CN115162135A - 一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥及施工方法 - Google Patents

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CN115162135A
CN115162135A CN202210839275.9A CN202210839275A CN115162135A CN 115162135 A CN115162135 A CN 115162135A CN 202210839275 A CN202210839275 A CN 202210839275A CN 115162135 A CN115162135 A CN 115162135A
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武维宏
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李熙同
胡焱文
刘旺宗
张春明
王志贤
马志贵
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    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • E01D2101/24Concrete
    • E01D2101/26Concrete reinforced
    • E01D2101/268Composite concrete-metal

Abstract

本发明涉及一种新型钢桁‑混凝土双层组合连续梁桥及施工方法,包括等高段桁片组、中支点托架桁片组、上层钢横梁、下层钢横梁、托架横梁、横梁中腹杆、横梁悬臂腹杆、托架悬臂腹杆、剪力钉群、UHPC桥面板以及正交异性钢组合桥面板,等高段钢桁梁为等高段桁片组与上层、下层钢横梁及横梁中腹杆和横梁悬臂腹杆组成的空间桁架结构体系。等高段钢桁梁通过焊接与由中支点托架桁片组、托架横梁、托架悬臂腹杆组成托架钢桁梁连接。双层组合连续梁桥上层桥面通过剪力钉群连接UHPC桥面板和等高段钢桁梁,下层桥面与等高段钢桁梁形成空间板桁结合体系。本发明结构体系受力明确,外观简捷,抗震性能优越,装配化程度高,具有规模化应用的广阔前景。

Description

一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥及施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁技术领域,具体为一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥及施工方法。
背景技术
国内外在公路基础设施的建设中为在有限的土地资源及布置空间内极大地提高交通的适用效率、改善桥梁通行条件,采用复合共线桥梁跨河是集约利用有限廊道资源、减少涉水桥梁建设对水环境影响的最有效措施。
复合共线桥梁通道的形式,一般以双层交通或者双层桥面的桥梁设计被视为较佳方案。目前跨河、跨江、跨海共线桥梁的设计与应用多在公铁或公轨两用桥领域,公路桥梁领域主要以悬索桥等特殊大跨桥梁为主,常规桥梁高速公路与不同等级公路跨河桥梁鲜有涉及,本发明提供的新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥是双层梁桥中的最优结构,可覆盖常规中大跨径桥梁。针对主跨100m以下,可采用等高新型钢桁-混凝土双层组合梁桥;主跨100m以上时,等高双层桥由于支点和跨中区域主要受力杆件应力过大,只能通过增加钢板厚度或提高钢桁高度来增加截面刚度,截面利用率低,材料不能充分利用,结构经济性较差,此时可利用托架钢桁梁拓展最大跨径至200m;对于200m以上更大跨径,可采用斜拉桥或悬索桥,截面形式依旧可采用新型钢桁-混凝土双层组合梁,仅需对主要杆件尺寸进行修改。
现阶段国内外双层空间布置的桥梁主梁截面形式主要有混凝土箱梁、钢箱梁、钢桁组合梁。混凝土箱梁截面尺寸较大,自重较大,双层布设景观较差;钢箱梁用钢量较多,制造加工技术难度高,且下层一般为人行通道,车行通道较少。
钢桁混凝土组合梁桥的架设施工方法一般有节段吊装法、悬臂拼装法和顶推法。对于跨度要求较大、水深较深或跨越深沟的桥位,常规施工方法中的吊装法和悬臂拼装法无法实现,存在施工难度高、施工成本较高的问题,钢桁梁施工阶段应力较大,与一次成桥,应力和挠度差别较大。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥及施工方法,该新型钢桁-混凝土双层组合梁桥结构体系受力明确,外观简捷,抗震性能优越,经济性突出,装配化程度高,很好的解决了大、中跨径共线桥梁的设计难题,拓展了双层钢桁梁桥的跨径适用范围,具有规模化应用的广阔前景。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案具体如下:
一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,
包括等高段桁片组1;
所述等高段桁片组1两端分别连接有上层钢横梁3和下层钢横梁4;
所述等高段桁片组1的主桁上弦杆12和上层钢横梁3上通过剪力钉群9固定有UHPC桥面板10;
所述下层钢横梁4上固定有正交异性钢组合桥面板11。
所述等高段桁片组1包括:在等高段主桁腹杆14两端分别连接等高段主桁上弦杆12和等高段主桁下弦杆13组成的等高段连接组,在连接组两端连接桁片形成等高段桁片组1。
所述等高段主桁上弦杆12和等高段主桁下弦杆13采用闭口箱型或开口π型截面。
所述所述等高段桁片组1通过焊接连接有中支点托架桁片组2。
所述中支点托架桁片组2之间通过托架横梁5连接。
所述中支点托架桁片组2与下层钢横梁4通过托架悬臂腹杆8支撑连接。
所述中支点托架桁片组2单侧长度与等高段桁片组1中跨长度之比在1:3~1:8。
所述等高段桁片组1与中支点托架桁片组2高度之比在1:0.5~1:4
所述中支点托架桁片组2包括:在托架主桁腹杆19两端分别连接托架主桁上弦杆17和托架主桁下弦杆18组成的中支点托架连接组,在中支点托架连接组两端连接两托架桁片形成托架桁片组2。
所述托架主桁上弦杆17和托架主桁下弦杆18采用闭口箱型或开口π型截面。
所述托架主桁下弦杆18的线型为折线或多次抛物线。
所述托架主桁下弦杆18上缘填充中支点微膨胀混凝土23,形成钢混组合下弦杆,中支点微膨胀混凝土23填充高度与托架主桁下弦杆18竖板高度之比1:1~1:5。
所述上层钢横梁3和下层钢横梁4之间连接有横梁中腹杆6和横梁悬臂腹杆7。
所述上层钢横梁3采用箱型或工字型截面,上层钢横梁3局部截面按变截面设置,上层钢横梁3等截面高度与等高段主桁上弦杆12高度相等。
所述上层钢横梁3设置3~6道上层横梁小纵梁15,上层横梁小纵梁15采用箱型或工字型截面,上层横梁小纵梁15顶面与上层钢横梁3顶面平齐。
所述下层钢横梁4采用箱型或工字型截面,下层钢横梁4等截面高度与等高段主桁下弦杆13高度相等。
所述下层钢横梁4设置3~6道下层横梁小纵梁16,下层横梁小纵梁16采用箱型或工字型截面,下层横梁小纵梁16顶面与下层钢横梁4顶面平齐。
所述托架横梁5由托架横梁腹杆22通过节点板与托架横梁上弦杆20、托架横梁下弦杆21连接,托架横梁上弦杆20、托架横梁下弦杆21与托架桁片组2焊接连接,所述托架横梁腹杆22布置呈V型或倒V型。
所述UHPC桥面板10为上层桥面构造,采用UHPC正交异性桥面板或UHPC华夫型桥面板,通过剪力钉群9连接钢桁梁上弦杆12和上层钢横梁3。
本发明还提供了一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥施工方法,包括
S1.施工基础、桥墩;
S2.安装中支点托架桁片组、托架横梁;
S3.安装钢导梁,顶推施工等高段桁片组;
S4.顶推到位后,焊接连接托架桁片组和等高段桁片组;
S5.焊接连接上层钢横梁、下层钢横梁及上层横梁小纵梁、下层横梁小纵梁;
S6.连接横梁中腹杆、横梁悬臂腹杆、托架悬臂腹杆;
S7.铺设下层正交异性钢组合桥面板;
S8.吊装上层UHPC桥面板;
S9.施工桥梁附属工程。
本发明的有益效果为:
1、本发明钢桁组合梁结构采用双层复合华伦式桁架体系,上层桥面板采用新型UHPC桥面板,下层桥面板采用正交异性钢桥面板,上层按高速公路或城市快速路设计,下层按城市道路标准设计,同时在下层桥面设置了人行景观步道,并在主桥桥墩处设置了观景平台,充分利用了跨河跨路廊道资源,将高等级公路与低等级道路共线布置,避免了土地资源的浪费和生态环境的破坏。
2、本发明等高段桁片组与上层、下层钢横梁及横梁中腹杆和横梁悬臂腹杆组成稳定的空间桁架结构体系可承担上、下层的恒载和活载,结构传力明确,。
3、本发明中支点托架桁片组、托架横梁、托架悬臂腹杆组成的托架空间桁架结构体系,可满足顶推施工阶段的受力,并能与等高段钢桁梁共同作用,提高整体桥梁的强度和刚度,解决等高度桥梁支点和跨中处的内力分布,有效降低跨中和支点的应力、挠度。
4、本发明采用横梁悬臂腹杆支撑上、下层钢横梁,解决上层钢横梁、下层钢横梁悬臂受力过大的难题,并可拓宽上、下层桥面宽度,实现空间再造。
5、本发明采用托架悬臂腹杆支撑下层钢横梁,改变下层钢横梁的边界条件,提升下层钢横梁抗弯承载力,并可与横梁悬臂腹杆组成支撑体系,拓宽下层桥面宽度。
6、本发明等高段桁片组和托架桁片组具有传力路径清晰,设计灵活等特点,弦杆尺寸根据受力,可增加钢板宽度和厚度,腹杆有工字型型钢、焊接工字钢、焊接箱型结构、圆形结构等多种结构形式可供选择,增大了截面使用率,满足不同跨度,不同受力位置的需求。
7、本发明横梁中腹杆连接上层钢横梁与下层钢横梁,中腹杆减少上下层横梁的跨度,并可降低横梁疲劳应力幅值,提高横梁的刚度。
8.本发明钢横梁采用上下分层结构,上层钢横梁与UHPC桥面板共同承担竖向荷载,通过主桁上弦杆将荷载传递给主桁结构,下层钢横梁与正交异性钢组合桥面板共同承担竖向荷载,通过主桁下弦杆将荷载传递给主桁结构。上下层横梁结构受力明确,提高整体结构的抗扭能力,同时使左右两侧桁片组受力均匀。
9.上层钢横梁之间设置了横梁小纵梁,增加了预制桥面板分块,降低了桥面板吊装,提高了钢横梁的稳定性。
10.下层钢横梁之间设置了横梁小纵梁,形成完整的正交异性钢桥面板,提高了钢桥面板的强度和刚度,提高了下层钢横梁的稳定性。
11.本发明采用在主桁节点处、横梁与小纵梁交界节点处设置剪力钉群,连接钢桁梁和UHPC桥面板,桥面板、铺装护栏等恒载和车辆荷载通过剪力钉群传递到钢梁,上部荷载的传递以轴向力为主,减少附加弯矩等因素对主桁梁、横梁内力的影响,节省材料。
12.本发明UHPC桥面板,结构轻,强度高,显著的降低了结构的自重,主桁及杆件的截面尺寸可以有效地减小,在高震区条件下具有较好的经济指标,。同时桥面板制作龄期较短,后期收缩徐变较小,工厂化制作,质量优良,减少后期安装模板工作量,简化施工流程。钢桁与UHPC桥面板组合,可充分发挥两种材料性能,提高钢桁组合梁的承载力,相比普通混凝土-钢桁组合梁应用前景更广阔,是一种具有全寿命综合优势的高性能结构。
13.本发明下层正交异性钢组合桥面板,根据下层桥面荷载的不同,在行车道布置U型加劲肋,人行道布置闭口板肋,区别设计加劲形式,提高截面利用率,提高了桥面板局部刚度,可显著改善正交异性钢桥面板的受力性能。
14.本发明托架下弦杆采用钢混组合下弦杆,利用中支点底板受压,采用经济性较优,受压性能良好的混凝土与下弦钢底板共同受力,不但降低下弦钢板的用量,还提高受压区局部稳定性,改变结构刚度分配。
15.本发明提供的施工方案,利用托架主桁梁,进行顶推施工,施工方案灵活,难度低,工期短,可快速完成装配化施工,体现了绿色、工业化的施工理念。
附图说明
图1为本发明实施例1的立面示意图;
图2为本发明实施例1在主墩支点处的横断面示意图;
图3为本发明实施例1在中跨跨中处的横断面示意图;
图4为本发明实施例1的等高段主桁结构上平面示意图;
图5为本发明实施例1的等高段主桁结构下平面示意图;
图6为本发明实施例1的托架主桁结构下平面示意图;
图7为本发明实施例2的立面示意图;
图8为本发明实施例2在主墩支点处的横断面示意图;
图9为本发明实施例2在中跨跨中处的横断面示意图;
图10为本发明实施例2的主桁结构上平面示意图;
图11为本发明实施例2的主桁结构下平面示意图;
图中所示:1.等高段桁片组;2.中支点托架桁片组;3.上层钢横梁;4.下层钢横梁;5.托架横梁;6.横梁中腹杆;7.横梁悬臂腹杆;8.托架悬臂腹杆;9剪力钉群;10.UHPC桥面板;11.正交异性钢组合桥面板;12.等高段主桁上弦杆;13.等高段主桁下弦杆;14.等高段主桁腹杆;15.上层横梁小纵梁;16.下层横梁小纵梁;17.托架主桁上弦杆;18.托架主桁下弦杆;19.托架主桁腹杆;20.托架横梁上弦杆;21.托架横梁下弦杆;22.托架横梁腹杆;23.中支点微膨胀混凝土。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案:
实施例1
本发明提供了一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥及施工方法,本实施例包括等高段桁片组1、中支点托架桁片组2、上层钢横梁3、下层钢横梁4、托架横梁5、横梁中腹杆6、横梁悬臂腹杆7、托架悬臂腹杆8、剪力钉群9、UHPC桥面板10以及正交异性钢组合桥面板11,如图1~6所示。
本实施例所述一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥跨径组合为100+160+100m,上层桥梁宽度为39.5m,下层桥梁支点处宽度为42.7m,下层桥梁跨中处宽度为32m,下层桥宽变化通过横梁悬臂腹杆7和托架悬臂腹杆8支撑下层钢横梁调节,支点处增加的下层桥宽可作为观景平台使用,体现了该发明结构拓展桥宽的适用性强,可根据桥宽不同调节悬臂腹杆和横梁尺寸以满足设计的需求。
等高段桁片组1由等高段主桁腹杆14通过节点板连接等高段主桁上弦杆12、下弦杆13,连接两桁片形成等高桁片组1;
中支点托架桁片组2,由托架主桁腹杆19通过节点板连接托架主桁上弦杆17、下弦杆18,连接两托架桁片形成托架桁片组2;
所述等高桁片组1桁高7.5m,桁片组内两个桁片中心距离为2.5m,两个桁片组中心距离为21m。主桁上弦杆12、下弦杆13通过弦杆整体式节点板与主桁腹杆14进行高强螺栓连接。
所述中支点托架桁片组2中支点处桁高10m,桁片组内两个桁片中心距离为2.5m,两个桁片组中心距离为21m,与等高桁片组1布置对应,托架主桁上弦杆17、下弦杆18通过弦杆整体式节点板与托架主桁腹杆19进行高强螺栓连接。
等高段桁片组1与中支点托架桁片组2通过焊接连接,即等高段主桁下弦杆13底板与托架主桁上弦杆17顶板进行等强度焊接连接,其中等高段主桁下弦杆13底板尺寸略小于托架主桁上弦杆17顶板尺寸,保证桁片组之间的焊接空间,施工时可采用普通螺栓对两块钢板进行临时压紧,确保焊接质量。
等高段桁片组主桁上弦杆12、主桁下弦杆13,托架主桁上弦杆17和托架主桁下弦杆18均采用π型截面。
其中等高段桁片组主桁上弦杆12顶板宽度3000mm,厚度50mm,竖向板高度1200mm,厚度为40mm,两竖向板中心距离为500mm,上弦杆12钢顶板挖空段宽度为1000mm。
其中等高段桁片组主桁下弦杆13底板宽度3000mm,厚度55mm,竖向板高度1200mm,厚度为40mm,两竖向板中心距离为500mm,下弦杆13钢底板挖空段宽度为1000mm。
其中中支点托架桁片组主桁上弦杆17顶板宽度3200mm,厚度45mm,竖向板高度1000mm,厚度为40mm,两竖向板中心距离为500mm,上弦杆17钢顶板挖空段宽度为1000mm。
其中中支点托架桁片组主桁下弦杆18底板宽度3200mm,厚度40mm,竖向板高度1000mm,厚度为40mm,两竖向板中心距离为500mm。
所述等高段主桁腹杆14、托架主桁腹杆19、横梁中腹杆6、横梁悬臂腹杆7、托架悬臂腹杆8均采用华伦式结构,标准节间距离为8m。其中等高段主桁腹杆14和托架主桁腹杆19对称布置;等高段主桁腹杆14和托架主桁腹杆19采用工字型截面,截面高度均为500mm,腹杆高度与弦杆竖向板中心距离相等;
所述等高段桁片组1之间通过上层钢横梁3、下层钢横梁4焊接连接;
所述中支点托架桁片组2之间通过托架横梁5焊接连接;
所述上层钢横梁3、下层钢横梁4通过横梁中腹杆6和横梁悬臂腹杆7支撑连接;
所述下层钢横梁4与中支点托架桁片组2通过托架悬臂腹杆8支撑连接;
其中横梁中腹杆6、横梁悬臂腹杆7和托架悬臂腹杆8采用圆形截面,直径1200mm,壁厚40mm,与上、下层钢横梁焊接连接。中腹杆和悬臂腹杆减少了横梁的自由长度,降低结构的应力和挠度,增大了结构的强度和刚度,并且与主桁腹杆布置形式对应,提升了桥梁的整体景观。
所述上层钢横梁3分为上层悬臂钢横梁和上层桁间钢横梁,采用工字型截面,上层钢横梁3局部截面按变截面设置,上层钢横梁3等截面高度为1200mm;上层悬臂钢横梁采用线性变化,变截面位置在横梁悬臂腹杆交界处至悬臂最外侧,悬臂最外侧高度为500mm;上层桁间钢横梁由于车道荷载过大,横梁跨度大,根据受力,截面采用非线性鱼腹式变化,支撑处截面尺寸较小,跨中处采用较大尺寸,桁间中心横梁高度为2400mm。
所述下层钢横梁4分为下层悬臂钢横梁和下层桁间钢横梁,采用工字型截面,下层钢横梁4等截面高度为1200mm;下层悬臂钢横梁采用线性变化,变截面位置在横梁悬臂腹杆与托架悬臂腹杆的交界处至悬臂最外侧,悬臂最外侧高度为500mm;下层桁间钢横梁高度为1200mm,按等截面设计。
所述上层钢横梁3设置5道上层横梁小纵梁15,下层钢横梁4设置5道下层横梁小纵梁16,小纵梁采用工字型截面,小纵梁顶面与横梁顶面平齐。
其中上层钢横梁3,等高段高度1200mm,悬臂端侧高度500mm,桁间跨中梁高2400mm,宽度为700mm,顶、底板厚度为35mm,腹板厚度为25mm。
其中下层钢横梁4,等高段高度1200mm,悬臂端侧高度500mm,宽度为600mm,顶板厚度为25mm,底板厚度为30mm,腹板厚度为20mm。
上层横梁小纵梁15,高度为600mm,宽度为500mm,顶、底板厚度为20mm,腹板厚度为16mm。
下层横梁小纵梁16,高度为600mm,宽度为500mm,顶、底板厚度为20mm,腹板厚度为16mm。
所述托架横梁5由托架横梁腹杆22通过节点板与托架横梁上弦杆20、托架横梁下弦杆21连接,托架横梁上弦杆20、托架横梁下弦杆21与托架桁片组2焊接连接。所述托架横梁腹杆22布置呈倒V型。
其中,托架横梁上弦杆20,托架横梁下弦杆21仅与托架桁片组焊接连接,形成空间托架桁片受力体系,托架横梁上弦杆与下层钢横梁4无连接,确保结构受力体系明确,横梁上、下弦杆根据受力情况,采用开口π型截面,横梁弦杆宽度600mm,板厚30mm,竖板高500mm,板厚25mm,竖板间距450mm,横梁腹杆22采用工字型截面,高度450mm,与上弦杆20、下弦杆21通过节点板进行高强螺栓的连接。
所述托架主桁下弦杆18的线型为折线。
所述托架主桁下弦杆18上缘可填充25cm厚的中支点微膨胀混凝土23,形成钢混组合下弦杆,中支点微膨胀混凝土23填充高度与托架主桁下弦杆18竖板高度之比为1:4。
所述中支点托架桁片组2单侧长度为36m,等高段桁片组1中跨长度为160m,长度之比为1:4.4。
所述等高段桁片组1高7.5m,中支点托架桁片组1高度10m,高度之比为1:1.3。
所述UHPC桥面板10为上层桥面构造,采用UHPC正交异性桥面板,通过剪力钉群9连接钢桁梁上弦杆12和上层钢横梁3。
其中UHPC桥面板10采用正交异性UHPC桥面板,等厚面板厚度为8cm,纵主梁采用矩形断面,宽度60cm,总高度45cm。小纵梁采用倒梯形断面,上翼缘宽度18cm,下翼缘宽度10cm,高度10cm。横肋采用矩形断面,宽度20cm,高度18cm。
其中纵主梁横向标准间距为500cm,小纵梁横向标准间距为50cm,横肋纵向标准间距为100cm。
其中剪力钉群9采用普通栓钉连接件和抗拔不抗剪栓钉连接件,抗拔不抗剪栓钉连接件布置于中支点两侧各30m,其余段落采用普通栓钉连接件,栓钉高度为220mm,直径22mm,焊接在钢桁梁上弦杆12和上层钢横梁3。
所述正交异性钢组合桥面板11为下层桥面构造,由钢顶板、U形闭口肋、开口板肋、横隔板及铺装层组成,通过与下层横梁4焊接连接。
其中正交异性钢组合桥面板在1个横梁范围内设置2道横隔板,隔板间距2.5mm,隔板厚度20mm。
其中钢顶板厚度为22mm,U形闭口肋厚度为8mm,标准间距为600mm,闭口加劲肋厚度为14mm,标准间距400mm,
其中U肋布置于车行道区域,板肋布置于人行道区域。
其中正交异性钢桥面板可采用UHPC+SMA沥青铺装体系,形成正交异性钢组合桥面板。
本实施例所述一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥施工方法的施工方法为:
S1.施工基础、桥墩;
S2.安装中支点托架桁片组2、托架横梁5;
S3.安装钢导梁,顶推施工等高段桁片组1;
S4.顶推到位后,焊接连接托架桁片组2和等高段桁片组1;
S5.焊接连接上层钢横梁3、下层钢横梁4及上层横梁小纵梁15、下层横梁小纵梁16;
S7.连接横梁中腹杆3、横梁悬臂腹杆7、托架悬臂腹杆8;
S6.铺设下层正交异性钢组合桥面板11;
S8.吊装上层UHPC桥面板10;
S9.施工桥梁附属工程。
实施例2
本发明提供了一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥及施工方法,本实施例包括等高段桁片组1、上层钢横梁3、下层钢横梁4、横梁中腹杆6、横梁悬臂腹杆7、剪力钉群9、UHPC桥面板10以及正交异性钢组合桥面板11,如图7~11所示。
本实施例所述一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥跨径组合为50+90+50m,上层桥梁宽度为32m,下层桥梁宽度为27m,上层桥梁宽度较大,通过横梁悬臂腹杆7调节上层钢横梁3、下层钢横梁4悬臂受力,体现了该发明结构拓展桥宽的适用性强,可根据桥宽不同调节悬臂腹杆和横梁尺寸以满足设计的需求。
等高段桁片组1由等高段主桁腹杆14通过节点板连接等高段主桁上弦杆12、下弦杆13,连接两桁片形成等高桁片组1;
所述等高桁片组1桁高8.0m,桁片组内两个桁片中心距离为2.6m,两个桁片组中心距离为18m。主桁上弦杆12、下弦杆13通过弦杆整体式节点板与主桁腹杆14进行高强螺栓连接。
等高段桁片组主桁上弦杆12、主桁下弦杆13采用箱型截面。
其中等高段桁片组主桁上弦杆12顶板宽度2800mm,厚度40mm,竖向板高度1000mm,厚度为35mm,两竖向板中心距离为450mm,上弦杆12钢顶板挖空段宽度为800mm。
其中等高段桁片组主桁下弦杆13底板宽度2800mm,厚度45mm,竖向板高度1000mm,厚度为35mm,两竖向板中心距离为450mm,下弦杆13钢底板挖空段宽度为800mm。
所述等高段主桁腹杆14、横梁中腹杆6、横梁悬臂腹杆7均采用华伦式结构,标准节间距离为8m。其中等高段主桁腹杆14采用工字型截面,截面高度为450mm,腹杆高度与弦杆竖向板中心距离相等;
所述等高段桁片组1之间通过上层钢横梁3、下层钢横梁4焊接连接;
所述上层钢横梁3、下层钢横梁4通过横梁中腹杆6和横梁悬臂腹杆7支撑连接;
其中横梁中腹杆6、横梁悬臂腹杆7采用工字型截面,截面高度为450mm,与上、下层钢横梁焊接连接。中腹杆和悬臂腹杆减少了横梁的自由长度,降低结构的应力和挠度,增大了结构的强度和刚度。
所述上层钢横梁3分为上层悬臂钢横梁和上层桁间钢横梁,采用工字型截面,上层钢横梁3局部截面按变截面设置,上层钢横梁3等截面高度为1000mm;上层悬臂钢横梁采用线性变化,变截面位置在横梁悬臂腹杆交界处至悬臂最外侧,悬臂最外侧高度为400mm;上层桁间钢横梁高度为1000mm,按等截面设计。
所述下层钢横梁4分为下层悬臂钢横梁和下层桁间钢横梁,采用工字型截面,下层钢横梁4等截面高度为1000mm;下层悬臂钢横梁采用线性变化,悬臂最外侧高度为400mm,与主桁连接处截面高度为1000mm;下层桁间钢横梁高度为1000mm,按等截面设计。
所述上层钢横梁3设置5道上层横梁小纵梁15,下层钢横梁4设置5道下层横梁小纵梁16,小纵梁采用工字型截面,小纵梁顶面与横梁顶面平齐。
其中上层钢横梁3,等高段高度1000mm,悬臂端侧高度400mm,宽度为600mm,顶、底板厚度为30mm,腹板厚度为20mm。
其中下层钢横梁4,等高段高度1000mm,悬臂端侧高度400mm,宽度为600mm,顶、底板厚度为25mm,腹板厚度为20mm。
上层横梁小纵梁15,高度为500mm,宽度为450mm,顶、底板厚度为20mm,腹板厚度为14mm。
下层横梁小纵梁16,高度为500mm,宽度为450mm,顶、底板厚度为20mm,腹板厚度为14mm。
所述主桁下弦杆13上缘可填充30cm厚的中支点微膨胀混凝土23,形成钢混组合下弦杆,中支点微膨胀混凝土23填充高度与托架主桁下弦杆18竖板高度之比为1:3.3。
所述UHPC桥面板10为上层桥面构造,采用UHPC华夫型桥面板,通过剪力钉群9连接钢桁梁上弦杆12和上层钢横梁3。
其中UHPC桥面板10采用华夫型桥面板,等厚面板厚度为7cm,肋高22cm。
其中剪力钉群9采用普通栓钉连接件和抗拔不抗剪栓钉连接件,抗拔不抗剪栓钉连接件布置于中支点两侧各15m,其余段落采用普通栓钉连接件,栓钉高度为200mm,直径19mm,焊接在钢桁梁上弦杆12和上层钢横梁3。
所述正交异性钢组合桥面板11为下层桥面构造,由钢顶板、U形闭口肋、开口板肋、横隔板及铺装层组成,通过与下层横梁4焊接连接。
其中正交异性钢组合桥面板在1个横梁范围内设置2道横隔板,隔板间距2.3m,隔板厚度18mm。
其中钢顶板厚度为20mm,U形闭口肋厚度为8mm,标准间距为600mm,闭口加劲肋厚度为12mm,标准间距400mm,
其中U肋布置于车行道区域,板肋布置于人行道区域。
其中正交异性钢桥面板可采用改性聚氨酯混凝土铺装,形成正交异性钢组合桥面板。
本实施例所述一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥施工方法的施工方法为:
S1.施工基础、桥墩;
S2.安装钢导梁,顶推施工等高段桁片组1;
S3.顶推到位后,焊接连接上层钢横梁3、下层钢横梁4及上层横梁小纵梁15、下层横梁小纵梁16;
S4.连接横梁中腹杆3、横梁悬臂腹杆7;
S5.铺设下层正交异性钢组合桥面板11;
S6.吊装上层UHPC桥面板10;
S7.施工桥梁附属工程。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (20)

1.一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:
包括等高段桁片组;
所述等高段桁片组两端分别连接有上层钢横梁和下层钢横梁;
所述等高段桁片组的主桁上弦杆和上层钢横梁上通过剪力钉群固定有UHPC桥面板;
所述下层钢横梁上固定有正交异性钢组合桥面板。
2.根据权利要求1所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述等高段桁片组包括:在等高段主桁腹杆两端分别连接等高段主桁上弦杆和等高段主桁下弦杆组成的等高段连接组,在连接组两端连接桁片形成等高段桁片组。
3.根据权利要求2所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述等高段主桁上弦杆和等高段主桁下弦杆采用闭口箱型或开口π型截面。
4.根据权利要求1所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述所述等高段桁片组通过焊接连接有中支点托架桁片组。
5.根据权利要求4所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述中支点托架桁片组之间通过托架横梁连接。
6.根据权利要求5所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述中支点托架桁片组与下层钢横梁通过托架悬臂腹杆支撑连接。
7.根据权利要求6所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述中支点托架桁片组单侧长度与等高段桁片组中跨长度之比在1:3~1:8。
8.根据权利要求7所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述等高段桁片组与中支点托架桁片组高度之比在1:0.5~1:4 。
9.根据权利要求8所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述中支点托架桁片组包括:在托架主桁腹杆两端分别连接托架主桁上弦杆和托架主桁下弦杆组成的中支点托架连接组,在中支点托架连接组两端连接两托架桁片形成托架桁片组。
10.根据权利要求9所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述托架主桁上弦杆和托架主桁下弦杆采用闭口箱型或开口π型截面。
11.根据权利要求10所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述托架主桁下弦杆的线型为折线或多次抛物线。
12.根据权利要求11所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述托架主桁下弦杆上缘填充中支点微膨胀混凝土,形成钢混组合下弦杆,中支点微膨胀混凝土填充高度与托架主桁下弦杆竖板高度之比1:1~1:5。
13.根据权利要求1所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述上层钢横梁和下层钢横梁之间连接有横梁中腹杆和横梁悬臂腹杆。
14.根据权利要求13所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述上层钢横梁采用箱型或工字型截面,上层钢横梁局部截面按变截面设置,上层钢横梁等截面高度与等高段主桁上弦杆高度相等。
15.根据权利要求14所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述上层钢横梁设置3~6道上层横梁小纵梁,上层横梁小纵梁采用箱型或工字型截面,上层横梁小纵梁顶面与上层钢横梁顶面平齐。
16.根据权利要求1所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述下层钢横梁采用箱型或工字型截面,下层钢横梁等截面高度与等高段主桁下弦杆高度相等。
17.根据权利要求16所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述下层钢横梁设置3~6道下层横梁小纵梁,下层横梁小纵梁采用箱型或工字型截面,下层横梁小纵梁顶面与下层钢横梁顶面平齐。
18.根据权利要求1所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述托架横梁由托架横梁腹杆通过节点板与托架横梁上弦杆、托架横梁下弦杆连接,托架横梁上弦杆、托架横梁下弦杆与托架桁片组焊接连接,所述托架横梁腹杆布置呈V型或倒V型。
19.根据权利要求1所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥,其特征在于:所述UHPC桥面板为上层桥面构造,采用UHPC正交异性桥面板或UHPC华夫型桥面板,通过剪力钉群连接钢桁梁上弦杆和上层钢横梁。
20.根据权利要求1-19任一项所述的一种新型钢桁-混凝土双层组合连续梁桥的施工方法,其特征在于:
S1.施工基础、桥墩;
S2.安装中支点托架桁片组、托架横梁;
S3.安装钢导梁,顶推施工等高段桁片组;
S4.顶推到位后,焊接连接托架桁片组和等高段桁片组;
S5.焊接连接上层钢横梁、下层钢横梁及上层横梁小纵梁、下层横梁小纵梁;
S6.连接横梁中腹杆、横梁悬臂腹杆、托架悬臂腹杆;
S7.铺设下层正交异性钢组合桥面板;
S8.吊装上层UHPC桥面板;
S9.施工桥梁附属工程。
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