一种先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁

摘要

本发明涉及桥梁领域，具体涉及一种先简支后连续波形腹板钢箱‑混凝土组合梁；包括：多片预制波形腹板钢箱‑混凝土组合梁，多片预制波形腹板钢箱‑混凝土组合梁横桥向由钢箱型横梁和K型钢横梁连接，组合梁钢筋混凝土顶板由现浇钢筋混凝土板连接，并在外侧浇筑现浇钢筋混凝土边翼板，多片预制波形腹板钢箱‑混凝土组合梁纵桥向的连续端由现浇混凝土连接段连接，现浇混凝土连接段与开口波形腹板钢箱通过栓钉连接，现浇混凝土连接段下面设置支座，形成先简支后连续波形腹板钢箱‑混凝土组合梁。本发明充分利用了波形钢腹板的优点和连续梁的优良受力特性，自重轻，易于加工制造和保证施工质量，桥梁施工速度快，具有非常广泛的实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体涉及到一种先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁。

背景技术

传统波形钢腹板组合箱梁的底板为现浇混凝土板且配置有体外预应力，施工时有钢筋安装、混凝土板与波形钢腹板的连接和预应力施工等复杂的工序及过程，施工难度大，质量不容易保证。常用的钢混组合箱梁的腹板是平直的钢腹板，钢腹板面外稳定性较差，所以设置了较多的加劲肋，增加了桥梁的重量和造价，难以大量应用。普通的钢混组合连续梁桥一般不在连续墩处设连接，因为钢混组合梁中的钢结构加工必然有一定的加工误差，且两侧组合梁的变形也有所不同，而其钢结构中钢板较薄，所以导致两侧组合梁连接比较困难，同时该连接处须设置支座，有较多的支座安装和加固的措施，连接就更加困难，此外，对于连续梁，连续墩处的梁段内力较大，是结构受力关键部位，最好不要设置连接，因此，钢混组合连续梁的连接部位一般设在桥跨的边部，这样普通的钢混组合梁不能实现先简支后连续施工，也不方便大量应用。普通跨径混凝土桥梁具有造价低，可预制架设，可先简支后连续施工，非常方便，且适应强，因而在我国得到了大量应用，但是随着国家社会的发展，桥梁建设更强调绿色环保和可持续发展，而混凝土桥梁总体环境污染水平相对较高，且不能回收利用，所以，近年来，国家大力提倡发展钢结构桥梁。因此，研究设计先简支后连续新型钢混组合梁结构，形成受力性能优良且可大量应用的普通跨径钢混组合梁，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁结构，以解决上述现有技术存在的问题，充分发挥波形钢腹板的优点和连续梁优良的受力特性，使波形腹板钢箱-混凝土组合梁能进行装配式施工和大量应用到普通跨径连续梁桥之中，形成一种实用的连续桥梁形式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：

一种先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁，包括若干架设于桥梁墩台上的预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1，所述预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1横桥向的简支端由钢箱形横梁6连接，其余部分由K型钢横梁4连接，预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1的钢筋混凝土顶板11由现浇钢筋混凝土板12连接，并在外侧浇筑现浇钢筋混凝土边翼板13；

所述预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1纵桥向的连续端由现浇混凝土连接段2连接，现浇混凝土连接段2与预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1的开口波形腹板钢箱18通过栓钉17连接，现浇混凝土连接段2下部设置支座8；所述波形腹板钢箱-混凝土组合梁1连续端桥梁负弯矩区设置预应力筋3，最终形成先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁。

所述预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1宽度大于等于2.5m

所述预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1由钢底板16、波形钢腹板15、钢托板14和钢筋混凝土顶板11组成；所述钢底板16为平钢板，钢底板16与波形钢腹板15采用对接焊缝焊接，所述钢托板14与波形钢腹板15采用对接焊缝焊接，钢托板14上表面布置栓钉17。

所述钢底板16、波形钢腹板15和钢托板14组成波形腹板开口钢箱18，波形腹板开口钢箱18的钢托板14利用栓钉17与钢筋混凝土顶板11连接。

所述现浇混凝土连接段2位于预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1连续端，顶部配置桥面板钢筋，形成钢筋混凝土19，钢筋混凝土19与钢筋混凝土顶板11、现浇钢筋混凝土板12和现浇钢筋混凝土边翼板13相连，其余部分为普通混凝土20，中部设有通人孔9，现浇混凝土连接段2通过栓钉17与所述开口波形腹板钢箱18相连，形成连续组合梁。

所述现浇混凝土连接段2的下面的支座8的调平钢板21预埋于现浇混凝土连接段2，现浇混凝土连接段2的纵桥向长度不小于支座8安装所需要的长度。

所述预应力筋3布置在钢筋混凝土顶板11、现浇钢筋混凝土板12和现浇钢筋混凝土边翼板13中部，且单层布置，在预应力筋3端部设置张拉槽10，预应力筋3张拉完成及锚固后，对张拉槽10进行钢筋混凝土回填浇筑。

所述现浇混凝土连接段2两侧的预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1的钢底板16上布置栓钉17，并浇筑填充混凝土7，填充混凝土7厚度大于等于10cm，每侧纵桥向浇筑长度大于等于当侧跨径的1/8。

本发明的有益效果为：1、本发明充分利用了波形钢腹板的受力特性，且结构容易加工制造。波形钢腹板纵向可以压缩，不能承受纵向拉、压力，但可以承受剪力，且面外稳定性很好，所以波形腹板钢箱-混凝土组合梁仅让腹板承受剪力，不需要面外加劲肋，不仅节约了结构钢材，减轻了自重，而且结构受力更为明确。波形腹板钢箱组合梁为钢底板，所以下部的开口波形腹板钢箱非常容易加工成型，适合于在工厂加工或桥位附近的梁场加工，质量容易保证，且可大量快速加工，非常便捷。

2、本发明采用现浇混凝土连接段连接波形腹板钢箱-混凝土组合梁形成连续桥梁，施工非常方便。现浇混凝土连接段施工，不受两侧波形腹板钢箱-混凝土组合梁的加工及安装误差影响，且混凝土用量相对较少，非常简便。连接用栓钉预先布置在预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁的连续端钢横隔板上，极容易加工，不影响现场混凝土浇筑。支座调平钢板可完全按要求埋在现浇混凝土连接段下部，既施工方便，同时又容易保证支座安装质量，维护结构使用安全。

3、本发明通过设置负弯矩区预应力筋，充分发挥了波形腹板钢箱-混凝土组合连续梁的优势。在先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁的负弯矩区，组合梁底部钢板受压，顶部混凝土板受拉，与钢混组合梁的结构优势相反。通过在负弯矩区混凝土板设置预应力筋施加预应力使混凝土板不承受拉力，可解决钢混组合连续梁的不足。所以，先简支后连续波腹板钢箱-混凝土组合梁正弯矩相对较小，负弯矩主要由预应力筋承担，结构受力性能优越。

4、本发明波形腹板钢箱-混凝土组合梁为小箱梁，可预制、架设施工，形成流水作业，适用于绝大部分的普通跨径桥梁，因此可大量应用。波形腹板钢箱-混凝土组合梁为小箱梁形式，一幅桥一般由两到三片组合梁组成，预制组合梁并不太重，可采用架桥机架设。预制组合梁宽度大于等于2.5米，一孔预制组合梁架设安装后，施工车辆可在预制组合梁上通行，浇筑桥梁上的现浇钢筋混凝土板和现浇混凝土连接段，完成后可进行负弯矩区预应力施，形成连续桥梁体系，并进行其它施工工作，还可以利用预制组合梁作为通道运输后面孔跨的预制组合梁，形成流水作业。因此，先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥与目前大量应用的普通跨径混凝土梁桥施工相似，可替代使用，可应用于绝大部分普通跨径桥梁。

附图说明

图1为本发明立面示意图；

图2为跨中断面示意图；

图3为连续端断面示意图；

图4为现浇混凝土连接段示意图；

图5为梁端钢横隔板示意图；

图中所示：1预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁；2现浇混凝土连接段；3预应力筋；4K型支撑钢横梁；5梁端钢横隔板；6钢箱形横梁；7填充混凝土；8支座；9通人孔；10张拉槽；11钢筋混凝土顶板；12现浇钢筋混凝土板；13现浇钢筋混凝土翼板；14钢托板；15波形钢腹板；16钢底板；17栓钉；18波形腹板开口钢箱；19钢筋混凝土；20普通混凝土；21调平钢板；22竖向加劲肋；23顶部钢托板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例一

如图1-5所示，本发明提供一种先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁，包括：加工制造单片预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1，多片预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1先架设在桥梁墩台上，横桥向，简支端由钢箱形横梁6连接，其余部分由K型钢横梁4连接，预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1的钢筋混凝土顶板11由现浇钢筋混凝土板12连接，并在外侧浇筑现浇钢筋混凝土边翼板13；纵桥向，连续端由现浇混凝土连接段2连接，现浇混凝土连接段2与预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1的开口波形腹板钢箱18通过栓钉17连接，现浇混凝土连接段2下面设置支座8；波形腹板钢箱-混凝土组合梁1连续端桥梁负弯矩区设置预应力筋3；最终形成先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁。

单片所述预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1由钢底板16、波形钢腹板15、钢托板14和钢筋混凝土顶板11组成。钢底板16为平钢板，钢底板16与波形钢腹板15采用对接焊缝焊接，钢托板14与波形钢腹板15采用对接焊缝焊接，钢托板14上表面布置栓钉17，钢底板16、波形钢腹板和钢托板组成波形腹板开口钢箱18，波形腹板开口钢箱18的钢托板14利用栓钉17与钢筋混凝土顶板11连接。预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1宽度大于等于2.5m，以便于桥梁架设安装时通行施工车辆和运输预制梁。

现浇混凝土连接段2位于预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1连续端，顶部配置桥面板钢筋，形成钢筋混凝土19，钢筋混凝土19与钢筋混凝土顶板11、现浇钢筋混凝土板12和现浇钢筋混凝土边翼板13相连，其余部分为普通混凝土20，中部设有通人孔9，现浇混凝土连接段2通过栓钉17与开口波形腹板钢箱18相连，形成连续组合梁。

预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1连续端设置梁端钢横隔板5，梁端钢横隔板上布置栓钉17，中部设有通人孔9，在跨中侧设有竖向加劲肋22，上部设置顶部钢托板23，顶部钢托板23上布置栓钉17，梁端钢横隔板与开口波形腹板钢箱焊接，与预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁的钢筋混凝土顶板通过栓钉17连接。

现浇混凝土连接段2下面安装连续墩处支座8，支座8的调平钢板21预埋于现浇混凝土连接段2，支座8安装完成后，浇筑现浇混凝土连接段2，现浇混凝土连接段2的纵桥向长度不小于支座8安装所需要的长度。

先简支后连续波形腹板钢箱-混凝土组合梁连续端负弯矩区设置预应力筋3，预应力筋3布置在钢筋混凝土顶板11、现浇钢筋混凝土板12和现浇钢筋混凝土边翼板13中部，单层布置，在预应力筋3端部设置张拉槽10，预应力筋3张拉完成及锚固后，对张拉槽10进行钢筋混凝土回填浇筑。

现浇混凝土连接段2两侧的所述预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁的钢底板16上布置栓钉17，并浇筑填充混凝土7，填充混凝土7厚度大于等于10cm，每侧纵桥向浇筑长度大于等于当侧跨径的1/8。

本发明施工过程为：

S1、预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1中的开口波形腹板钢箱18可在加工厂分段加工，运到施工桥梁梁场拼接，也可在施工桥梁梁场加工成型；

S2、在波形腹板开口钢箱18顶面浇筑钢筋混凝土顶板11，形成预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1。

S3、预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1由运梁车运到桥梁现场，可由架桥机安装到桥梁上，再安装梁间的K型支撑钢横梁4和简支端钢箱形横梁6。

S4、利用本孔安装好的预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1作为通道运梁，架桥机可安装后面孔跨的预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁1。

S5、浇筑现浇钢筋混凝土板12和现浇钢筋混凝土边翼板13，浇筑现浇混凝土连接段2。

S6、现浇混凝土结构强度达到要求后，张拉连续墩处波形腹板钢箱-混凝土组合梁负弯矩预应力筋3，对结构施加负弯矩，形成连续梁结构。

S7、根据现场情况施工桥面系。

一般S3-S7步，可形成流水作业，直至整座桥梁施工完成。整个桥梁施工过程与目前大量使用的普通跨径先简支后连续混凝土桥梁施工相似，可替换应用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。