一種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁及施工方法，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大跨斜拉橋的主梁體系多采用鋼箱梁。鋼箱梁可分為扁平流線型單箱多室鋼箱梁和分體式雙箱梁。計(jì)算分析與工程實(shí)踐表明，由于斜拉索自錨在主梁上，將斜拉索拉力的水平分力轉(zhuǎn)化為主梁的軸壓力，該軸壓力隨著斜拉橋的跨度增大而增大，在靠近橋塔的位置尤為顯著。由于拉索傳力存在剪力滯效應(yīng)，靠近斜拉索縱軸線的鋼箱承受巨大壓力，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用厚鋼板、縱向加勁肋、橫隔板等，以滿足承受軸壓力和鋼板的穩(wěn)定性問題，但存在構(gòu)造復(fù)雜，焊接工作量大、用鋼量大等問題。
[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有斜拉橋鋼箱梁的不足，提出一種新的思路，以鋼箱-混凝土組合主梁作為基本預(yù)制單元，在工廠中在鋼箱梁內(nèi)局部澆筑混凝土，現(xiàn)場裝配施工。鋼箱與內(nèi)澆混凝土共同承擔(dān)斜拉索產(chǎn)生的水平軸向壓力，發(fā)揮材料優(yōu)勢，避免壓屈問題。本發(fā)明的目的就是要提供一種高效承受軸向壓力且有效防止鋼板屈曲的斜拉橋主梁體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種構(gòu)造簡單、傳力可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁。本發(fā)明可將斜拉索產(chǎn)生的水平軸向壓力由鋼箱和混凝土共同承擔(dān)，鋼箱-混凝土組合主梁不僅可高效承受軸向壓力，而且內(nèi)澆的混凝土還有利于提高鋼板的穩(wěn)定性，減少加勁肋數(shù)量，減少焊縫數(shù)量，降低用鋼量等，外包鋼板可避免混凝土開裂等。鋼箱-混凝土組合主梁還可提高抗扭剛度，實(shí)現(xiàn)良好的受力性能，長期性能與經(jīng)濟(jì)性能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁，包括單箱多室流線型扁平鋼箱梁，其特征在于還包括邊腹板、抗剪連接件，所述邊腹板位于扁平流線型單箱多室鋼箱梁兩側(cè)圍成封閉箱室，在箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件，并澆筑混凝土。
[0007]—種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁，包括分體式雙箱鋼箱梁，其特征在于還包括邊腹板、抗剪連接件，所述邊腹板位于分體式雙箱鋼箱梁兩側(cè)圍成封閉箱室，在箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件，并澆筑混凝土。
[0008]所述邊腹板形成的空間內(nèi)澆筑混凝土的高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化，橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土。
[0009]所述抗剪力連接件為栓釘或開孔板連接件。
[0010]本發(fā)明的用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁的施工方法，其特征在于，該施工方法包括以下步驟:
[0011]I)預(yù)制扁平流線型鋼箱梁的鋼底板、中腹板、邊腹板，焊接抗剪連接件；
[0012]2)在兩塊邊腹板形成的空間內(nèi)分段澆筑混凝土，澆筑高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化:橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土；
[0013]3)焊接鋼頂板形成鋼箱-混凝土組合主梁；
[0014]4)現(xiàn)場吊裝拼接步驟I)，2)和3)完成的鋼箱-混凝土組合主梁；
[0015]5)在鋼頂板上鋪設(shè)橋面系，橋面系采用正交各向異性鋼橋面系或鋼-混凝土組合橋面系。
[0016]本發(fā)明的用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁的施工方法，其特征在于，該施工方法包括以下步驟:
[0017]I)預(yù)制扁平流線型鋼箱梁的鋼底板、邊腹板，焊接抗剪連接件；
[0018]2)在兩塊邊腹板形成的空間內(nèi)分段澆筑混凝土，澆筑高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化:橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土；
[0019]3)焊接鋼頂板形成鋼箱-混凝土組合主梁；
[0020]4)現(xiàn)場吊裝拼接步驟I)，2)和3)完成的鋼箱-混凝土組合主梁并通過橫向連接件連接；
[0021]5)在鋼頂板上鋪設(shè)橋面系，橋面系采用正交各向異性鋼橋面系或鋼-混凝土組合橋面系。
[0022]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:
[0023](I)鋼箱梁內(nèi)的混凝土軸向剛度大、承載能力高，可承擔(dān)縱橋向巨大的軸力和彎矩，能顯著減少鋼箱梁鋼板厚度與加勁肋、橫隔板數(shù)量、焊縫數(shù)量、用鋼量等，降低截面高度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；(2)鋼箱有利于防止內(nèi)澆混凝土的開裂；(3)鋼箱梁內(nèi)部澆筑的混凝土可采用預(yù)制，增長預(yù)制混凝土的齡期，以使混凝土的收縮和徐變在主梁上引起的重分布應(yīng)力最?。?4)鋼-混凝土組合主梁分布于兩側(cè)，使斜拉橋具有很高的抗扭剛度和重力剛度，混凝土也可增加結(jié)構(gòu)阻尼，提高斜拉橋顫振穩(wěn)定性和抗風(fēng)性能；(5)鋼箱-混凝土組合主梁可實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制，梁段之間的連接方法構(gòu)造簡單、施工方便、現(xiàn)場安裝速度快、對周圍環(huán)境影響小，符合綠色施工的要求。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明采用單箱多室流線型扁平鋼箱梁的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明采用單箱多室流線型扁平鋼箱梁的橫斷面示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明采用分體式雙箱鋼箱梁的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明采用分體式雙箱鋼箱梁的橫斷面示意圖。
[0028]圖5為本發(fā)明采用的斜拉索錨固段示意圖。
[0029]圖中:1一單箱多室流線型扁平鋼箱梁;2—鋼頂板;3—鋼底板;4一邊腹板;5—抗剪連接件;6—混凝土; 7—橋面系;8一風(fēng)嘴;9一斜拉索；10—中腹板；11一分體式雙箱鋼箱梁;12—橫向連接件。
【具體實(shí)施方式】
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[0030]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、加工和使用過程作進(jìn)一步描述。
[0031 ] 實(shí)施例一
[0032]用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁，該組合主梁包括單箱多室流線型扁平鋼箱梁1、邊腹板4，如圖1、2所示，單箱多室流線型扁平鋼箱梁包括，鋼頂板2、鋼底板3、橋面系7、風(fēng)嘴8、中腹板10，在單箱多室流線型扁平鋼箱梁兩側(cè)焊接邊腹板4形成箱室，在該箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件5并澆筑混凝土6形成整體，共同承擔(dān)壓彎荷載耦合作用，避免鋼板屈曲。
[0033]實(shí)施例二
[0034]用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁，該組合主梁包括分體式雙箱鋼箱梁11、邊腹板4，如圖3、4所示，分體式雙箱鋼箱梁包括，鋼頂板2、鋼底板3、橋面系7、風(fēng)嘴8、橫向連接件12，在分體式雙箱鋼箱梁兩側(cè)焊接邊腹板4形成箱室，在該箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件5并澆筑混凝土6形成整體，共同承擔(dān)壓彎荷載耦合作用，避免鋼板屈曲。橫向連接件12可以為工字鋼、橫隔板或斜桿式橫向連接系。
[0035]上述實(shí)施例所述橋面系為正交各向異性鋼橋面鋪裝體系或鋼-混凝土組合橋面系O
[0036]上述實(shí)施例在邊腹板形成的空間內(nèi)澆筑混凝土的高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化，橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土。例如在橋墩截面處澆筑全截面高度，跨中可不澆筑混凝土，中間的高度分布與縱向軸壓力成正比例關(guān)系。
[0037]本發(fā)明的施工工序?yàn)?
[0038]I)在工廠預(yù)制扁平流線型單箱多室鋼箱梁(I)或分體式雙箱梁(11)。
[0039]2)在鋼箱梁內(nèi)分段澆筑混凝土 (6)，澆筑混凝土的高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化:橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土。焊接鋼頂板形成鋼箱-混凝土組合主梁；
[0040]3)現(xiàn)場吊裝拼接鋼箱-混凝土組合主梁與橫向連接系(12)，斜拉索(9)錨固于邊腹板(4)上，如圖5所示。混凝土 (6)可避免邊腹板錨固部位的鋼板屈曲破壞。
[0041]4)在組合主梁上鋪設(shè)橋面系，橋面系可采用正交各向異性鋼橋面系或鋼-混凝土組合橋面系。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁，包括單箱多室流線型扁平鋼箱梁，其特征在于還包括邊腹板、抗剪連接件，所述邊腹板位于扁平流線型單箱多室鋼箱梁兩側(cè)圍成封閉箱室，在箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件，并澆筑混凝土。2.一種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁，包括分體式雙箱鋼箱梁，其特征在于還包括邊腹板、抗剪連接件，所述邊腹板位于分體式雙箱鋼箱梁兩側(cè)圍成封閉箱室，在箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件，并澆筑混凝土。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合主梁，其特征在于，所述邊腹板形成的空間內(nèi)澆筑混凝土的高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化，橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合主梁，其特征在于，所述抗剪力連接件為栓釘或開孔板連接件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合主梁的施工方法，其特征在于，該施工方法包括以下步驟: 1)預(yù)制扁平流線型鋼箱梁的鋼底板、中腹板、邊腹板，焊接抗剪連接件； 2)在兩塊邊腹板形成的空間內(nèi)分段澆筑混凝土，澆筑高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化:橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土 ； 3)焊接鋼頂板形成鋼箱-混凝土組合主梁； 4)現(xiàn)場吊裝拼接步驟I)，2)和3)完成的鋼箱-混凝土組合主梁； 5)在鋼頂板上鋪設(shè)橋面系，橋面系采用正交各向異性鋼橋面系或鋼-混凝土組合橋面系O6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合主梁的施工方法，其特征在于，該施工方法包括以下步驟: 1)預(yù)制扁平流線型鋼箱梁的鋼底板、邊腹板，焊接抗剪連接件； 2)在兩塊邊腹板形成的空間內(nèi)分段澆筑混凝土，澆筑高度根據(jù)縱向軸壓力分布沿縱橋向變化:橋墩處混凝土截面高，接近跨中處混凝土高度逐漸減小，跨中可不澆筑混凝土 ； 3)焊接鋼頂板形成鋼箱-混凝土組合主梁； 4)現(xiàn)場吊裝拼接步驟I)，2)和3)完成的鋼箱-混凝土組合主梁并通過橫向連接件連接； 5)在鋼頂板上鋪設(shè)橋面系，橋面系采用正交各向異性鋼橋面系或鋼-混凝土組合橋面系O
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于大跨斜拉橋的鋼箱-混凝土組合主梁及施工方法，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括單箱多室流線型扁平鋼箱梁，其特征在于還包括邊腹板、抗剪連接件，所述邊腹板位于扁平流線型單箱多室鋼箱梁兩側(cè)圍成封閉箱室，在箱室內(nèi)側(cè)焊接抗剪連接件，并澆筑混凝土。本發(fā)明的鋼箱梁內(nèi)的混凝土軸向剛度大、承載能力高，可承擔(dān)縱橋向巨大的軸力和彎矩，顯著減少鋼箱梁鋼板厚度與加勁肋、橫隔板數(shù)量、焊縫數(shù)量、用鋼量等，降低截面高度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】E01D11/04, E01D19/00, E01D2/04
【公開號】CN105544373
【申請?zhí)枴緾N201510891821
【發(fā)明人】聶建國, 汪家繼
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月7日