肋4的设置加速推进桥梁向长跨径、宽桥面、轻型化方向方向发展。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (7)
1.一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：包括混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板、混凝土横向加劲肋、横向预应力钢束、纵向接合钢筋、横向贯穿钢筋、栓钉键，所述混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板形成箱梁结构主体；所述混凝土顶板和混凝土底板呈平行设置；所述的波形钢腹板连接于混凝土顶板和混凝土底板之间形成组合箱梁结构；所述横向加劲肋连接在混凝土顶板下部，呈对称分布；所述横向加劲肋分为腹板外横向加劲肋和腹板内横向加劲肋；所述腹板内横向加劲肋在中间部分等厚度分布，在转角处保持底面与中间部分水平；所述波形钢腹板的两端通过嵌入式连接方式连接于混凝土顶板和混凝土底板内；所述混凝土顶板和混凝土横向加劲肋内均连接有横向预应力钢束。
2.根据权利要求1所述的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述横向加劲肋根部高度取1/7～1/9倍的伸臂长度，肋间距取3～5m，横向加劲肋宽度取20～50cm。
3.根据权利要求1所述的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述的波形钢腹板包括直板段、斜板段和圆弧过渡段。
4.根据权利要求1所述的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述的腹板外横向加劲肋在悬臂板下为三角形截面。
5.根据权利要求1所述的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述的波形钢腹板的两端通过嵌入式连接方式连接于混凝土顶板和混凝土底板内。
6.根据权利要求1所述的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述的混凝土横向加劲肋通过栓钉键与波形钢腹板的侧面连接。
7.根据权利要求1所述的一种顶板横向加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述的横向预应力钢束呈曲线形式。
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