CN2832898Y - 大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑 - Google Patents

大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑 Download PDF

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Abstract

一种大跨度公路桥钢箱梁横向支撑，在桥面板下位于两道横隔板中间增加一道与桥面板平面垂直的横向加劲肋，它与桥面板、腹板相焊接，且高度较小，而距底板有较大间隙，从而实现了在保持现有桥面板的构造尺寸和荷载作用下的局部变形不变的前提下，一定幅度地加大了横隔板间距，降低了桥面板横向支撑的钢材用量；或者在横向支撑钢材用量不变的前提下，降低了桥面板的局部变形和应力，延长了钢桥面铺装的使用寿命。

Description

大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑
                          技术领域
本实用新型涉及一种大跨度公路桥钢箱梁，尤其适用于大跨度悬索桥和斜拉桥的钢箱梁，属于桥梁建筑工程领域，具体地说是涉及一种大跨度公路桥钢箱梁桥面板横向支撑的构造。
                          背景技术
现有技术中与本实用新型最为相近，且在国内钢箱梁桥面板横向支撑设计中所普遍采用的构造，是在钢箱梁内顺桥向每隔一段距离设置一道与桥面板平面垂直的横隔板，该横隔板连接了钢箱梁桥面板、底板和腹板，其主要功能是为钢箱梁提供横桥向刚度，减小横截面形状变形，抵抗扭矩作用引起的横向畸变应力，协调分布横向荷载，减轻由个别局部荷载作用引起的约束截面扭转效应，为桥面板体系提供横向支撑，控制汽车荷载作用下桥面板的应力和变形在合理范围内。该构造虽能符合桥梁结构力学原理，但存在以下缺陷：1、若使其中桥面板局部变形满足钢桥面铺装的使用要求，则所需横隔板设置间距较小，横隔板道数较多，钢材用量偏大；2、若使横隔板设置间距过大、降低横隔板道数，虽可节省钢材，但汽车荷载作用下的钢桥面板局部变形往往难以满足钢桥面铺装的使用要求，以致钢桥面铺装使用寿命过短。由于上述缺点，使得一些已交付运营的大跨度钢箱梁公路桥存在用钢量偏大或钢桥面铺装出现开裂影响使用寿命等现象。
                          发明内容
本实用新型是在现有的钢箱梁桥面板横向支撑构造的基础上，通过在两道横隔板之间、桥面板之下合理增加一道与桥面板平面垂直的横向加劲肋，从而实现了在保持现有桥面板的构造尺寸和荷载作用下的局部变形不变的前提下，一定幅度地加大了横隔板间距，降低了桥面板横向支撑的钢材用量；或者在横向支撑钢材用量不变的前提下，降低了桥面板的局部变形和应力，延长了钢桥面铺装的使用寿命，具有降低钢材用量、延长使用寿命的特点。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
在现有的钢箱梁桥面板横向支撑构造的基础上，位于两道横隔板②之间、桥面板①之下增加一道与桥面板①平面垂直的横向加劲肋③，该横向加劲肋③最佳设置位置位于两道横隔板②间距的1/2处，且高度较小，它与桥面板①、腹板⑤相焊接，而距底板④有较大间隙；该横向加劲肋③的截面形状可以为倒“T”形、“U”形、“L”形或“V”形。因为，在现有技术中与本实用新型相近钢箱梁设计的桥面板体系计算中，通常视为由桥面板①、纵肋⑥和横隔板②组成的正交异性板桥面，并承受作用在其上的汽车荷载，将其中的横隔板②简化为弹性支座，而桥面顶板顺桥向可以简化为支撑在若干个弹性支座(横隔板②)上的多跨连续板，在汽车荷载的作用下，桥面板①在每跨跨中(两道横隔板②的中间)的应力及竖向变形最大。因此，本技术方案所采用的主要原理是：在桥面板跨中(即两道横隔板②的中间)增加一道横向加劲肋③，该横向加劲肋③可增强桥面板跨中(即两道横隔板②的中间)的刚度；在该桥面板体系计算中，该横向加劲肋③亦可简化为刚度较小的弹性支座，故使得连续板的计算跨径得以缩小，在横向支撑钢材用量不变的条件下，可以降低桥面板①的局部变形和应力，改善钢桥面铺装使用条件；或者保持桥面板①竖向变形不变且满足规范要求的前提下，可以适当加大横隔板②间距，从而节省横向支撑钢材用量、降低桥梁造价。
本实用新型的优点：
1、通过在两道横隔板中间增加一道横向加劲肋，增强了桥面板的跨中刚度，减少了桥面板的局部变形和应力、改善了钢桥面铺装使用条件，延长了钢桥面铺装的使用寿命；
2、通过在两道横隔板中间增加一道横向加劲肋，在保持桥面板竖向变形不变且满足规范要求的前提下，节省了钢材用量；
3、结构简单，便于施工。
                         附图说明
图1是本实用新型一个钢箱梁标准节段的平面布置图。
图2是图1的I-I半剖面图。
图3是图1的II-II半剖面图。
图4是图1的III-III半剖面图。
图5是图1的IV-IV半剖面图。
图6是现有技术中一个钢箱梁标准节段桥面板的纵向计算模型图。
图7是本实用新型一个钢箱梁标准节段桥面板的纵向计算模型图。
图8是钢箱梁横隔板间距与正交异性桥面板的构造之间的曲线关系图。
                        具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型进一步说明，该实施例是一座主跨1280m双塔钢箱梁悬索桥，其正桥为单箱单室钢箱梁，主要尺寸为：桥轴线处梁高H＝3.00m，桥面板为2％的双向横坡，钢箱梁全宽B＝37.50m。钢箱梁采用正交异性钢桥面板①、板式横隔板②，桥面板①厚12mm，斜腹板⑤厚10mm，底板④厚10mm。桥面板纵向U形加劲肋⑥尺寸为300×280×6mm，中心间距为600mm；底板和下斜腹板纵向U形加劲肋⑦尺寸为400×260×6mm，中心间距为890mm，横隔板②标准厚度为10mm，其上设单面水平和竖向加劲肋。
图1是本实用新型一个钢箱梁标准节段的平面布置图。图中一个钢箱梁标准节段的长度(L)为16.00m，在正交异性钢桥面板①下，顺桥向每隔一段距离设置一道与桥面板平面垂直的板式横隔板②，采用现有技术一个钢箱梁标准节段应设置6道横隔板②，其轴线间距(L4)为2.67m；采用本实用新型技术方案一个钢箱梁标准节段共设置5道横隔板②和5道横向加劲肋③，横隔板②之间轴线间距(L4)为3.20m，横隔板②和横向加劲肋③的轴线间距(L2)为1.60m；本实施例一个钢箱梁标准节段中，使用本实用新型的技术方案前后的横向支撑材料用量比较表如下：
  使用本实用新型方案前   使用本实用新型方案后
  横隔板②   6×7.68t(一道横隔板重量)   5×7.68t(一道横隔板重量)
  横向加劲肋③   5×1.52t(一道横肋重量)
  共重   46.08t   46.00t
使用本实用新型的技术方案前后的桥面板局部应力和变形比较表如下：
  使用本实用新型方案前   使用本实用新型方案后
验算类型   正应力MPa   U肋最大相对挠度mm   正应力MPa   U肋最大相对挠度mm
桥面板板上缘   最大应力   33.98 0.306   最大应力   28.10 0.234
  最小应力   -26.09   最小应力   -22.50
U肋下缘   最大应力   91.11   最大应力   79.10
  最小应力   -59.93   最小应力   -42.60
从上述两表中可知，使用本实用新型的技术方案前后，实施例钢箱梁横向支撑材料用量基本相同；桥面板U肋局部最大相对挠度有较大下降，幅度达23％，且表中桥面板相对挠度均小于0.4mm，满足规范要求。图中其它尺寸为梁宽(B)为37.5m，距标准节段边缘最近横向加劲肋③的轴线距离(L1)为0.50m，距标准节段边缘最近横隔板②的轴线距离(L3)为1.10m。
图2是图1的I-I半剖面图。图中桥面板①下布置有纵向U形加劲肋⑥，底板④和下斜腹板⑤上布置有纵向U形加劲肋⑦，顺桥向每隔一段距离设置一道与桥面板平面垂直的横隔板②，该横隔板②连接了钢箱梁桥面板①、底板④和下斜腹板⑤。
图3是图1的II-II半剖面图。图中桥面板①下布置有纵向U形加劲肋⑥，底板④和下斜腹板⑤上布置有纵向U形加劲肋⑦。
图4是图1的III-III半剖面图。图中桥面板①下布置有纵向U形加劲肋⑥，底板④和下斜腹板⑤上布置有纵向U形加劲肋⑦，位于两道横隔板②之间、桥面板①之下增加一道与桥面板①平面垂直的横向加劲肋③，该横向加劲肋③最佳设置位置位于两道横隔板②间距的1/2处，且高度较小，它与桥面板①、腹板⑤相焊接，而距底板④有较大间隙
图5是图1的IV-IV半剖面图。从纵向剖视了图4所述本实施例的构造示意，图中位于两道横隔板②间距的1/2处，增加一道与桥面板①平面垂直的横向加劲肋③，该横向加劲肋③的截面形状可以为倒“T”形、“U”形、“L”形或“V”形，本实施例为高度为600mm、厚12mm的倒“T”形横向加劲肋③。
图6是现有技术中一个钢箱梁标准节段桥面板的纵向计算模型图。图中桥面板①上标有汽车荷载简化示意⑨，其中横隔板简化为弹性支座⑧进行计算。
图7是本实用新型一个钢箱梁标准节段桥面板的纵向计算模型图。图中桥面板①上标有汽车荷载简化示意⑨，其中横隔板简化为刚度较大的弹性支座⑧，横向加劲肋简化为刚度较小的弹性支座⑩进行计算。
图8是钢箱梁横隔板间距与正交异性桥面板的构造之间的曲线关系图。水平坐标为一个桥面板单元的截面惯性矩IB(单位：mm4)，竖直坐标为横隔板间距b(单位：m)，其中曲线1、2的使用条件分别为左、右行车道。从图8中可知，截面惯性矩IB值越大，满足桥面板设计要求所需的横隔板间距b值就越大，反之则反。根据图8所示的曲线关系图，本实施例钢箱梁在采用现有技术时，桥面板①竖向变形的满足规范要求所需的横隔板②轴向间距为2.67m；采用本实用新型的技术方案，在两横隔板②之间增设一道高度为600mm、厚12mm的倒“T”形横向加劲肋③，在用钢量不变的条件下，横隔板②轴向间距可增至3.20m。

Claims (5)

1、一种大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑，在钢箱梁内顺桥向每隔一段距离设置一道与桥面板(①)平面垂直的横隔板(②)，该横隔板(②)连接了钢箱梁桥面板(①)、底板(④)和腹板(⑤)，其特征是：在桥面板(①)下位于两道横隔板②中间增加一道与桥面板(①)平面垂直的横向加劲肋(③)，它与桥面板(①)、腹板(⑤)相焊接，且高度较小，而距底板(④)有较大间隙。
2、根据权利要求1所述的大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑，其特征是：横向加劲肋(③)的截面形状为倒“T”形。
3、根据权利要求1所述的大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑，其特征是：横向加劲肋(③)的截面形状为“U”形。
4、根据权利要求1所述的大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑，其特征是：横向加劲肋(③)的截面形状为“L”形。
5、根据权利要求1所述的大跨度公路桥钢箱梁桥面板的横向支撑，其特征是：横向加劲肋(③)的截面形状为“V”形。
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