CN1886557A - 桥用组合梁以及使用该组合梁造桥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥用组合梁以及使用该组合梁造桥的方法。在该组合梁中，钢构件与混凝土结合为一体，这样沿钢构件长度方向利用钢筋鞘管就预置了多个PC钢丝，该钢构件的横截面与所述组合梁的横截面相一致，把混凝土浇灌入钢构件后，PC钢丝被张紧并且被锚定。此外，组合梁还包括从钢构件翼缘的上下端突出的细长件。

Description

桥用组合梁以及使用该组合梁造桥的方法

技术领域

本发明涉及一种桥用组合梁以及使用该组合梁造桥的方法。更具体地，本发明涉及一种用于构建连续桥的组合梁以及使用该组合梁造桥的方法，其中组合梁是通过向具有诸如I形等预定横截面形状的钢构件中浇铸混凝土并加以固化，使钢与混凝土结合在一起形成的，并通过布置在钢构件中的PC钢丝产生预应力。

背景技术

用于支撑桥的上部结构的各种梁，例如桥板，以及用于将作用在桥上部结构上的通常载荷传递到桥下部结构的各种梁，如桥墩或桥台，都已被研制出来。这种梁的例子包括预应力混凝土(PSC)梁、箱形钢梁、和预弯梁。

具体来说，预弯梁是指在承受预弯载荷的I形钢构件的下翼缘处结合有混凝土的组合梁。预弯梁最大程度地利用了钢和混凝土的材料特性。也就是说，该预弯梁是通过组合钢和混凝土而被制成的，其中钢对外部载荷引发的拉应力和压应力具有高抗性，混凝土对压应力具有高抗性。

这样的组合梁具有各种形式，其中之一就是桥用组合梁，其由本发明的申请人开发出，并在韩国专利No.370939中公开。

图1示出了桥用组合梁的横截面。

参照图1，桥用组合梁100具有安置在钢构件101中的抛物线形的PC钢丝102，其中所述钢构件101沿其长度方向具有呈I形的横截面。

钢构件101在其上部处弯折，形成水平的上翼缘101c。

在钢构件101上部处的上翼缘101c的隔开的相对两端之间形成有开口部分104，其用于向钢构件101内浇铸混凝土103。另外，在上翼缘101c的上表面安装有多个立筋(stud)105，这些立筋105用于把钢构件101的上翼缘101c和面板用混凝土结合在一起。

接着，通过形成于钢构件101的上翼缘101c的相对两端之间的开口部分104，把混凝土103浇入钢构件101，随后加以固化，从而使钢构件101和混凝土103结合。为了促使钢构件101和混凝土103的结合，在钢构件101的内表面附加焊接了多个立筋105。

PC钢丝102布置在固化的混凝土中，这些钢丝被张紧并被锚定至钢构件101的两端，从而向组合梁100施加预定的预应力。

因此，桥用梁的横截面效率被最大化，梁的刚度增加，挠度和振动减弱。结果，使得大跨度桥的构建成本降低。

可以根据桥的目标长度，利用桥用组合梁来建造单跨桥或者多跨桥。

当为单跨桥安装桥用组合梁时，组合梁的末端被桥台之间的桥靴支撑。然后，在梁的上表面安放模具，用来浇注及固化面板用混凝土，由此完成桥的构建。

当为多跨桥安装桥用组合梁时，在桥台之间安置有桥墩，组合梁的末端被桥墩之间的桥靴支撑，并且在桥墩和桥台之间。然后，安装模具进行面板用混凝土的浇注和固化，这样就完成了桥的构建。

更具体地，当组合梁用于构建长跨度桥时，就需要将布置在梁中的PC钢丝连接在一起，从而连续安装用于长跨度桥的组合梁。

在组合梁的安装过程中，将使用大尺寸的重型设备来运输和构建预制的组合梁。然而，由于大尺寸的重型设备受到空间限制，它进入狭窄区域会非常困难，这使得桥的构建难以进行。

其间，当将布置在桥用组合梁内的PC钢丝连接在一起时，需要进行施压和锚定操作。为了确保进行这些操作的空间，通常会利用桥墩的顶部(coping)。

然而，由于作为桥的支承部分，在该顶部会产生大的弯曲力矩，所以从构建稳定性的角度来看，在桥的支承部分连接组合梁是不合适的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个目的就是提供一种安装多跨桥的桥用组合梁，从而改善桥的构建效率，使将被构建的桥稳定且成本低。

为了达到上述目的，本发明提供了一种组合梁，在钢构件内设置、张紧、和锚定多根PC钢丝，其中钢构件的形状与组合梁沿钢构件长度方向的横截面的形状相一致，并通过向钢构件内浇注混凝土使钢构件和混凝土结为一体，由此而形成组合梁。在这种情况下，细长件从钢构件的上下端突出。从而，使得从相邻组合梁突出的细长件相互接触，这样就形成了工作区S。桥用组合梁的PC钢丝在工作区S被锚定和施压以改善桥的构建效率。

当连接其上形成有细长件的组合梁时，为了以连续的方式安装组合梁，使桥用组合梁在工作区S交错，同时对PC钢丝进行锚定和施压。

这样，通过使用梁高度较小的组合梁，多跨连续桥就能够建造了。结果，能够以低成本构建桥。

另外，组合梁的连接部分应位于弯曲力矩为零的部分，对应于工作区S，以构造稳定的桥。

当桥用组合梁连续地安装在桥台和桥墩上时，把模具安置在作为组合梁连接部分的工作区内，以浇注和固化连接混凝土，从而完成桥的建造。

此外，把模具安置在完成构建的组合梁上，随后浇铸面板用混凝土到模具内并加以固化，就完成了桥用组合梁的建造。

附图说明

图1是传统的桥用组合梁的截面图。

图2是根据本发明实施例的桥用组合梁的透视图。

图3是根据本发明实施例的桥用组合梁的连接部分的透视图。

图4和5示出了使用根据本发明实施例的桥用组合梁造桥的方法。

图6示出了根据本发明使连续桥内的桥用组合梁的PC钢丝张紧和锚定的方法。

图7是根据本发明实施例的锚定装置的透视图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施例进行具体描述。

现在，参照附图对本发明进行更充分地描述，其中将示出本发明的示例性实施例。

图2是根据本发明实施例的组合梁200的透视图。参照图2，为了使PC钢丝202能够水平地或者以抛物线的形式安置在钢筋鞘管207内，把钢筋鞘管207事先安置在组合梁200的钢构件201中。

钢构件201形成为具有I形的横截面，包括下翼缘201a、腹部201b和上翼缘201c，但不仅限于此。也就是说，钢构件201可能形成为具有U形的横截面或者箱形的横截面。

与混凝土结合的钢构件201主要作为外壳，并作为能够抵抗外部载荷的构件发挥作用。因此，疲劳硬度增加时，组合梁200的振幅和挠度都能被有效抑制。因为这些原因，钢构件201既可以当作外壳，也可以作为外部加强件。

在钢构件201的内表面上焊接有多个立筋，从而加强相对于混凝土的结合效率。

钢构件201的上部开有口以便浇注混凝土203。在图2中，上翼缘201c相对的两端弯折形成开口部分201d，使得上翼缘201c相对的末端彼此分隔，从而在上翼缘201c的上部形成开口。

另外，在具有开口部分201d的上翼缘201c的上表面安装有多个立筋208，以结合面板用混凝土。

由于事先安装了钢筋鞘管207，在组合梁200内形成有通孔，这样可以把PC钢丝202插入钢筋鞘管207中。

另外，在钢构件201端部安装有矩形侧板205，这样混凝土203就能够被容纳在钢构件201中。

在侧板205上预制有孔206，以使设置在钢构件201内的PC钢丝202的末端可以延伸并外突出来。这里，孔206要足够大，以使用于锚定和张紧相邻组合梁300的PC钢丝302的锚定装置207能够插入其中。

另外，水平突出的细长件204形成在钢构件201的下翼缘201a和上翼缘201c上。

细长件204包括一块钢板形式的下细长件204a，该下细长件从下翼缘201a突出；以及两块钢板形式的上细长件204b，所述上细长件从上翼缘201c突出，在上细长件204之间形成开口部分201d。

优选的，细长件204与钢构件201一体成形。或者，细长件204可以附加连接至钢构件201。

图3是根据本发明实施例，具有细长件304的组合梁300与图2中具有细长件204的组合梁200连接的连接部分的透视图。

当安装好组合梁300，使得细长件204和304能够彼此接触时，细长件204和304形成了一个空间，该空间在本发明中称之为工作区S。

工作区S用于对从钢构件201和301延长安装的PC钢丝202和302进行锚定和张紧。

另外，工作区S作为组合梁200和300的连接部分发挥作用。换句话说，组合梁200和300在工作区S中彼此连接。

PC钢丝202和302穿过至少两个组合梁200和300，并交叉锚定，从而把组合梁200和300连接起来。在另一实施例中，组合梁200和300可以通过在工作区S内浇注和固化结合混凝土来进行连接。

在其中形成有细长件204和304的钢构件201，301内设置了钢筋鞘管后，向钢构件201，301内浇注混凝土203，303并加以固化，钢构件201，301和混凝土203，303结合为一体。结果，根据本发明所述的组合梁200，300就制造完成了。

通常，这样的制造工序是在工厂里进行的。所以，把组合梁200，300从工厂运到建造现场，其长度上就不得不受到限制。

为了打破这个限制，根据本发明所述的组合梁200，300可以造成适应分段桥的组合梁形式，其包括至少两段组合梁，从而便于根据本发明所述的组合梁200，300的运输和安装。

一旦运至建造现场，分段组合梁需要彼此连接。为了达到这个目的，把钢构件201和301彼此焊接在一起。或者，钢构件201和301可以通过附加板和螺栓彼此连接。

伴随焊接和螺栓连接，分段组合梁200和300的连接状态还可以通过对安装在钢构件201，301内的PC钢丝202和302进行锚定和张紧来增强。

现在，对使用根据本发明所述的组合梁200，300和400来建造连续桥的方法进行说明。

参照图4，桥靴530安装在桥台510或桥墩520上。具有细长件304的组合梁300形成在桥墩520上作为桥的支承部分，对其进行安装使得组合梁300的大致中部位于桥墩520上。

然后，具有细长件204和404的组合梁200和400分别安装在组合梁300的两侧，也就是在跨距的中间。在这种情况下，组合梁200和400被临时排架支撑。

另一种选择，各组合梁200，300和400可以作为分段桥用组合梁来建造，包括至少两个分段组合梁，并在现场使用前对组合梁进行连接。另外，根据要建造的桥的长度，组合梁200，300和400可以使用三个或更多的分段桥用分段组合梁来连接。

虽然组合梁200，300和400的整体长度L保持一致，但是为了实现紧密性，各组合梁200，300和400的长度可以缩短，以便可以使用中型或小型的起重设备来运送造桥用的组合梁200，300和400，从而能够简便地、以低成本造桥。

在这种情况下，由于组合梁200，300和400的细长件204，304和404彼此接触，在组合梁200，300和400之间就形成了工作区S。

工作区S对应于组合梁200，300和400间的连接部分。

另外，工作区S形成在跨距的中部和支承部的交接部分，因为跨距中部的弯曲力矩转化为支承部在交接部分处的弯曲力矩，并且在交接部分处的总弯曲力矩为零。

交接部分位于桥墩和桥台中部之间距离的四分之一处。

然后，把从连在一起的桥用组合梁200，300和400延伸出来的PC钢丝202，302和402彼此连接。

由此，把组合梁200，300和400连续连接，一座连接桥就建造起来了。

图6示出了对PC钢丝202，302和402进行连接、张紧和锚定的方法。

首先，在一个桥用组合梁200内安装四条PC钢丝202a，202b，202c，202d的情况中，把第一PC钢丝202a的一端锚定在安装于左邻组合梁上的锚定装置209a内。

对相邻组合梁的第一PC钢丝进行锚定，或者张紧并锚定至锚定装置209a。

然后，PC钢丝202a穿过组合梁200并锚定至右邻组合梁300的锚定装置209b。

图6中所示的第二PC钢丝202b穿过组合梁200和300，并安装、锚定或张紧至安装在组合梁200上的锚定装置209c。

图7是PC钢丝202b、302b连接于锚定装置209c的透视图。

参照图7，锚定装置209c包括周缘具有凹槽211的内板210。多个PC钢丝202b固定至内板201上。多个PC钢丝302b通过使用楔子固定至凹槽211，然后把锚定装置209c插入桥用组合梁的侧板内。

这样，连接多个组合梁的PC钢丝的锚定部分由于锚定装置而彼此交接。结果，增强了桥对应力或载荷的抗力，从而提高了桥的耐久性和稳定性。

第三和第四PC钢丝202c和202d分别类同于第一和第二PC钢丝202a和202b进行安装。

从而，根据本发明所述的PC钢丝202在一个工作区S内彼此交接、并且固定或者锚定。

另外，在工作区S进行这样的操作，从而改善了造桥效率。

如图5所示，在连接了多个桥用组合梁后，在工作区S内浇注连接混凝土212，使桥用组合梁结合为一体。

在这种情况中，为了浇注连接混凝土212，使用腹板连接件作为模具来连接邻近组合梁的腹板。然后把连接混凝土212浇注入腹板连接件。通过在彼此面对、且工作区设置在其间的钢构件腹板之间额外安装腹板连接件，并且通过安装在腹板连接件上部的开口部分浇注混凝土，而形成连接混凝土。

随后，用模具在结为一体的组合梁上连续形成面板用混凝土，从而完成桥的建造。

工业实用性

根据本发明所述，由于桥用组合梁采取分段制作的方式，从而使得造桥的方式简单而且费用低廉。另外，由于多个PC钢丝相互锚定或交接固定，因此，对于应力和载荷的抵抗力得到增强，从而提高了桥的耐用性和稳定性。

Claims (13)

1、一种桥用组合梁，其具有与混凝土结合的钢构件，其中使用钢筋鞘管沿钢构件长度方向预先设置有多根PC钢丝，钢构件的横截面与组合梁的横截面相符，向钢构件内浇注混凝土后，PC钢丝被张紧和锚定，组合梁包括从钢构件的上端和下端突出的细长件。

2、如权利要求1所述的组合梁，其中，钢构件是具有I型横截面的钢构件，其具有上翼缘、腹板和下翼缘。

3、如权利要求2所述的组合梁，其中，细长件包括：

由一块钢板形成的下细长件，其从钢构件的下翼缘突出；以及

由两块钢板形成的上细长件，其从上翼缘的相对两边突出，两块钢板彼此分隔开，以便在其间形成开口部分。

4、如权利要求2所述的组合梁，还包括多个立筋，所述立筋连接在钢构件内表面和具有开口部分的上翼缘的上表面上。

5、如权利要求2所述的组合梁，还包括位于钢构件相对末端的侧板，所述侧板上形成有孔。

6、如权利要求3所述的组合梁，其中，细长件与邻近组合梁的细长件相连接，用以形成对PC钢丝进行锚定和张紧操作的工作区。

7、如权利要求6所述的组合梁，其中，在工作区的侧板中的孔处还安装有锚定装置，所述锚定装置具有延其周缘形成有凹槽的内板，并且PC钢丝被交叉地锚定在所述锚定装置内，从而使得PC钢丝被固定在每个固定装置的内板上，并且邻近组合梁的PC钢丝被张紧且锚定在固定装置的凹槽内。

8、一种建造连续桥的方法，所述方法包括：

安装桥台和桥墩；

在支承部安装桥用组合梁，从而使得组合梁的中间部分被定位在安放在桥墩上的桥靴上，向钢构件内浇注混凝土后，多根PC钢丝被张紧和锚定，所述组合梁是由钢构件和混凝土结合而形成的，从而利用钢筋鞘管沿钢构件长度方向预先设置多根PC钢丝，并且所述组合梁具有从钢构件的翼缘的上下末端突出的细长件，所述钢构件具有与组合梁的横截面相符的横截面；

通过连接具有细长件的邻接组合梁和安装于桥墩上的组合梁的一侧而形成工作区，以便使得邻接组合梁安装在跨距的中部，然后相互连接各组合梁的细长件；

通过交叉锚定在工作区内的各组合梁的PC钢丝来连续地连接组合梁；

在工作区内形成连接混凝土，以便一体地形成桥用组合梁；以及

在一体形成的组合梁上形成面板用混凝土，以便完成该桥。

9、如权利要求8所述的方法，其中，通过相互连接至少两段的组合梁来安装具有细长件的组合梁。

10、如权利要求8所述的方法，其中，安装在跨距中部的组合梁被安置在其下的临时排架支撑。

11、如权利要求8所述的方法，其中，组合梁的PC钢丝包括：

把具有内板的锚定装置安装在组合梁任一侧处的侧板上的孔内，其中所述内板沿其周边形成有凹槽；

将PC钢丝交叉锚定到锚定装置上。

12、如权利要求11所述的方法，其中，组合梁被连续安装，以使至少一个PC钢丝的一端被固定到安装在相邻组合梁上的锚定装置上，所述PC钢丝的另一端被张紧和锚定到锚定装置，并且其它的PC钢丝穿过连续安装的组合梁。

13、如权利要求8所述的方法，其中，通过在彼此面对、且工作区设置于其间的各钢构件腹板之间附加安装腹板连接件，并且通过在腹板连接件上部处安装的开口部分浇注混凝土，而形成连接混凝土。

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