CN114687304A - 一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，包括工厂标准化生产的单片钢波纹板环形搭接，采用高强螺栓拼接，后纵向采用错缝拼装的形式拼接形成整体的弧形的外层钢波纹板和弧形的内层钢波纹板。采用长螺栓将两层钢波纹板连接在一起，且外层、内层钢波纹板分别与相应的工厂预制拼装的混凝土基础采用角钢连接在一起，后两者之间浇筑泡沫混凝土，形成一种整体结构，后做防水层。本发明采用柔性钢波纹板和刚性混凝土结构能够改善钢波纹板桥涵对受力的要求，提高结构的整体承载力，解决高填方、大跨径钢波纹板厚度因加工工艺无法达到而引起结构不稳定问题，且标准化生产，缩短了施工周期，减少了水泥、砂石的开采，有利于环保。

Description

一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构

技术领域

本发明涉及钢波纹板-混凝土结合结构的桥涵技术领域，具体涉及一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构。

背景技术

随着国家越来越重视环境保护和低碳经济的发展，砂石和水泥材料构成的混凝土等圬工建筑将逐步被轻型的钢、铝等金属结构工程所取代，我国是钢铁生产大国，钢产量世界第一。钢结构在工程中得到广泛应用。

随着公路建设的发展，公路改建等级的提高，高速公路的延伸，遇到的特殊地质环境越来越多。钢波纹板桥涵结构轴向和纵向波纹的存在，在车辆荷载作用下，可以扩大受力面积，同时与周围土体形成拱形受力结构，更好地且均匀地承受荷载作用。

在钢波纹板桥涵设计时，由于路基填土高度的增加，对钢波纹板的厚度提出了更高的要求，特别是高填方(填土高度10m以上)、大跨径(8m＜涵洞＜10m、8m＜桥梁＜20m)时，钢波纹板的厚度往往要达到12mm以上，但是国内钢板冷弯加工工艺最大只能达到12mm，受到加工工艺的限制钢波纹板厚度无法增加，不能满足结构最大受力要求，限制了钢波纹板结构的应用。

发明内容

本发明为解决高填方路基单层钢波纹板桥涵承重能力较弱，无法满足结构最大受力，特别是单层钢波纹板桥涵拱脚受力较大，易引起结构不稳定的问题，提供一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：包括弧度不同的外层钢波纹板和内层钢波纹板，外层钢波纹板和内层钢波纹板通过长螺栓连接于一起组成拱形，外层钢波纹板和内层钢波纹板底部两侧分别设置有外侧混凝土预制拼装基础和内侧混凝土预制拼装基础。

进一步，外侧混凝土预制拼装基础和内侧混凝土预制拼装基础相接处上部分别设置有凹槽。

进一步，外层钢波纹板上设置有防水层。

进一步，外层钢波纹板与外侧混凝土预制拼装基础之间通过角钢一连接，内层钢波纹板与内侧混凝土预制拼装基础之间通过角钢二连接。

进一步，外侧混凝土预制拼装基础内设置有L型预埋螺栓一，角钢一通过L型预埋螺栓一固定于混凝土预制拼装基础上；内侧混凝土预制拼装基础内设置有L型预埋螺栓二，角钢二通过L型预埋螺栓二固定于混凝土预制拼装基础上。

进一步，角钢一和角钢二的纵向边上设置有螺孔，通过高强螺栓将外层钢波纹板与角钢一和内层钢波纹板与角钢二连接于一起。

进一步，外层钢波纹板和内层钢波纹板均为从两侧拱脚向中间拼装，螺栓连接，拱形的外侧拱脚和内侧拱脚处设置有模板，模板高度高于角钢，后浇筑混凝土。

进一步，外层钢波纹板和内层钢波纹板分别通过单片钢波纹板环形搭接，采用高强螺栓拼接于一起，拼接方式为纵向错峰拼接，拼装完成后通过密封胶对板片和螺栓的缝隙进行密封处理。

进一步，外侧混凝土预制拼装基础和内侧混凝土预制拼装基础采用相同大小混凝土块拼装而成，两个预制混凝土块均有伸出的钢筋，外侧混凝土预制拼装基础和内侧混凝土预制拼装基础拼装好后将钢筋焊接于一起，凹槽内浇筑混凝土保护钢筋。

进一步，内层钢波纹板为单层或双层结构，双层结构包括弧形的内层钢波纹板和弧形的钢波纹板，二者波峰与波谷对接，采用高强螺栓连接，中间浇筑泡沫混凝土。

本发明具有以下优点：

1)本发明采用双层钢波纹板、用长螺栓连接，最后浇筑混凝土，使其形成整体结构，节省了钢筋的用量，防止了钢波纹板与混凝土结构的脱落，提高了整体稳定性。

2)本发明施工速度快，特别是在自然环境条件恶劣地区，保证了施工工期。

3)本发明柔性钢波纹板和刚性混凝土结合改善了钢波纹板桥涵对受力的要求，解决高填方、大跨径钢波纹板桥涵的设计厚度因加工工艺无法达到易引起结构不稳定问题，能适用于钢波纹板拼装技术，与钢波纹板连接采用螺栓拧固设置，工厂标准化生产，运输方便，结构简单、造价成本低、操作方便，缩短了施工周期，减少了水泥、砂石的开采，有利于环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明立面图；

图3为本发明长螺栓及基础连接示意图；

图4为本发明环向拼装示意图；

图5为本发明轴向错缝拼装示意图；

图6为本发明拱脚连接平面图；

图7为本发明拱脚连接大样图；

图8为本发明内层钢波纹板双层结构连接示意图；

图9为本发明长螺栓连接示意图；

图10为本发明角钢大样图；

图中，1-外层钢波纹板，2-内层钢波纹板，3-外侧混凝土预制拼装基础，4-内侧混凝土预制拼装基础，5-长螺栓，6-1-角钢一，6-2-角钢二，7-泡沫混凝土，8-高强螺栓，9-1-L型预埋螺栓一，9-2-L型预埋螺栓二，10-钢筋，11-凹槽，12-钢波纹板，13-螺栓孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明专利进行详细的说明。

本发明提供一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，如图1-3所示，包括弧形的外层钢波纹板1、弧形的内层钢波纹板2、外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4，外层钢波纹板1、弧形的内层钢波纹板2两者弧度不同通过长螺栓5连接在一起组成拱形，钢波纹板1和钢波纹板2两者之间浇筑泡沫混凝土7，形成一种整体结构；外层钢波纹板1和内层钢波纹板2底部两侧分别设置有外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4，外层钢波纹板1与外侧混凝土预制拼装基础3采用角钢一6-1连接，内层钢波纹板2与内侧混凝土预制拼装基础4采用角钢二6-2连接，如图6、图7、图9、图10。

弧形的外层钢波纹板1是通过工厂标准化生产的单片钢波纹板环形搭接，采用高强螺栓8拼接到一起，后纵向拼接形成整体结构，且纵向采用错缝拼装的形式，如图5所示，拼装完成后采用密封胶对板片和螺栓的缝隙进行密封处理。

弧形的内层钢波纹板2是通过工厂标准化生产的单片钢波纹板环形搭接，采用高强螺栓8拼接到一起，如图4所示，后纵向拼接形成整体结构，且纵向采用错缝拼装的形式，如图5所示，拼装完成后采用密封胶对板片和螺栓的缝隙进行密封处理。

外侧混凝土预制拼装基础3留有L型预埋螺栓一9-1，角钢一6-1采用螺栓固定在混凝土预制拼装基础3上；内侧混凝土预制拼装基础4留有L型预埋螺栓二9-2，角钢二6-2采用螺栓固定在混凝土预制拼装基础4上。

角钢一6-1和角钢二6-2的纵向边上设置有螺孔，采用高强螺栓8将外层钢波纹板1和内层钢波纹板2与角钢一6-1和角钢二6-2连接在一起，后在外侧拱脚和内侧拱脚处支模，模板应高于角钢，后浇筑混凝土。弧形的外层钢波纹板1和弧形的内层钢波纹板2均为从两侧拱脚向中间拼装，螺栓连接。

单片钢波纹板在工厂采用镀锌防腐，生产时有预留孔，拼装完成外层钢波纹板1和内层钢波纹板2后，长螺栓5穿过内层钢波纹板2和外层钢波纹板1后，拧紧螺帽。

弧形的内层钢波纹板2可采用单层或双层结构，双层结构包括弧形的内层钢波纹板2和弧形的钢波纹板12，二者波峰与波谷对接，采用高强螺栓8连接，中间浇筑泡沫混凝土，如图8所示。

外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4采用工厂预制的相同大小混凝土块拼装而成，相接处上部分别设置有凹槽11，两个预制混凝土块均有伸出的钢筋10，外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4拼装好后将钢筋焊接在一起，后在凹槽11内浇筑混凝土保护钢筋。

整体结构施工完成后应在外层钢波纹板1上做防水层处理，防水材料及涂刷次数依据当地降雨情况选择。

本发明的拼装过程：工厂标准化生产的单片钢波纹板采用高强螺栓环形拼装，后纵向采用错缝拼装的形式拼接形成整体的弧形的外层钢波纹板1和弧形的内层钢波纹板2，采用长螺栓5将外层钢波纹板1和弧形的内层钢波纹板2连接在一起，且外层、内层钢波纹板分别与相应的工厂预制拼装的外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4采用角钢一6-1和角钢二6-2连接在一起。外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4留有预埋钢筋，采用高强螺栓8将外层钢波纹板1和内层钢波纹板2与角钢一6-1和角钢二6-2连接在一起，在外侧拱脚和内侧拱脚处支模，模板应高于角钢，浇筑混凝土。最后在弧形的外层钢波纹板1和弧形的内层钢波纹板2之间浇筑泡沫混凝土7，形成一种整体结构，在弧形的外层钢波纹板1上做防水层。

施工时：

第一步：在预制厂完成混凝土预制块，运输至现场组装成外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4，外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4的结构相同，通过钢筋9焊接在一起。将角钢5固定在外侧混凝土预制拼装基础3和内侧混凝土预制拼装基础4上。

第二步：按照钢波纹板结构的跨径在测量好的位置搭设支架，在波纹钢生产企业生产完成标准化的单片钢波纹板，先在拱脚处采用螺栓将钢波纹板与角钢连接。

第三步：弧形的内层钢波纹板2可分为单层或双层结构，单层结构为：以内侧混凝土预制拼装基础4为基础，两边对称拼装内层钢波纹板2，采用吊车将单片钢波纹板吊到相应位置，人工用螺栓拼接起来形成拱形结构，并依次阶梯轴向拼装至要求长度。双层结构为：采用以内侧混凝土预制拼装基础4为开始，两边对称拼装内层钢波纹板2，采用吊车将单片钢波纹板吊到相应位置，人工用螺栓拼接起来形成拱形结构，并依次阶梯轴向拼装至要求长度，将弧形的钢波纹板12与内层钢波纹板2波峰与波谷对接，采用高强螺栓8连接，中间浇筑泡沫混凝土。

第四步：以外侧混凝土预制拼装基础3为开始，两边对称拼装内层钢波纹板1，采用吊车将单片钢波纹板吊到相应位置，人工用螺栓拼接起来形成拱形结构，并依次阶梯轴向拼装至要求长度。

第五步：采用长螺栓5穿过内层钢波纹板2和外层钢波纹板1后，拧紧螺帽。

第六步：在钢波纹板1和钢波纹板2的端部支模，在顶部通过混凝土泵车的管子往钢波纹板1和钢波纹板2两者之间浇筑泡沫混凝土7，同时用振捣设备进行振捣，使其密实牢固，让其形成一个加强的稳固结构。

第七步：浇筑完成后，要进行标准养护，并用专门的仪器进行检测和分析，确定其达到相应的强度要求，最后在完整钢波纹板和混凝土结构拱形体上施工作防水层。待防水层干燥后才能进行上部填土，依次下一步施工。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：包括弧度不同的外层钢波纹板（1）和内层钢波纹板（2），外层钢波纹板（1）和内层钢波纹板（2）通过长螺栓（5）连接于一起组成拱形，外层钢波纹板（1）和内层钢波纹板（2）底部两侧分别设置有外侧混凝土预制拼装基础（3）和内侧混凝土预制拼装基础（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的外侧混凝土预制拼装基础（3）和内侧混凝土预制拼装基础（4）相接处上部分别设置有凹槽（11）。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的外层钢波纹板（1）上设置有防水层。

4.根据权利要求3所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的外层钢波纹板（1）与外侧混凝土预制拼装基础（3）之间通过角钢一（6-1）连接，内层钢波纹板（2）与内侧混凝土预制拼装基础（4）之间通过角钢二（6-2）连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的外侧混凝土预制拼装基础（3）内设置有L型预埋螺栓一（9-1），角钢一（6-1）通过L型预埋螺栓一（9-1）固定于混凝土预制拼装基础（3）上；内侧混凝土预制拼装基础（4）内设置有L型预埋螺栓二（9-2），角钢二（6-2）通过L型预埋螺栓二（9-2）固定于混凝土预制拼装基础（4）上。

6.根据权利要求5所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的角钢一（6-1）和角钢二（6-2）的纵向边上设置有螺孔，通过高强螺栓（8）将外层钢波纹板（1）与角钢一（6-1）和内层钢波纹板（2）与角钢二（6-2）连接于一起。

7.根据权利要求6所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：外层钢波纹板（1）和内层钢波纹板（2）均为从两侧拱脚向中间拼装，螺栓连接，拱形的外侧拱脚和内侧拱脚处设置有模板，模板高度高于角钢，后浇筑混凝土。

8.根据权利要求7所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的外层钢波纹板（1）和内层钢波纹板（2）分别通过单片钢波纹板环形搭接，采用高强螺栓（8）拼接于一起，拼接方式为纵向错峰拼接，拼装完成后通过密封胶对板片和螺栓的缝隙进行密封处理。

9.根据权利要求8所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的外侧混凝土预制拼装基础（3）和内侧混凝土预制拼装基础（4）采用相同大小混凝土块拼装而成，两个预制混凝土块均有伸出的钢筋（10），外侧混凝土预制拼装基础（3）和内侧混凝土预制拼装基础（4）拼装好后将钢筋焊接于一起，凹槽（11）内浇筑混凝土保护钢筋。

10.根据权利要求9所述的一种用于高填方或大跨径的钢波纹板复合结构，其特征在于：所述的内层钢波纹板（2）为单层或双层结构，双层结构包括弧形的内层钢波纹板（2）和弧形的钢波纹板（12），二者波峰与波谷对接，采用高强螺栓（8）连接，中间浇筑泡沫混凝土。

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