CN206070351U - 一种高强度桥面钢箱梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高强度桥面钢箱梁，包括：若干底板单元，由若干底板拼接形成；若干下肋条，扣设于底板单元；中腹板单元，由若干中腹板连接形成；若干锚箱，设置于中腹板单元，包括容置腔，容置腔包括支撑底板、开安装通孔及限位板；若干组横挡板，设置于中腹板单元上；若干侧腹板，设置于中腹板单元两侧；若干组横隔板，设置于所述中腹板两侧；两边腹板，设置于底板单元长度方向两端；若干顶板单元，盖设于两边腹板上；若干条上肋条，扣设于所述顶板单元内表面。所述桥面钢箱梁组装方便，结构组成强度高，承重能力强，使用寿命长，便于维护和修理，降低生产成本，提升经济效益。

Description

一种高强度桥面钢箱梁

技术领域

本实用新型涉及一种高强度桥面钢箱梁。

背景技术

钢箱梁，又叫钢板箱形梁，是大跨径桥梁常用的结构形式。一般用在跨度较大的桥梁上。外型像一个箱子故叫做钢箱梁。

钢箱梁一般由顶板、底板、腹板、和横隔板、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成。其中顶板为由盖板和纵向加劲肋构成的正交异性桥面板。

钢板箱形梁是工程中常采用的结构形式.为研究横隔板间距对集中荷载作用下简支钢箱梁畸变的影响，通过设置不同数量横隔板的简支钢箱梁，比较其在集中荷载作用下的畸变效应和刚性扭转效应，得到最大畸变效应随横隔板数量的变化曲线，在箱梁腹板顶端施加集中荷载，按畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载四种工况采用荷载分解的方法进行计算。

从多多罗桥到苏通大桥，从杭州湾跨海大桥到西堠门大桥，钢箱梁得到了越来越广泛的应用。

目前，钢箱梁是一种跨越能力大、建筑高度小、整体性能优越的梁桥型式，钢箱梁的施工工期短、技术效益好，适合在城市高架桥上应用，也可用到跨海大桥上，钢箱梁上方有铺装结构层，铺装结构层一般为混凝土层、沥青层等，但钢箱梁桥普遍存在钢箱桥面板与铺装结构层粘结不牢，易滑移脱层、裂缝等状况。

对于桥面钢箱梁，目前国内主要存在如下专利文献：

中国专利授权公告号：CN102322021B，公开了一种大跨度桥梁减震(振)用钢箱梁，该钢箱梁充分利用现有大跨度桥梁钢箱梁中用于压重的质量块，将其进行改装设计成减小钢箱梁振动响应的调质阻尼器(TMD)，以减小各类激励下主梁的振动响应。具体方法是将压重质量块悬挂于钢箱梁中部，质量块与上顶板、下底板之间均采用弹簧进行连接，由此构成典型的TMD减震(振)系统。同时为了增强减震(振)效果，将质量块对称分散在箱梁中心线的两侧，以加大侧弯和扭转振动时控制力的力臂。由于质量块设计成TMD系统之后仍具有同样的压重效果，且TMD系统设计简单、造价低，随着大跨度桥梁工程的不断新建，该减震(振)用钢箱梁支座将有着广泛的工程应用前景，产生显著的经济社会效益。然而，该专利设计的TMD减震(振)系统，采用弹簧进行减震的一个部件，这对于长期通行车辆的桥梁来说，弹簧的弾性疲劳会影响减震效果，容易发生危险。

实用新型内容

为解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种高强度桥面钢箱梁，所述桥面钢箱梁组装方便，结构组成强度高，承重能力强，使用寿命长，便于维护和修理，降低生产成本，提升经济效益。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种高强度桥面钢箱梁，包括：若干底板单元，水平放置，由若干底板依次拼接形成；若干条下肋条，截面形状为U型、T型或梯形，沿所述底板单元宽度方向间隔扣设于所述底板单元上表面；中腹板单元，为一板体，竖直放置，由若干中腹板沿所述底板单元长度方向依次连接形成，该中腹板单元沿底板单元长度方向竖直设置于所述底板单元上表面中部；若干锚箱，沿中腹板单元长度方向间隔设置于中腹板单元上，每个锚箱包括两个对称设置于中腹板单元两面的、用于容置锚管的容置腔，两容置腔分别包括支撑底板、开设于支撑底板表面的安装通孔及设置于支撑底板两端的限位板；若干组横挡板，一端沿中腹板单元长度方向间隔设置于所述中腹板单元上，每组横挡板数量为两个，对称设置于所述中腹板两侧；若干侧腹板，其长度方向沿所述底板单元长度方向对称设置于所述中腹板单元两侧，每个侧腹板分别与位于中腹板同侧的至少一个横挡板连接；若干组横隔板，竖直放置，每组两块横隔板，沿所述底板单元宽度方向对称设置于所述中腹板两侧，每组横隔板之间沿底板单元长度方向间隔排布，每块横隔板一端与侧腹板或横挡板连接；两边腹板，沿底板单元长度方向分别竖直设置于底板单元长度方向两端，与横隔板相对中腹板的另一端连接；若干顶板单元，由若干顶板拼接形成，盖设于所述两边腹板上，与底板单元配合形成一箱体，顶板对应锚箱容置腔的位置开设供锚管穿过的插孔，插孔与所述容置腔安装通孔相对应；若干条上肋条，截面形状为U型、T型或梯形，沿所述顶板单元宽度方向间隔扣设于所述顶板单元内表面。

进一步，所述横挡板垂直设置于中腹板上，底部设有与所述下肋条外缘相配合的凹口，横挡板表面设有加强板。

另，所述中腹板两面分别设有加劲板；所述横挡板与中腹板上加劲板连接处设有与加劲板形状相配合的嵌补凹口；所述加劲板包括沿中腹板长度方向设置的水平加劲板和沿中腹板宽度方向设置的竖直加劲板。

另有，所述每条上肋条和下肋条分别由若干段肋板通过螺钉和加固板依次连接形成。

再，每相邻两组横挡板之间设置一个锚箱。

再有，所述锚箱容置腔倾斜设置于中腹板上，倾斜角度与锚管倾斜角度相对应。

且，所述侧腹板与横挡板之间为垂直连接，侧腹板宽度方向一端端部沿侧腹板长度方向开设凹槽。

另，位于中腹板单元同侧的横隔板，两两一组，一组与侧腹板连接、一组与两横挡板连接；横隔板长度方向沿底板单元宽度方向设置，底部间隔开设有与所述下肋条外缘相配合的凹腔。

再，每块横隔板靠近中腹板一端分别开设有一排水口，位于中腹板同侧的横隔板上的排水口彼此连通形成一排水通道。

再有，所述顶板单元长度方向中部凸起形成坡度，凸起角度为30°。

本实用新型的有益效果在于：

所述桥面钢箱梁，底板单元和顶板单元分别由若干底板和若干顶板拼接形成，装配简单，便于维护和修理、更换；底板单元、顶板单元、边腹板配合形成中空箱体，有效提升缓冲效果；底板单元和顶板单元分别设置上肋板、下肋板，U型、T型或梯形结构，进一步加强缓冲效果；横隔板、侧腹板、横挡板与中腹板的配合，形成对中空箱体的支撑，提升强度；横隔板设置排水口，利于钢箱梁排水；顶板单元设置坡度，在限速的同时达到缓冲的效果。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁的结构示意图。

图2为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中中腹板的结构示意图。

图3为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁拼装制作过程中所用拼装胎架的结构示意图。

图4为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中横隔板的结构示意图。

图5为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中底板单元及下肋板在拼装胎架上组装的结构示意图。

图6为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中中腹板单元及横挡板在底板单元上组装的结构示意图。

图7为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中侧腹板与横挡板组装的结构示意图。

图8为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中横隔板及边腹板组装的结构示意图。

图9为本实用新型所提供的一种高强度桥面钢箱梁中顶板单元组装的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但实施例并不限制本实用新型的保护范围。

参照图1~图9，本实用新型所述的一种高强度桥面钢箱梁，包括：若干底板单元1，水平放置，由若干底板11依次拼接形成；若干条下肋条2，截面形状为U型、T型或梯形，沿所述底板单元1宽度方向间隔扣设于所述底板单元1上表面；中腹板单元3，为一板体，竖直放置，由若干中腹板31沿所述底板单元1长度方向依次连接形成，该中腹板单元3沿底板单元1长度方向竖直设置于所述底板单元1上表面中部；若干锚箱4，沿中腹板单元3长度方向间隔设置于中腹板单元3上，每个锚箱4包括两个对称设置于中腹板单元3两面的、用于容置锚管的容置腔41，两容置腔41分别包括支撑底板411、开设于支撑底板411表面的安装通孔412及设置于支撑底板411两端的限位板413；若干组横挡板5，一端沿中腹板单元3长度方向间隔设置于所述中腹板单元3上，每组横挡板5数量为两个，对称设置于所述中腹板31两侧；若干侧腹板6，其长度方向沿所述底板单元1长度方向对称设置于所述中腹板单元3两侧，每个侧腹板6分别与位于中腹板31同侧的至少一个横挡板5连接；若干组横隔板7，竖直放置，每组两块横隔板，沿所述底板单元1宽度方向对称设置于所述中腹板31两侧，每组横隔板7之间沿底板单元1长度方向间隔排布，每块横隔板7一端与侧腹板6或横挡板5连接；两边腹板8，沿底板单元1长度方向分别竖直设置于底板单元1长度方向两端，与横隔板7相对中腹板31的另一端连接；若干顶板单元9，由若干顶板91拼接形成，盖设于所述两边腹板8上，与底板单元1配合形成一箱体，顶板91对应锚箱4容置腔41的位置开设供锚管100穿过的插孔92，插孔92与所述容置腔41安装通孔412相对应；若干条上肋条10，截面形状为U型、T型或梯形，沿所述顶板单元9宽度方向间隔扣设于所述顶板单元9内表面。

进一步，所述横挡板5垂直设置于中腹板31上，底部设有与所述下肋条2外缘相配合的凹口，横挡板表面设有加强板（未图示）。

另，所述中腹板31两面分别设有加劲板32；所述横挡板5与中腹板31上加劲板32连接处设有与加劲板32形状相配合的嵌补凹口（未图示）；所述加劲板32包括沿中腹板31长度方向设置的水平加劲板321和沿中腹板31宽度方向设置的竖直加劲板322。

另有，所述每条上肋条10和下肋条2分别由若干段肋板通过螺钉（未图示）和加固板（未图示）依次连接形成。

再，每相邻两组横挡板5之间设置一个锚箱4。

再有，所述锚箱4容置腔41倾斜设置于中腹板31上，倾斜角度与锚管100倾斜角度相对应。

且，所述侧腹板6与横挡板5之间为垂直连接，侧腹板6宽度方向一端端部沿侧腹板6长度方向开设凹槽61。

另，位于中腹板单元3同侧的横隔板7，两两一组，一组与侧腹板6连接、一组与两横挡板5连接；横隔板7长度方向沿底板单元1宽度方向设置，底部间隔开设有与所述下肋条2外缘相配合的凹腔71。

再，每块横隔板7靠近中腹板31一端分别开设有一排水口72，位于中腹板31同侧的横隔板7上的排水口72彼此连通形成一排水通道。

再有，所述顶板单元9长度方向中部凸起形成坡度，凸起角度为30°。

参见图1~图9，本实用新型所述的高强度桥面钢箱梁的组装方法如下：

1) 设计拼装胎架200，包括一支架201、设置于支架201长度方向两侧的滑轨202、架设于滑轨202上的龙门架203及吊索204；

2) 将若干底板11铺设于支架201上，拼接形成底板单元1，将若干下肋条2沿所述底板单元1宽度方向间隔扣设于所述底板单元1上表面；

3) 将若干中腹板31依次连接形成中腹板单元3，将横挡板5沿中腹板单元3长度方向间隔、对称设置于中腹板单元3两面，位于中腹板31单元同侧的每两块横挡板5之间设置一个锚箱4，中腹板单元3与横挡板5组装成一体后，沿步骤2)形成的底板单元1长度方向竖直放置于底板单元1中部上表面；

4) 将侧腹板6吊上拼装胎架200进行定位，每个侧腹板6分别与位于中腹板31同侧的至少一个横挡板5连接，定位误差±1mm；

5) 将横隔板7吊上拼装胎架200进行定位，横隔板7沿所述底板单元1宽度方向对称设置于所述中腹板31两侧，每组横隔板7之间沿底板单元1长度方向间隔排布，每块横隔板7一端与侧腹板6或横挡板5连接，定位误差±1mm；

6) 将边腹板8吊上拼装胎架200进行定位，沿底板单元1长度方向分别竖直设置于底板单元1长度方向两端，与横隔板7相对中腹板单元3的另一端连接；

7) 顶板单元9的组装采取先进行中间顶板91的组装和焊接，再组装两侧顶板91，组装顶板单元9时利用钢箱梁箱体高度控制工装控制顶板91板面的标高，并用水准仪监控箱体高度，顶板单元9组装时拼接缝间隙考虑焊接收缩量，两两顶板91组装完成后即进行纵缝的焊接，并从箱中两侧对称分布两组焊工进行施焊，顶板91对应锚箱4容置腔41的位置开设供锚管100穿过的插孔92，顶板单元9宽度方向内表面间隔扣设若干上肋条10；

8) 拼装要求进行梁段的整体完工测量，包括检测全桥整体线形及尺寸要求，各分段控制尺寸、端口控制尺寸及分段间纵向U肋对合尺寸精度，完成所述桥面钢箱梁的组装。

其中，桥面钢箱梁总长500m，主要由顶板（16、24、30、36mm四种规格板材）、底板（14、24、30、36、42mm五种规格板材）、中腹板（30、36mm两种规格板材）、边腹板（16、24、30、36mm）横隔板（12、30m m）、上肋条、下肋条（优选U形肋）（6、8、10mm）、加劲板（10~14m m）等组合而成。

钢箱梁顶板单元下口沿宽度方向分布了38根上肋条（优选U形肋），U形肋中心开档尺寸为600；底板单元上口沿宽度方向分布了28根下肋条（优选U形肋），U形肋中心开档尺寸为800。

钢箱梁沿桥面宽度方向布置了中腹板，两侧各为一道边腹板。钢箱梁沿桥面长度方向分布了166档横隔板，横隔板开档尺寸由2.37 m ~3.5m不等，另横隔板上还布置了水平加劲板、竖直加劲板以及人孔等。

U形肋与桥面顶、底板均采用单面坡口焊。中腹板、边腹板与顶、底板间采用全熔透连接。加劲板与纵向腹板、横隔板均采用贴角焊。横隔板与中腹板采用全熔透连接。分段底板间U形肋及加劲板均采用嵌补段焊接。

钢箱梁加工难点在于：

A)、钢箱梁标准段位置为3箱+2悬挑段，宽度为39米，桥塔穿过箱梁处宽度为49米。顶、底板制作时需预先划分成多块大小不等的板单元，各板单元的制作精度（板面的平整度、U形肋的开档尺寸等）直接影响钢箱梁的质量，因此，板单元制作的精度是本工程控制的一大重点。

B)、由于顶板下口沿宽度方向分布了38根U形肋，U形肋中心开档尺寸为600；底板上口沿宽度方向分布了28根U形肋，U形肋中心开档尺寸为800，在保证各板单元加工精度后，还需保证各板单元拼接后的整体精度（板面的整体平整度、U形肋的开档尺寸等），这是本工程的一大难点。

C)、单块横隔板总宽为28m，为被两块中腹板分割成三块，最小宽度为4.5m，最大宽度为12 m（上口分布了19个U形槽口，下口分布了14个U形槽口），横隔板上还设置了竖向及水平方向的加劲板，横隔板切割的精度以及装焊后的加工精度是本工程控制的另一大难点。

D)、钢箱梁在加工制作过程中，顶板单元的拼缝焊接导致箱体的变形，如何控制该变形是本工程需控制的另一大重点。

E)、桥面钢箱梁分段与分段连接，顶、底板采用焊接，纵向腹板采用焊接，因分段宽度较大、高度较高，分段间截面尺寸的吻合以及焊缝间隙的一致性，是本工程加工制作过程中的第三大难点；

F)、桥面钢箱梁分段间U肋连接，顶板上U肋及加劲板间采用螺栓连接。底板上U肋及加劲板采用制作嵌补段进行焊接。小合拢板单元上U肋的安装及中合拢顶板单元的定位及U肋螺栓孔的连接控制精度是本工程加工制作过程中的第四大难点；另外顶板分段间U肋对接高强度螺栓孔的穿孔精度是本工程控制的第四个重点。

钢箱梁制造时，分别预先进行各节段板单元（顶、底板单元、纵向腹板单元、横隔板单元）的小合拢装焊，合格后分区段在整体组装胎架上采用正造法轮次进行中合拢装焊。

钢箱梁制作时，根据截面形式同时结合材料板宽限制等因素，将顶板划分为9个顶板单元，宽度为2700~3600mm不等；将底板划分为9个板单元，宽度为2700~3400mm不等。纵向腹板各自为一个板单元，共计3个；每档横隔板被纵向腹板分割成两块，每块为一个板单元。

钢箱梁加工难点及重点的控制措施：

A、板单元精度控制

板单元制作时，单块采用钢带统一划线、安装U形肋，同时采用样板检测，合格后各板单元分别在专用反变形焊接胎架上进行施焊，确保其精度。

B、底板的整体平整度及U肋开档尺寸控制

为了有效的控制底板板单元间U形肋的开档尺寸，中合拢前可将相邻两块板单元预先拼接（预放一定的焊接收缩量以及角变形，待焊了几块后也可掌握拼板间实际的焊接收缩及角变形量），而后再进行拼装（各板单元间纵缝按实际焊接收缩量进行加放），适当矫正，从而控制住底板U形肋的开档尺寸以及板面的平整度。

C、横隔板单元精度的控制

横隔板下料时采用数控等离子进行切割，切割后采用专用样板进行检查，加劲板与横隔板焊接时采用CO₂气保焊配以小电流、小电压的焊接方法进行施焊，有效减少焊接变形，控制横隔板单元的质量。

D、桥面钢箱梁分段间的接口保证措施

a）、桥面钢箱梁制造时，采用几个分段一起整体拼装，组装及焊接均采用相同的方法进行，另外在分段接口处预留一段不焊，待分段组对合格后进行施焊，确保分段间对接的平齐。

b）、两分段接口处一端正作，另一端加放余量进行配切，确保接口焊缝间隙。

钢箱梁中腹板两面均设置了三道水平加劲板，根据钢箱梁中合拢制作顺序，首先铺设底板，而后安装中腹板，之后安装中部分段横隔板。中腹板定位后，安装中部横隔板单元时，横隔板单元需从上向下进行定位，嵌入U形肋间。由于中腹板上三道水平加劲板的存在，导致横挡板无法安装。因此，中腹板上穿过于横挡板上开槽处的水平加劲板需制作嵌补凹口，嵌补凹口长度为500mm（以横挡板为中心，向两侧各250mm，其对接坡口采用陶瓷衬垫的形式，坡口开设于嵌补凹口上，间隙为6mm，在嵌补凹口上扣除），以利横挡板的安装。

本实用新型所述的高强度桥面钢箱梁，底板单元和顶板单元分别由若干底板和若干顶板拼接形成，装配简单，便于维护和修理、更换；底板单元、顶板单元、边腹板配合形成中空箱体，有效提升缓冲效果；底板单元和顶板单元分别设置上肋板、下肋板，U型、T型或梯形结构，进一步加强缓冲效果；横隔板、侧腹板、横挡板与中腹板的配合，形成对中空箱体的支撑，提升强度；横隔板设置排水口，利于钢箱梁排水；顶板单元设置坡度，在限速的同时达到缓冲的效果。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，包括：

若干底板单元，水平放置，由若干底板依次拼接形成；

若干条下肋条，截面形状为U型、T型或梯形，沿所述底板单元宽度方向间隔扣设于所述底板单元上表面；

中腹板单元，为一板体，竖直放置，由若干中腹板沿所述底板单元长度方向依次连接形成，该中腹板单元沿底板单元长度方向竖直设置于所述底板单元上表面中部；

若干锚箱，沿中腹板单元长度方向间隔设置于中腹板单元上，每个锚箱包括两个对称设置于中腹板单元两面的、用于容置锚管的容置腔，两容置腔分别包括支撑底板、开设于支撑底板表面的安装通孔及设置于支撑底板两端的限位板；

若干组横挡板，一端沿中腹板单元长度方向间隔设置于所述中腹板单元上，每组横挡板数量为两个，对称设置于所述中腹板两侧；

若干侧腹板，其长度方向沿所述底板单元长度方向对称设置于所述中腹板单元两侧，每个侧腹板分别与位于中腹板同侧的至少一个横挡板连接；

若干组横隔板，竖直放置，每组两块横隔板，沿所述底板单元宽度方向对称设置于所述中腹板两侧，每组横隔板之间沿底板单元长度方向间隔排布，每块横隔板一端与侧腹板或横挡板连接；

两边腹板，沿底板单元长度方向分别竖直设置于底板单元长度方向两端，与横隔板相对中腹板的另一端连接；

若干顶板单元，由若干顶板拼接形成，盖设于所述两边腹板上，与底板单元配合形成一箱体，顶板对应锚箱容置腔的位置开设供锚管穿过的插孔，插孔与所述容置腔安装通孔相对应；

若干条上肋条，截面形状为U型、T型或梯形，沿所述顶板单元宽度方向间隔扣设于所述顶板单元内表面。

2.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，所述横挡板垂直设置于中腹板上，底部设有与所述下肋条外缘相配合的凹口，横挡板表面设有加强板。

3.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，

所述中腹板两面分别设有加劲板；

所述横挡板与中腹板上加劲板连接处设有与加劲板形状相配合的嵌补凹口；

所述加劲板包括沿中腹板长度方向设置的水平加劲板和沿中腹板宽度方向设置的竖直加劲板。

4.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，所述每条上肋条和下肋条分别由若干段肋板通过螺钉和加固板依次连接形成。

5.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，每相邻两组横挡板之间设置一个锚箱。

6.根据权利要求1或5所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，所述锚箱容置腔倾斜设置于中腹板上，倾斜角度与锚管倾斜角度相对应。

7.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，所述侧腹板与横挡板之间为垂直连接，侧腹板宽度方向一端端部沿侧腹板长度方向开设凹槽。

8.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，

位于中腹板单元同侧的横隔板，两两一组，一组与侧腹板连接、一组与两横挡板连接；

横隔板长度方向沿底板单元宽度方向设置，底部间隔开设有与所述下肋条外缘相配合的凹腔。

9.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，每块横隔板靠近中腹板一端分别开设有一排水口，位于中腹板同侧的横隔板上的排水口彼此连通形成一排水通道。

10.根据权利要求1所述的一种高强度桥面钢箱梁，其特征在于，所述顶板单元长度方向中部凸起形成坡度，凸起角度为30°。