專利名稱：管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，尤其涉及一種管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
組合結(jié)構(gòu)是采用兩不同力學(xué)性能材料結(jié)合，并充分發(fā)揮各自力學(xué)特點(diǎn)。如混凝土抗壓性能較好，抗拉性能較差，而鋼材抗拉和抗壓性能都比較優(yōu)越。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以充分發(fā)揮混凝土抗壓性能和鋼材的抗拉壓性能。如普通簡(jiǎn)支梁采用鋼混組合結(jié)構(gòu)是最好的例子。在連續(xù)梁中采用組合結(jié)構(gòu)，雖然結(jié)構(gòu)剛度大。但不可避免的在支座位置出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩區(qū)段，這給設(shè)計(jì)和施工都帶了不少問題。為解決負(fù)彎矩引起支座位置混凝土開裂 問題，必須在負(fù)彎矩區(qū)段布置預(yù)應(yīng)筋或者采用預(yù)制構(gòu)件。這就沒有充分發(fā)揮兩種材料的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，無形中增加了投資成本、設(shè)計(jì)和施工難度。簡(jiǎn)支梁采用型鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)，可以發(fā)揮鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓性能，但普通簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)在跨中彎矩最大，支座位置彎矩最小。彎矩大小沿橋跨分布不均勻。組合梁跨中上表面混凝土受壓最大，下部型鋼受拉力最大。也就是說應(yīng)力分布沿橋跨也不是均勻分布，兩種材料的力學(xué)性能沒有充分發(fā)揮，因此在桁架高度一定的條件下普通組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支梁的跨越能力受到了一定限制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種受力合理、結(jié)構(gòu)輕巧、便于施工的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，包括主梁骨架，所述主梁骨架上設(shè)有橋面板，所述主梁骨架為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，所述橋面板為混凝土結(jié)構(gòu)；所述主梁骨架包括下弦管、上弦管，所述下弦管與上弦管之間通過多根腹管連接，相鄰兩根腹管與上弦管或下弦管構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的橫斷面形狀呈倒三角形結(jié)構(gòu)；所述下弦管為中部向下彎曲的弧形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的側(cè)面形狀為魚腹式結(jié)構(gòu)；所述下弦管內(nèi)設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋。由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，由于主梁骨架包括下弦管、上弦管，所述下弦管與上弦管之間通過多根腹管連接，相鄰兩根腹管與上弦管或下弦管構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的橫斷面形狀呈倒三角形結(jié)構(gòu)；所述下弦管為中部向下彎曲的弧形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的側(cè)面形狀為魚腹式結(jié)構(gòu)；所述下弦管內(nèi)設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋。受力合理、結(jié)構(gòu)輕巧、便于施工，適用于單跨簡(jiǎn)支橋梁和多跨簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)。它屬于靜定結(jié)構(gòu)，因地質(zhì)不良基礎(chǔ)發(fā)生沉陷時(shí)桁梁內(nèi)力變化不大，同時(shí)可以克服現(xiàn)有連續(xù)梁采用組合結(jié)構(gòu)技術(shù)和普通簡(jiǎn)支梁采用組合結(jié)構(gòu)的不足。

圖I為本實(shí)用新型管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中雙幅結(jié)構(gòu)的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的支座處橫斷面和跨中斷面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中跨中下弦節(jié)點(diǎn)橫斷面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中支座位置處斷面圖的示意圖；圖5為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中錨固裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其較佳的具體實(shí)施方式
是包括主梁骨架，所述主梁骨架上設(shè)有橋面板，所述主梁骨架為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，所述橋面板為混凝土結(jié)構(gòu)；所述主梁骨架包括下弦管、上弦管，所述下弦管與上弦管之間通過多根腹管連接，相鄰兩根腹管與上弦管或下弦管構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的橫斷面形狀呈倒三角形結(jié)構(gòu)；所述下弦管為中部向下彎曲的弧形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的側(cè)面形狀為魚腹式結(jié)構(gòu)；所述下弦管內(nèi)設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋。所述下弦管的兩端設(shè)有錨固裝置，所述錨固裝置包括錨箱和錨具，所述預(yù)應(yīng)力筋的端部與所述錨具連接。所述下弦管與所述腹管連接的部位為下弦節(jié)點(diǎn)，所述下弦管內(nèi)各下弦節(jié)點(diǎn)處布置有導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置與下弦管的上壁固接，下弦管內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)在導(dǎo)向裝置的下部。所述主梁骨架為單幅、雙幅或多幅，相鄰兩幅主梁骨架之間通過橫向連接桿連接。所述主梁骨架的兩端設(shè)置在橋墩上，所述下弦管與所述橋墩之間設(shè)有盆式橡膠支座。本實(shí)用新型為最大化利用兩種材料的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，提高結(jié)構(gòu)跨越能力，因此提出了本實(shí)用新型專利，采用在下弦管內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力，以平衡由于結(jié)構(gòu)自重和外荷載引起部分變形，在提高結(jié)構(gòu)剛度同時(shí)，使結(jié)構(gòu)受力更為合理、結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟(jì)。該結(jié)構(gòu)受力合理、結(jié)構(gòu)輕巧、便于施工，適用于單跨簡(jiǎn)支橋梁和多跨簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)。它屬于靜定結(jié)構(gòu)，因地質(zhì)不良基礎(chǔ)發(fā)生沉陷時(shí)桁梁內(nèi)力變化不大，同時(shí)可以克服現(xiàn)有連續(xù)梁采用組合結(jié)構(gòu)技術(shù)和普通簡(jiǎn)支梁采用組合結(jié)構(gòu)的不足。本實(shí)用新型中整個(gè)主骨架布置為魚腹形，下弦布置成弧線型，這樣除了便于施加預(yù)應(yīng)力，同時(shí)可以降低整個(gè)結(jié)構(gòu)的重心，有利于提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。作為該組合結(jié)構(gòu)重要的組成部分，橋面板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過剪力鍵和上弦管連接成一個(gè)整體；在下弦管內(nèi)布置預(yù)應(yīng)力筋，同時(shí)在下弦管兩端進(jìn)行張拉、錨固。下弦各節(jié)點(diǎn)處的管內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向裝置，通過轉(zhuǎn)向裝置實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋導(dǎo)向和傳力作用，在下弦各節(jié)點(diǎn)處鋼管內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)向裝置不僅起到傳遞預(yù)應(yīng)力筋在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生向上的分力，同時(shí)導(dǎo)向裝置可以對(duì)腹管和下弦管節(jié)點(diǎn)處起到局部加強(qiáng)作用，避免了在下弦管灌澆筑混凝土，有效的減少結(jié)構(gòu)自重；本實(shí)用新型的主梁骨架采用可以單幅，也可以采用分幅結(jié)構(gòu)，采用分幅結(jié)構(gòu)設(shè)置兩幅主梁，左右祐1架梁橫向橫向連接桿連接成一整體；本實(shí)用新型可以克服連續(xù)梁采用組合結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，可以充分利用混凝土抗壓性能和鋼材的抗拉性能，避免了連續(xù)梁結(jié)構(gòu)在支座附近出現(xiàn)較大負(fù)彎矩，導(dǎo)致混凝土橋面板出
現(xiàn)拉應(yīng)力而不得不配置預(yù)應(yīng)力筋或采用設(shè)置預(yù)制拼裝板等。因此本實(shí)用新型可以有效的解決以上困難，且施工過程中不存在體系轉(zhuǎn)換，從而減小了設(shè)計(jì)和施工難度.有利于降低橋梁造價(jià)和提高橋梁建設(shè)速度；本實(shí)用新型采用在下弦管內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力有以下優(yōu)勢(shì)其一、可以提高結(jié)構(gòu)剛度，因此同等桁梁高條件下可以提高組合簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)的跨越能力。其二、改善結(jié)構(gòu)受力，在下弦管內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力，相當(dāng)于在下弦各節(jié)點(diǎn)處施加一個(gè)向上的力，從而改善組合結(jié)構(gòu)本身受力，可以有效的減小構(gòu)件的截面尺寸，從而有效的減少結(jié)構(gòu)自重，使得更為經(jīng)濟(jì)。其三、結(jié)構(gòu)自重較輕，抗震性能更為優(yōu)越。其四、施工更為方便，采用下弦管施加預(yù)應(yīng)力，可以在廠內(nèi)主桁架加工完畢后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，避免了高空進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。其五、結(jié)構(gòu)自重輕，給桁架吊裝帶來不小便利，從而降低了施工難度。具體實(shí)施例如圖I、圖2所示，主梁骨架為魚腹式結(jié)構(gòu)，可以為單幅，也可以采用雙幅，兩幅中間通過橫向連接桿7、8、9連接成一體。如圖I所示，具體可以由下弦管I、上弦管4、腹管3系列(包括腹管3-1 3_10)構(gòu)成主梁骨架，相鄰兩根腹管3與上弦管4、下弦管I或橫向連接桿構(gòu)成三角形。腹管3系列(包括3-1 3-10腹管)分別與上弦管4、下弦管I固接。橫斷面為倒三角形，整體骨架為魚腹式結(jié)構(gòu)。如圖2所示，為雙幅梁結(jié)構(gòu)斷面圖，橋軸線(雙點(diǎn)劃線)的左半邊圖為支座處的斷面結(jié)構(gòu)(圖I的I-I向1/2剖視圖)，橋軸線的右半邊圖為跨中的斷面結(jié)構(gòu)(圖I的II-II向1/2剖視圖)，兩幅之間通過橫向連接桿7、8、9進(jìn)行連接，以保證其整體穩(wěn)定性。如圖3所示，為跨中下弦節(jié)點(diǎn)橫斷面的示意圖，在下弦管I內(nèi)下弦各中間節(jié)點(diǎn)處布置有導(dǎo)向裝置6，在管內(nèi)與下弦管I固接。下弦管I內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋通過擠壓導(dǎo)向裝置6對(duì)下弦節(jié)點(diǎn)施加向上預(yù)應(yīng)力。如圖4所示，為本實(shí)用新型管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)與橋墩或承臺(tái)頂傳力的裝置。上座10與下弦管I固接，其下與盆式橡膠支座頂或上座板通過螺栓連接，通盆式橡膠支座將梁部荷載專遞到橋墩上。如圖5所示，為本實(shí)用新型的錨固體系，錨固裝置由鋼錨箱11與錨具12組成。在圖I所示的主梁骨架加工完畢后對(duì)下弦管I施加預(yù)應(yīng)力，采用兩端對(duì)稱張拉，通過錨具12錨固和錨箱11傳遞預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的壓力至下弦管I端部，同時(shí)各節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)向裝置將預(yù)應(yīng)力筋的擠壓力專遞給下弦管I各節(jié)點(diǎn)，形成向上的節(jié)點(diǎn)力。具體施工過程中，圖I所示的主梁骨架施工完畢，在兩端對(duì)稱張拉弦內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋2。然后施工橋面板5。最后完成整個(gè)梁結(jié)構(gòu)施工。本實(shí)用新型管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)具有剛度大，結(jié)構(gòu)輕巧，可以提高結(jié)構(gòu)的跨越能力；結(jié)構(gòu)受力合理、造型美觀。結(jié)構(gòu)為魚腹式且在下弦施加預(yù)應(yīng)力改善了結(jié)構(gòu)受力的同時(shí)增加了結(jié)構(gòu)感官視角效果；結(jié)構(gòu)結(jié)輕巧使得主骨架可以現(xiàn)場(chǎng)整體吊裝，下弦管內(nèi)預(yù)應(yīng)力可以在地面上張拉、錨固?？纱蠓忍岣呤┕に俣?、節(jié)約施工成本；本實(shí)用新型可以采用加工廠制造，主要焊接在工廠內(nèi)完成，減少高空焊接工作量，現(xiàn)場(chǎng)焊接量減少。從而提高了制作精度和質(zhì)量；與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)作為梁時(shí)，可以充分利用混凝土的抗壓性能和鋼材的抗拉壓性能，克服了現(xiàn)有連續(xù)鋼桁架梁組合結(jié)構(gòu)的不足，減少預(yù)應(yīng)力筋布置數(shù)量，從而減少施工難度。例如連續(xù)梁中采用組合結(jié)構(gòu)，雖然結(jié)構(gòu)剛度大。但不可避免的在支座位置出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩區(qū)段，這給設(shè)計(jì)和施工都帶了不少問題；本實(shí)用新型的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，主梁為鋼管桁架和鋼筋混凝土橋面板組合成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，下弦布置成弧線型，這樣除了便于施加預(yù)應(yīng)力、同時(shí)改善下弦桿受力。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括主梁骨架，所述主梁骨架上設(shè)有橋面板，所述主梁骨架為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，所述橋面板為混凝土結(jié)構(gòu)； 所述主梁骨架包括下弦管、上弦管，所述下弦管與上弦管之間通過多根腹管連接，相鄰兩根腹管與上弦管或下弦管構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的橫斷面形狀呈倒三角形結(jié)構(gòu)； 所述下弦管為中部向下彎曲的弧形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的側(cè)面形狀為魚腹式結(jié)構(gòu)； 所述下弦管內(nèi)設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下弦管的兩端設(shè)有錨固裝置，所述錨固裝置包括錨箱和錨具，所述預(yù)應(yīng)力筋的端部與所述錨具連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下弦管與所述腹管連接的部位為下弦節(jié)點(diǎn)，所述下弦管內(nèi)各下弦節(jié)點(diǎn)處布置有導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置與下弦管的上壁固接，下弦管內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)在導(dǎo)向裝置的下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主梁骨架為單幅、雙幅或多幅，相鄰兩幅主梁骨架之間通過橫向連接桿連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主梁骨架的兩端設(shè)置在橋墩上，所述下弦管與所述橋墩之間設(shè)有盆式橡膠支座。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種管內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼管桁架組合簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，包括主梁骨架、橋面板，主梁骨架為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，橋面板為混凝土結(jié)構(gòu)；主梁骨架包括下弦管、上弦管，所述下弦管與上弦管之間通過多根腹管連接，相鄰兩根腹管與上弦管或下弦管構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的橫斷面形狀呈倒三角形結(jié)構(gòu)；所述下弦管為中部向下彎曲的弧形結(jié)構(gòu)，所述主梁骨架的側(cè)面形狀為魚腹式結(jié)構(gòu)；所述下弦管內(nèi)設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋。受力合理、結(jié)構(gòu)輕巧、便于施工，適用于單跨簡(jiǎn)支橋梁和多跨簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)E01D101/32GK202466391SQ20122004449
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者張立青, 徐惠純, 朱勇戰(zhàn), 李聞, 楊少宏, 梁志新, 羅九林, 郭亞娟 申請(qǐng)人:中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司