CN216379101U - 一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，包括多个波纹钢腹板箱梁节段组合装配形成，所述的波纹钢腹板箱梁节段包括混凝土顶板，还包括与混凝土顶板平行设置的钢管混凝土底架，所述的混凝土顶板和钢管混凝土底架之间沿着纵向布设有一对波纹钢腹板，一对波纹钢腹板之沿着横向可拆卸安装有临时横向支撑单元；组合结构波纹钢腹板箱梁实现节段工厂预制，混凝土顶板的浇筑、振捣、以及养护工作可以在工厂中完成，降低了混凝土高空施工的风险和施工难度，缩短了施工工期，提高了施工效率。且针对钢混组合式箱梁的连接方式限制与高空作业的传统方法，工厂预制可以为新的钢混组合连接创造可靠安全的施工条件。

Description

一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁

技术领域

本实用新型属于道路桥梁领域，涉及梁桥施工，具体涉及一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁。

背景技术

波纹钢腹板箱梁是由上、下混凝土翼缘板和两侧的波纹钢腹板组成的，波纹钢腹板代替混凝土腹板参与结构受力，不抵抗轴向力，减少了预应力损失，能够有效减轻梁体自重，在结构受力方面有优良的表现，同时具有施工方便，减少模板及支架的使用量等特点。近年来，在国内部分桥梁上得到了应用。

波纹钢腹板箱梁桥的现场施工，传统的方法是采用悬臂施工法。不同于钢筋混凝土箱梁，钢混组合梁桥的受力特点，决定了钢腹板和混凝土之间的连接是结构最重要的接合部位，要确保桥梁的纵向水平剪力能够有效传递，同时也要确保箱梁截面上的各部分能够有效的共同承担荷载。现有的钢腹板与混凝土顶板的连接形式大致分为以下两种：在钢腹板上下两端焊接钢板，在钢板上焊接剪力钉，同混凝土顶板浇筑在一起；另一种方法则是采用Twin-PBL剪力键连接。现有的钢腹板与混凝土底板的连接形式有翼缘型、外包型和嵌入型等。

现有的波纹钢腹板箱梁异步浇筑施工方法，虽然在工程实践中有着一定的可靠度，然而也存在如下的弊端：1)在绑扎钢筋和浇筑混凝土阶段波纹钢腹板作为施工平台需要承担一定的施工荷载，然而波纹钢腹板的抗屈曲能力不足，施工阶段的受力可能会对腹板后期使用过程的强度有一定影响；2)现场浇筑混凝土顶、底板需要在高空搭设模具，混凝土需要养护，需要较长的工期；3)高空作业腹板穿孔、绑扎钢筋和浇筑混凝土施工难度较大，对于从业人员有较高要求，如果操作不当会对梁体后期稳定度和强度有不利影响；4)现有的钢腹板和混凝土顶、底板的连接方式受到高空施工条件的限制大多采用包围式连接方式，有一定的局限性；5)混凝土浇筑时要与混凝土振捣密切配合分层浇筑，分层振捣，而针对传统方法，箱梁混凝土顶、底板的浇筑要在以波纹钢腹板为支撑的挂篮上实现，高空作业，施工风险和难度较大。因此，波纹钢腹板箱梁桥现场施工能够实现快速、高效、可靠且易于施工是解决传统方法弊端的关键。

而现有的装配式波纹钢腹板箱梁结构，虽然解决了以上所述传统施工方法中存在的问题，提高了施工效率，减少了施工风险，但仍存在以下弊端：1)由于波纹钢腹板抗屈曲能力不足，在箱梁整体吊装的过程中，容易发生屈曲失稳现象，已有的箱梁中的横向加固措施均为永久性装置，而箱梁在施工阶段和成桥阶段的受力有显著差别，现有技术通常忽视这一差别，易造成整体结构不必要的自重，且无法在成桥阶段充分利用横向加固结构，造成材料的浪费；2)现有的装配式波纹钢腹板箱梁中钢腹板和混凝土顶板的连接方式不论是通过剪力钉连接还是Twin-PBL剪力连接键形式连接，都存在施工复杂，焊接位置分散，细部结构繁多的缺点；3)现有的装配式波纹钢腹板箱梁中钢腹板和混凝土底板的连接方式，底板现浇混凝土浇筑和振捣作业受到钢板的限制，只有外包型结构避免了混凝土逆向浇筑的问题，但外包型结构中钢材所占比例较高，增加了结构自重，且竖向钢板和最底层钢板焊接处容易发生强度和疲劳破坏；4)波纹钢腹板箱梁采用混凝土底板，结构自重大且底板的混凝土浇筑施工繁琐且效果较差；5)现有的装配式波纹钢腹板箱梁段波纹钢腹板之间的连接方式通常采用单一的焊接、螺栓连接或者先螺栓定位再焊接的方式，连接处的抗剪能力较弱，桥梁的整体性和稳定性受到相邻梁段间连接处较弱的强度和刚度的削弱。

综上所述，对于分段吊装，悬臂拼装的钢混组合箱梁桥，如何实现波纹钢腹板箱梁在吊装过程中的稳定安全和吊装完成后的受力合理，波纹钢腹板和混凝土顶板的可靠连接和简化施工，减轻自重，降低施工难度提升箱梁整体受力合理性，以及梁段拼装时的可靠连接，是能否实现钢混组合梁桥快速安全施工的关键。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，解决传统的装配式箱梁结构受力不合理，增加结构不必要的自重的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，包括多个波纹钢腹板箱梁节段组合装配形成，所述的波纹钢腹板箱梁节段包括混凝土顶板，还包括与混凝土顶板平行设置的钢管混凝土底架，所述的混凝土顶板和钢管混凝土底架之间沿着纵向布设有一对波纹钢腹板，一对波纹钢腹板之沿着横向可拆卸安装有临时横向支撑单元；

所述的临时横向支撑单元包括位于中间的千斤顶，千斤顶的横向两端分别连接有横撑的内端；所述的横撑上分别固定安装有铰接套筒，铰接套筒上铰接有斜撑的内端；

所述的横撑的外端分别安装在第一应力扩散器的横套筒内，一对第一应力扩散器分别顶在一对波纹钢腹板的内壁上；所述的斜撑的外端分别安装在第二应力扩散器的斜套筒内，一对第二应力扩散器分别顶在一对波纹钢腹板的内壁上。

本实用新型还包括以下技术特征：

所述的波纹钢腹板包括的竖向顶部固定有纵向布设的顶连板，顶连板上固定安装有连接齿板，连接齿板预制浇筑在混凝土顶板内。

相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板之间还设置有加强机构，所述的加强机构包括一对加强板，其中一个加强板的竖向顶部和竖向底部均通过连接板固定安装在一个波纹钢腹板对应的顶连板和所述的钢管混凝土底架上，其中另一个加强板的竖向顶部和竖向底部也均通过连接板固定安装在相邻的另一个波纹钢腹板对应的顶连板和所述的钢管混凝土底架上；

相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板之间通过多个第一企口的配合实现定位安装；所述的一对加强板之间通过多个第二企口的配合实现定位安装。

所述的第二企口与第一企口反向设置，使得第二企口的凸榫头与第一企口的凸榫头对应叠放布置，所述的第一企口和第二企口的凸榫头上均横向开设有螺栓孔，通过螺栓穿过螺栓孔将加强机构固定在相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板上。

所述的钢管混凝土底架包括纵向设置的一对用于固定波纹钢腹板的竖向底部的钢管混凝土，一对钢管混凝土之间的纵向前后分别横向固定安装有用于连接相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的钢管混凝土底架的底部连接钢板；一对钢管混凝土之间还设置有多个横向连接杆。

相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的底部连接钢板之间通过螺栓固定。

相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的混凝土顶板之间通过第三企口定位安装。

所述的混凝土顶板内沿着纵向贯通设置有多个预应力钢筋预留管道。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)组合结构波纹钢腹板箱梁实现节段工厂预制，混凝土顶板的浇筑、振捣、以及养护工作可以在工厂中完成，降低了混凝土高空施工的风险和施工难度，缩短了施工工期，提高了施工效率。且针对钢混组合式箱梁的连接方式限制与高空作业的传统方法，工厂预制可以为新的钢混组合连接创造可靠安全的施工条件。

(Ⅱ)本发明中的临时横向支撑单元，不仅保证了波纹钢腹板箱梁节段在吊装阶段的稳定性，避免了吊装过程中波纹钢腹板发生屈曲的风险，而且通过调节千斤顶，实现了横撑的简易安装和拆卸，在节段拼装完成后，可根据成桥的受力特点来重新分配临时横向支撑单元的位置，避免了传统的装配式箱梁在设置横向连接位置时不考虑施工阶段和成桥阶段的受力差异导致结构受力不合理，增加结构不必要的自重的问题，达到结构自重减小，受力合理，节省材料。

(Ⅲ)本发明中的波纹钢腹板和混凝土顶板的连接方式，不同于传统连接方式采用焊接于水平钢板上的剪力钉或Twin-PBL剪力键的钢混连接方式，采用两块连续的特定形状竖直连接齿板，比传统方式中的焊接位置更加集中，提高了焊接工作的效率，减少了该部分的工作量，在两块竖直连接齿板上浇筑混凝土，通过连接齿板的构造增大混凝土和齿板的接触面积，两者的机械咬合提供高效的连接强度。

(Ⅳ)本发明采用钢管混凝土底架来代替混凝土底板，减轻了结构的自重，且避免了绑扎钢筋网，的工作由于在箱梁预制阶段钢管内未浇筑混凝土，减轻了起吊重量，在一个箱梁节段与上一个节段的连接完成后，再浇筑钢管混凝土，提高了相邻箱梁节段钢管混凝土的连接刚度。

(Ⅴ)本发明中的相邻梁段间波纹钢腹板的连接方式，不同于传统装配式波纹钢腹板箱梁采用单一的焊接和螺栓连接的方式，波纹钢腹板的连接由三部分组成，即相邻波纹钢腹板自身构造上的嵌合，一个箱梁节段上的波纹钢腹板和下一个箱梁节段波纹钢腹板内侧钢板的螺栓连接，相邻波纹钢腹板连接处的焊接。三种连接方式的共同作用，保证了波纹钢腹板箱梁桥在连接处的强度和抗疲劳能力，提高了桥梁的整体性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的整体拼装结构示意图。

图2是本实用新型的波纹钢腹板的结构示意图。

图3是本实用新型的临时横向支撑单元的结构示意图。

图4是本实用新型的钢管混凝土底架的结构示意图。

图5是本实用新型的相邻波纹钢腹板的连接结构示意图。

图6是本实用新型的相邻波纹钢腹板与加强机构的结构示意图。

图7是第一企口与第二企口的位置关系示意图。

图中各个标号的含义为：1-混凝土顶板，2-钢管混凝土底架，3-波纹钢腹板，4-临时横向支撑单元，5-顶连板，6-预应力钢筋预留管道，7-连接齿板，8- 加强机构，9-加强板，10-连接板，11-第一企口，12-第二企口，13-螺栓孔， 14-第三企口；

201-钢管混凝土，202-底部连接钢板，203-横向连接杆；

401-千斤顶，402-横撑，403-铰接套筒，404-斜撑，405-第一应力扩散器， 406-横套筒，407-第二应力扩散器，408-斜套筒。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例：

本实施例给出一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，如图1至图7所示，包括多个波纹钢腹板箱梁节段组合装配形成，波纹钢腹板箱梁节段包括混凝土顶板1，还包括与混凝土顶板1平行设置的钢管混凝土底架2，混凝土顶板1和钢管混凝土底架2之间沿着纵向布设有一对波纹钢腹板3，一对波纹钢腹板3之沿着横向可拆卸安装有临时横向支撑单元4；

临时横向支撑单元4包括位于中间的千斤顶401，千斤顶401的横向两端分别连接有横撑402的内端；横撑402上分别固定安装有铰接套筒403，铰接套筒 403上铰接有斜撑404的内端；

横撑402的外端分别安装在第一应力扩散器405的横套筒406内，一对第一应力扩散器405分别顶在一对波纹钢腹板3的内壁上；斜撑404的外端分别安装在第二应力扩散器407的斜套筒408内，一对第二应力扩散器407分别顶在一对波纹钢腹板3的内壁上。

本实施例中，作为本实施例的一种优选方案，整个临时横向支撑单元4可以通过调节中间千斤顶401来控制结构整体长度来实现快速方便的安装和拆卸，通过调节中间千斤顶401来调节临时横向支撑单元4对波纹钢腹板3的施加力从而控制梁段整体刚度。

本实施例中，在安装临时横向支撑单元4时，当横撑402和斜撑404分别伸入横套筒406和斜套筒408且到达合适位置后，横撑402和斜撑404通过插销装置在横套筒406和斜套筒408内固定位置，拆除临时横向支撑单元4时，从横套筒 406和斜套筒408外侧取出插销，调整千斤顶401来从横套筒406和斜套筒408中取出横撑402和斜撑404。

本实施例中，第一应力扩散器405和第二应力扩散器407焊接在波纹钢腹板 3内侧，使得临时横向支撑单元4的力更加均匀的作用于波纹钢腹板3上，临时横向支撑单元4拆除后，横套筒406和斜套筒408、第一应力扩散器405和第二应力扩散器407作为波纹钢腹板3的一部分留在结构上。

本实施例中，在相邻箱梁梁段完成拼接后，通过千斤顶401的调节可拆除临时横向支撑单元4，再将临时横向支撑单元4安装在受力合理的梁段位置。

作为本实施例的一种优选方案，波纹钢腹板3包括的竖向顶部固定有纵向布设的顶连板5，顶连板5上固定安装有连接齿板7，连接齿板7预制浇筑在混凝土顶板1内。齿状结构和成型后的混凝土通过这种压花式的构造咬合，为混凝土顶板1和波纹钢腹板3在该处的连接提供可靠的连接，且整体焊接在波纹钢腹板3上方的顶连板5上，使连接齿板7的焊接点更加集中，减少了焊接工作的繁琐程度，避免了分散焊点处的应力集中。

作为本实施例的一种优选方案，相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板3之间还设置有加强机构8，加强机构8包括一对加强板9，其中一个加强板9的竖向顶部和竖向底部均通过连接板10固定安装在一个波纹钢腹板3对应的顶连板5和钢管混凝土底架2上，其中另一个加强板9的竖向顶部和竖向底部也均通过连接板10固定安装在相邻的另一个波纹钢腹板3对应的顶连板5和钢管混凝土底架2上；

相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板3之间通过多个第一企口 11的配合实现定位安装；一对加强板3之间通过多个第二企口12的配合实现定位安装。

作为本实施例的一种优选方案，第二企口12与第一企口11反向设置，使得第二企口12的凸榫头与第一企口11的凸榫头对应叠放布置，第一企口11和第二企口12的凸榫头上均横向开设有螺栓孔13，通过螺栓穿过螺栓孔13将加强机构 8固定在相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板3上。

本实施例中，相邻箱梁节段在连接时，第一企口11和第二企口12的凸榫头和凹榫槽分别对接合拢，对准第一企口11和第二企口12的凸榫头上的螺栓孔 13，通过螺栓连接，再通过焊接将第一企口11和第二企口12焊接在一起，完成相邻波纹钢腹板3的对接和连接。

作为本实施例的一种优选方案，钢管混凝土底架2包括纵向设置的一对用于固定波纹钢腹板3的竖向底部的钢管混凝土201，一对钢管混凝土201之间的纵向前后分别横向固定安装有用于连接相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的钢管混凝土底架2的底部连接钢板202；一对钢管混凝土201之间还设置有多个横向连接杆203。

作为本实施例的一种优选方案，相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的底部连接钢板202之间通过螺栓固定。通过螺栓连接来提供施工强度，再通过钢管混凝土201的焊接和内部混凝土的浇筑来完成。

本实施例中，在工厂预制阶段和箱梁吊装以及连接过程中，箱梁下部结构仅有钢管混凝土201的钢管，尚未浇筑内部混凝土。在一个装配式箱梁节段与之前节段完成顶板和腹板的连接后，再完成底部连接钢板202的螺栓连接，之后浇筑钢管内混凝土，每一个节段的钢管混凝土201内部混凝土在浇筑末端时，应留下足够的空隙，在下一节段浇筑时再浇筑混凝土填充；

作为本实施例的一种优选方案，相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的混凝土顶板1之间通过第三企口14定位安装。第三企口14在相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的拼接时起到定位和限制横桥向位移的作用。

作为本实施例的一种优选方案，混凝土顶板1内沿着纵向贯通设置有多个预应力钢筋预留管道6。

本实施例中，组合结构波纹钢腹板箱梁节段整体可在工厂预制时完成施工，在吊装施工现场，仅需完成箱梁节段的吊装、混凝土顶板1的连接、相邻波纹钢腹板3的连接，再浇筑钢管混凝土201，大大缩短了施工周期，减少了高空作业的工作量，降低了施工难度。

本实施例中，在箱梁节段的吊装阶段，临时横向连接装置4可以给箱梁整体提供足够的刚度，防止波纹钢腹板的屈曲破坏。

本实用新型的一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁的施工方法的具体操作步骤如下：

步骤一，工厂预制：装配式组合结构波纹钢腹板箱梁各个部件在工厂预制。

步骤二，安装临时横向支撑单元：在波纹钢腹板箱梁节段吊装，仅在靠近箱梁中间位置安装一个可拆卸的临时横向支撑单元4。

步骤三，吊装箱梁：完成组合结构波纹钢腹板箱梁节段的整体吊装，吊装过程中，临时横向支撑单元4可给箱梁节段提供足够的刚度，防止波纹钢腹板3 的屈曲破坏，箱梁底部结构仅有钢管混凝土201中钢管的自重，减轻了起吊重量，降低了施工风险。

步骤四，箱梁节段间的连接：通过第三企口13完成箱梁的导向和定位；通过波纹钢腹板3上的第一企口11和加强机构8上的第二企口12的合拢实现波纹钢腹板3的连接；通过底部连接钢板202实现钢管混凝土底架2的连接。焊接相邻箱梁的底部钢管，浇筑底板钢管中的混凝土，形成钢管混凝土201，再通过预应力钢筋预留管道6张拉预应力钢筋，浇筑混凝土顶板上的接口，完成箱梁节段的连接。

步骤五，临时横向支撑单元4的位置重分配：考虑吊装过程和成桥阶段箱梁的受力差异，通过调节千斤顶401完成箱梁端口处临时横向支撑单元4的拆卸，再将临时横向支撑单元4向箱梁中间部位移动，重新安装，使得箱梁受力合理，使得临时横向支撑单元4可重复利用。

Claims (8)

1.一种装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，包括多个波纹钢腹板箱梁节段组合装配形成，所述的波纹钢腹板箱梁节段包括混凝土顶板(1)，其特征在于，还包括与混凝土顶板(1)平行设置的钢管混凝土底架(2)，所述的混凝土顶板(1)和钢管混凝土底架(2)之间沿着纵向布设有一对波纹钢腹板(3)，一对波纹钢腹板(3)之沿着横向可拆卸安装有临时横向支撑单元(4)；

所述的临时横向支撑单元(4)包括位于中间的千斤顶(401)，千斤顶(401)的横向两端分别连接有横撑(402)的内端；所述的横撑(402)上分别固定安装有铰接套筒(403)，铰接套筒(403)上铰接有斜撑(404)的内端；

所述的横撑(402)的外端分别安装在第一应力扩散器(405)的横套筒(406)内，一对第一应力扩散器(405)分别顶在一对波纹钢腹板(3)的内壁上；所述的斜撑(404)的外端分别安装在第二应力扩散器(407)的斜套筒(408)内，一对第二应力扩散器(407)分别顶在一对波纹钢腹板(3)的内壁上。

2.如权利要求1所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，所述的波纹钢腹板(3)包括的竖向顶部固定有纵向布设的顶连板(5)，顶连板(5)上固定安装有连接齿板(7)，连接齿板(7)预制浇筑在混凝土顶板(1)内。

3.如权利要求2所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板(3)之间还设置有加强机构(8)，所述的加强机构(8)包括一对加强板(9)，其中一个加强板(9)的竖向顶部和竖向底部均通过连接板(10)固定安装在一个波纹钢腹板(3)对应的顶连板(5)和所述的钢管混凝土底架(2)上，其中另一个加强板(9)的竖向顶部和竖向底部也均通过连接板(10)固定安装在相邻的另一个波纹钢腹板(3)对应的顶连板(5)和所述的钢管混凝土底架(2)上；

相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板(3)之间通过多个第一企口(11)的配合实现定位安装；所述的一对加强板(9)之间通过多个第二企口(12)的配合实现定位安装。

4.如权利要求3所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，所述的第二企口(12)与第一企口(11)反向设置，使得第二企口(12)的凸榫头与第一企口(11)的凸榫头对应叠放布置，所述的第一企口(11)和第二企口(12)的凸榫头上均横向开设有螺栓孔(13)，通过螺栓穿过螺栓孔(13)将加强机构(8)固定在相邻两个波纹钢腹板箱梁节段之间的波纹钢腹板(3)上。

5.如权利要求1所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，所述的钢管混凝土底架(2)包括纵向设置的一对用于固定波纹钢腹板(3)的竖向底部的钢管混凝土(201)，一对钢管混凝土(201)之间的纵向前后分别横向固定安装有用于连接相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的钢管混凝土底架(2)的底部连接钢板(202)；一对钢管混凝土(201)之间还设置有多个横向连接杆(203)。

6.如权利要求5所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的底部连接钢板(202)之间通过螺栓固定。

7.如权利要求1所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，相邻两个波纹钢腹板箱梁节段的混凝土顶板(1)之间通过第三企口(14)定位安装。

8.如权利要求1所述的装配式组合结构波纹钢腹板箱梁，其特征在于，所述的混凝土顶板(1)内沿着纵向贯通设置有多个预应力钢筋预留管道(6)。

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