CN212714472U - 钢桁-uhpc组合梁桥负弯矩区结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢桁‑UHPC组合梁桥负弯矩区结构，涉及桥梁结构技术领域，该包括：钢桁梁和UHPC桥面板；所述钢桁梁包括横向间隔设置且连接的两个主桁架，每个所述主桁架均包括下弦杆和上弦杆，所述下弦杆内部填充有UHPC；UHPC桥面板与两个上弦杆的上表面连接；所述上弦杆和所述下弦杆之间设有竖腹杆，所述竖腹杆两侧依次对称交替设有受压腹杆和受拉腹杆，所述下弦杆和上弦杆在节点处均连接有整体式节点板。本实用新型能解决现有钢桁梁的下弦杆易受压失稳，桥面板易受拉开裂，节点易疲劳破坏的技术问题。

Description

钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁结构技术领域，特别涉及一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构。

背景技术

目前，钢混组合结构桥梁倍受学者和工程师们的青睐与关注，相比于混凝土桥梁，其具有高强、轻质、施工周期短、抗震性能好等优点。

相关技术中，钢桁-混凝土组合梁桥是钢混组合结构桥梁的重要分支，是基于对混凝土箱梁腹板、底板优化的一种新桥型。混凝土箱梁的腹板、底板分别被桁架体系的腹杆、弦杆代替后，材料利用率得到提高，结构自重得到极大减轻，因此这种桥型具有很大的竞争优势。钢桁-混凝土组合梁桥主要优势体现在以下两个方面：1、桁架构件主要以轴向受力为主，材料利用率高，在材料用量相同的情况下可获得更大的抗弯刚度；2、施工周期短，施工方法灵活。

但是，由于结构和材料特性，普通的钢桁-混凝土组合梁桥负弯矩区结构存在以下问题：

1、钢桁梁的下弦杆易受压失稳；

2、桥面板易受拉开裂；

3、节点易疲劳破坏。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，以解决相关技术中钢桁梁的下弦杆易受压失稳，桥面板易受拉开裂，节点易疲劳破坏的技术问题。

第一方面，提供了一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，包括：

钢桁梁，其包括横向间隔设置且连接的两个主桁架，每个所述主桁架均包括下弦杆和上弦杆，所述下弦杆内部填充有UHPC；所述上弦杆和所述下弦杆之间在每个所述主桁架的支点处设有竖腹杆，所述竖腹杆两侧依次对称交替设有受压腹杆和受拉腹杆，所述下弦杆和上弦杆在与所述受压腹杆和受拉腹杆连接的节点处均连接有整体式节点板，每个所述整体式节点板均延伸有两个斜凸起侧板，两个所述斜凸起侧板分别与一个所述受压腹杆和受拉腹杆连接；

UHPC桥面板，其与两个所述上弦杆的上表面连接。

一些实施例中，所述受压腹杆为箱型截面，所述受拉腹杆为工字型截面。

一些实施例中，所述受压腹杆和受拉腹杆中心线与所述下弦杆或上弦杆中心线交于一点。

一些实施例中，所述UHPC桥面板包括多个依次相连的UHPC桥面板分块，相邻的两个UHPC桥面板分块之间通过湿接缝连接，所述湿接缝处设有搭接钢筋。

一些实施例中，所述主桁架上表面间隔浇筑有剪力槽，所述剪力槽内设置剪力钉。

一些实施例中，所述剪力槽呈椭圆形。

一些实施例中，所述主桁架上表面还浇筑有环氧砂浆。

一些实施例中，两个所述主桁架之间通过平联组件连接形成整体，所述平联组件包括多个上平联杆、多个下平联杆以及多个斜撑杆，每个所述上平联杆两端分别连接两个所述主桁架的上弦杆，每个所述下平联杆两端分别连接两个所述主桁架的下弦杆，每个所述斜撑杆两端分别连接一个所述主桁架的上弦杆和另一个所述主桁架的下弦杆。

本实用新型实施例提供了一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，将钢桁梁与UHPC桥面板结合，充分发挥钢材和UHPC的材料特性，有效解决普通钢桁组合梁负弯矩区桥面板易受拉开裂的问题；仅在下弦杆内填充UHPC，可有效避免下弦杆受压失稳，提高了下弦杆的承载力。同时，整体节点板可增大节点刚度，节点的抗疲劳性能得到显著改善。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构的断面图；

图2为本实用新型实施例提供的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构的立面图；

图3为图2中节点A处的放大示意图；

图4为图3的立体示意图；

图5为图2的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的两个UHPC桥面板分块连接的示意图；

图7为本实用新型实施例提供的平联组件的布置图；

图8为本实用新型实施例提供的平联组件的另一个布置图；

图9为本实用新型实施例提供的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构的施工方法的流程图；

图中：1、钢桁梁；11、主桁架；111、下弦杆；112、上弦杆；1121、剪力槽；1122、剪力钉；113、竖腹杆；114、受压腹杆；115、受拉腹杆；116、整体式节点板；1161、斜凸起侧板；12、平联组件；121、上平联杆；122、下平联杆；123、斜撑杆；2、UHPC桥面板；21、UHPC桥面板分块；211、纵向钢筋；212、横向钢筋；22、湿接缝；23、搭接钢筋。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其能解决现有钢桁梁的下弦杆易受压失稳，桥面板易受拉开裂的技术问题。

参见图1所示，一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，包括：钢桁梁1和UHPC桥面板2。其中UHPC(Ultra-High Performance Concrete)为超高性能混凝土，是一种超高强、韧性、高耐久性的特种工程材料。

钢桁梁1包括横向间隔设置且连接的两个主桁架11，每个主桁架11均包括下弦杆111和上弦杆112，下弦杆111内部填充有UHPC。同时，将UHPC桥面板2与两个上弦杆112上表面连接。具体地，参见图2所示，下弦杆111为箱型截面，在箱型内填充UHPC。优选地，UHPC填充的区域位于钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构在桥墩的支撑点处左右各两个节间，考虑到主桁架11在节点处的受力，UHPC填充的长度可延伸至节点区域之外。

参见图2所示，上弦杆112和下弦杆111之间在每个主桁架11的支点处设有竖腹杆113，其中主桁架11的支点是指桥墩的支撑点。竖腹杆113两侧依次对称交替设有受压腹杆114和受拉腹杆115，下弦杆111和上弦杆112在与受压腹杆114和受拉腹杆115连接的节点处均连接有整体式节点板116，参见图3和图4所示，每个整体式节点板116均延伸有两个斜凸起侧板1161，两个斜凸起侧板1161分别与一个受压腹杆114和受拉腹杆115连接。

具体地，下弦杆111和上弦杆112均为箱型截面，受压腹杆114为箱型截面，受拉腹杆115为工字型截面。受压腹杆114和受拉腹杆115中心线与下弦杆111或上弦杆112中心线交于一点，可以消除节点偏心带来的附加弯矩的影响。对于每一个节点结构，在下弦杆111或上弦杆112的侧板焊接整体式节点板116，使整体式节点板116与下弦杆111和上弦杆112的侧板在同一个竖直平面内，整体式节点板116延伸两个斜凸起侧板1161，两个斜凸起侧板1161与受压腹杆114和受拉腹杆115的侧板连接，整体使得整体式节点板116、下弦杆111或上弦杆112的侧板以及受压腹杆114和受拉腹杆115的侧板在同一个竖直平面内，受压腹杆114和受拉腹杆115的力不再由下弦杆111和上弦杆112的顶板承担，而是直接传递给下弦杆111和上弦杆112的侧板，因此节点承载力得到提高。受压腹杆114和受拉腹杆115使用不同的截面，充分发挥了闭口截面和开口截面的优势，连接时更加方便，有利于改善节点的抗疲劳性能。

与现有技术相比，本实用新型实施例的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，将钢桁梁1与UHPC桥面板2结合，充分发挥钢材和UHPC的材料特性，有效解决普通钢桁组合梁负弯矩区桥面板易受拉开裂的问题；仅在下弦杆111内填充UHPC，可有效避免下弦杆111受压失稳，提高了下弦杆111的承载力，而且也不影响结构美观。同时，整体节点板可增大节点刚度，节点的抗疲劳性能得到显著改善。

作为优选的实施方式，参见图5所示，UHPC桥面板2包括多个依次相连的UHPC桥面板分块21，相邻的两个UHPC桥面板分块21之间通过湿接缝22连接，湿接缝22处设有搭接钢筋23。

具体地，参见图5和图6所示，UHPC桥面板分块21铺设有纵向钢筋211和横向钢筋212，可采用较高的配筋率，由于UHPC流动性、自密实性好，可认为高配筋率配筋不会对UHPC浇筑质量产生影响，简化施工工艺。搭接钢筋23搭接设于两个UHPC桥面板分块21的纵向钢筋211。

作为优选的实施方式，参见图1和图5所示，主桁架11的上弦杆112上表面间隔浇筑有剪力槽1121，剪力槽1121内设置剪力钉1122，剪力槽1121呈椭圆形。采用椭圆形剪力槽，以减小槽内角部应力集中程度。UHPC桥面板可全宽预制。由于UHPC板厚度小，湿接缝22处不设置环形钢筋等复杂构造，仅凿毛后设置直搭接钢筋23即可，凿毛深度不小于5mm，湿接缝22处搭接钢筋23不需焊接。

作为优选的实施方式，主桁架11的上弦杆112上表面还浇筑有环氧砂浆，调整缝隙，便于安装UHPC桥面板。

作为优选的实施方式，参见图1、图7和图8所示，两个主桁架11之间通过平联组件12连接形成整体，平联组件12包括多个上平联杆121、多个下平联杆122以及多个斜撑杆123，每个上平联杆121两端分别连接两个主桁架11的上弦杆112，每个下平联杆122两端分别连接两个主桁架11的下弦杆111，每个斜撑杆123两端分别连接一个主桁架11的上弦杆112和另一个主桁架11的下弦杆111。

参见图9所示，本实用新型实施例中的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤S1，预制钢桁梁1的两个主桁架11和UHPC桥面板2。具体地，工厂预制钢桁梁1的两个主桁架11及UHPC桥面板2，预制UHPC桥面板2纵向两端凿毛，凿毛深度不小于5mm。

步骤S2，在两个主桁架11的下弦杆111内部填充UHPC。下弦杆111为箱型截面，在箱型内填充UHPC，UHPC填充的长度可延伸至节点区域之外，在主桁架11的上弦杆112上表面焊接剪力钉1122。

步骤S3，连接架设两个主桁架11形成钢桁梁1。具体地，将两个主桁架11通过平联组件12连接形成钢桁梁1。

步骤S4，在两个主桁架11上表面安装连接UHPC桥面板2。具体地，在主桁架11的上弦杆112上表面均匀布置环氧砂浆填缝隙，将UHPC桥面板2架设于钢桁梁1上，浇筑剪力槽1121，在湿接缝22处搭接钢筋23，浇筑并养护，使UHPC桥面板2与钢桁梁1形成钢桁-UHPC组合梁桥。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所实用新型的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于，包括：

钢桁梁(1)，其包括横向间隔设置且连接的两个主桁架(11)，每个所述主桁架(11)均包括下弦杆(111)和上弦杆(112)，所述下弦杆(111)内部填充有UHPC；所述上弦杆(112)和所述下弦杆(111)之间在每个所述主桁架(11)的支点处设有竖腹杆(113)，所述竖腹杆(113)两侧依次对称交替设有受压腹杆(114)和受拉腹杆(115)，所述下弦杆(111)和上弦杆(112)在与所述受压腹杆(114)和受拉腹杆(115)连接的节点处均连接有整体式节点板(116)，每个所述整体式节点板(116)均延伸有两个斜凸起侧板(1161)，两个所述斜凸起侧板(1161)分别与一个所述受压腹杆(114)和受拉腹杆(115)连接；

UHPC桥面板(2)，其与两个所述上弦杆(112)的上表面连接。

2.如权利要求1所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：

所述受压腹杆(114)为箱型截面，所述受拉腹杆(115)为工字型截面。

3.如权利要求1所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：

所述受压腹杆(114)和受拉腹杆(115)中心线与所述下弦杆(111)或上弦杆(112)中心线交于一点。

4.如权利要求1所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：

所述UHPC桥面板(2)包括多个依次相连的UHPC桥面板分块(21)，相邻的两个UHPC桥面板分块(21)之间通过湿接缝(22)连接，所述湿接缝(22)处设有搭接钢筋。

5.如权利要求1所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：

所述主桁架(11)上表面间隔浇筑有剪力槽(1121)，所述剪力槽(1121)内设置剪力钉(1122)。

6.如权利要求5所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：所述剪力槽(1121)呈椭圆形。

7.如权利要求1所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：所述主桁架(11)上表面还浇筑有环氧砂浆。

8.如权利要求1所述的钢桁-UHPC组合梁桥负弯矩区结构，其特征在于：

两个所述主桁架(11)之间通过平联组件(12)连接形成整体，所述平联组件(12)包括多个上平联杆(121)、多个下平联杆(122)以及多个斜撑杆(123)，每个所述上平联杆(121)两端分别连接两个所述主桁架(11)的上弦杆(112)，每个所述下平联杆(122)两端分别连接两个所述主桁架(11)的下弦杆(111)，每个所述斜撑杆(123)两端分别连接一个所述主桁架(11)的上弦杆(112)和另一个所述主桁架(11)的下弦杆(111)。

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