專利名稱：帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼－混凝土組合脊骨梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特指一種用于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁。
背景技術(shù)：
國(guó)外于上個(gè)世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土脊梁式結(jié)構(gòu)，即單脊梁帶大懸臂板式結(jié)構(gòu)，最早以T.Y.Lin設(shè)計(jì)的舊金山飛機(jī)場(chǎng)旁的高架橋?yàn)橹独?；?guó)內(nèi)上海市于上個(gè)世紀(jì)90年代初期在內(nèi)環(huán)線上修建了上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土脊梁式連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的高架橋，跨徑為30m。預(yù)應(yīng)力混凝土脊梁式結(jié)構(gòu)的斷面布置如圖1所示，它主要由混凝土主梁10、混凝土挑梁11以及混凝土橋面板12組成?；炷良沽菏浇Y(jié)構(gòu)施工時(shí)須將混凝土挑梁11與混凝土主梁10拼接，然后現(xiàn)澆混凝土橋面板12，施工工序繁瑣，需要施加大量的縱、橫向預(yù)應(yīng)力；混凝土的收縮、徐變對(duì)預(yù)應(yīng)力效率的影響很大；這種預(yù)應(yīng)力混凝土脊梁式結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)承載力、抗疲勞性能和抗震性能都要比新型的鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)要差，自重也較組合梁大。
在西班牙Alamillo橋和中國(guó)·長(zhǎng)沙洪山橋(申請(qǐng)者主持設(shè)計(jì))這兩座無(wú)背索豎琴式斜拉橋中，主梁就是采用了將混凝土板放置在鋼箱梁中性軸高度處的鋼—混凝土組合脊骨梁結(jié)構(gòu)，這樣就可以避免在混凝土板中產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力變幅而使其破壞。洪山橋主梁橫斷面如圖2所示，其主要由鋼箱梁20和鋼挑梁21組成以及混凝土面板22組成，大懸臂鋼挑梁21用作行車道，而鋼箱梁20頂面可作為人行道。這種鋼—混凝土組合脊骨梁結(jié)構(gòu)有以下缺點(diǎn)1.該組合梁結(jié)構(gòu)將鋼挑梁21下降至鋼箱梁20中性軸以下的位置，就會(huì)降低橋下的行車凈空，而且鋼箱梁20頂面高于行車道也會(huì)減小橋面的行車寬度，因此該組合梁結(jié)構(gòu)一般適用于大跨斜拉橋的主梁結(jié)構(gòu)，對(duì)于中、小跨徑的城市橋梁則不適用；2.該組合梁結(jié)構(gòu)的懸臂挑梁中采用平面鋼腹板，由于其軸向剛度大，對(duì)橋面板混凝土產(chǎn)生較大的橫向約束所用，會(huì)造成懸臂結(jié)構(gòu)橫向預(yù)應(yīng)力損失嚴(yán)重，降低橫向預(yù)應(yīng)力效率，因此在該結(jié)構(gòu)的混凝土橋面板中不宜施加橫向預(yù)應(yīng)力，其結(jié)果會(huì)使懸臂根部混凝土板易于開裂，并在鋼箱梁腹板上產(chǎn)生較大的撕裂荷載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠提高橋面板橫向預(yù)應(yīng)力效率，減小鋼箱梁腹板中的撕裂荷載，并能使施工工序得到簡(jiǎn)化，大大提高整體結(jié)構(gòu)的承載力、抗疲勞性能和抗震性能的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為一種帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁，它包括鋼箱梁、鋼挑梁和混凝土橋面板，其特征在于鋼箱梁的兩側(cè)腹板上沿縱向?qū)ΨQ設(shè)有鋼挑梁，且鋼挑梁的頂板和鋼箱梁的頂板齊平，該鋼挑梁采用波形鋼腹板，混凝土橋面板置于鋼箱梁和鋼挑梁的頂板上，并在混凝土橋面板上張拉橫向預(yù)應(yīng)力。
所述鋼箱梁為閉口截面狀，其截面為梯形。
所述鋼箱梁內(nèi)設(shè)有縱向加勁肋和橫隔板。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于1.本發(fā)明的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁將鋼箱梁和鋼挑梁焊接起來(lái)，通過(guò)剪力連接件與混凝土板結(jié)合形成組合梁結(jié)構(gòu)，與混凝土結(jié)構(gòu)相比，該組合梁各部件連接更為緊密，承重結(jié)構(gòu)與傳力結(jié)構(gòu)能夠較好的結(jié)合起來(lái)，使各部件共同受力，截面效率高，整體受力性能和承載力好，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果，而且以此提高了結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能和抗震性能；2.本發(fā)明的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁在鋼箱梁兩邊沿縱向每隔一定距離對(duì)稱伸出一對(duì)大懸臂變截面鋼挑梁，來(lái)代替混凝土挑梁，這樣能夠有效地降低結(jié)構(gòu)自重，從而減小下部結(jié)構(gòu)尺寸，并且將鋼箱梁的頂板與鋼挑梁的頂板齊平后連接在一起，就增加了橋下行車的凈空條件；由于鋼箱梁頂面不再高于鋼挑梁上部的行車道，也就增加了橋面的行車寬度，這樣使該種鋼—混凝土組合脊骨梁能很好地適用于城市高架橋和立交橋中，尤其是斜橋和曲線橋梁，并能很好地適應(yīng)布置管線等公共設(shè)施；由于采用了鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)，加之挑梁的波形鋼腹板可做得很薄，故結(jié)構(gòu)自重較輕，能大大減小墩、臺(tái)和基礎(chǔ)的尺寸，改善橋下道路的行車凈空條件。而且結(jié)構(gòu)外形輕巧美觀、舒展大方，能很好地與城市街景環(huán)境相協(xié)調(diào)；3.本發(fā)明的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁的懸臂鋼挑梁采用波形鋼腹板，利用波形鋼腹板軸向剛度低的特點(diǎn)，消除鋼挑梁對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板的橫向約束作用，從而減小了橋面板橫向預(yù)應(yīng)力的損失，降低了混凝土收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響；4.本發(fā)明的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁的混凝土橋面板上施加高效的橫向預(yù)應(yīng)力，能避免懸臂根部混凝土板開裂，降低鋼箱梁腹板上的撕裂荷載；5.本發(fā)明的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁的承重結(jié)構(gòu)(鋼箱梁)和傳力結(jié)構(gòu)(鋼挑梁)能方便、牢固地焊接或栓接起來(lái)，加之波形鋼腹板的抗剪能力與局部穩(wěn)定性較好，使結(jié)構(gòu)的整體受力性能和承載力得到了增強(qiáng)，這樣使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的施工程序得到簡(jiǎn)化，施工速度得以加快。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)應(yīng)力混凝土脊梁式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中鋼—混凝土組合脊骨梁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3的俯視示意圖；圖5是圖4中A處的放大示意圖。
圖例說(shuō)明1、鋼箱梁 2、鋼挑梁 3、混凝土橋面板4、縱向加勁肋 5、橫隔板 6、波形鋼腹板10、混凝土主梁11、混凝土挑梁 12、混凝土橋面板20、鋼箱梁21、鋼挑梁 22、混凝土橋面板具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖3和圖4所示，本發(fā)明的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁主要包括鋼箱梁1、鋼挑梁2和混凝土橋面板3，鋼箱梁1的兩側(cè)腹板上沿縱向?qū)ΨQ設(shè)有鋼挑梁2，且鋼挑梁2的頂板和鋼箱梁1的頂板齊平，這樣就增加了橋下行車的凈空條件；由于鋼箱梁1頂面不再高于鋼挑梁2上部的行車道，這樣也就增加了橋面的行車寬度，使鋼—混凝土組合脊骨梁能很好地適用于城市高架橋和立交橋中，尤其是斜橋和曲線橋梁，并能很好地適應(yīng)布置管線等公共設(shè)施。該鋼挑梁2采用波形鋼腹板6，使用這種波形鋼腹板6，能夠利用波形鋼板軸向剛度低的特點(diǎn)，消除鋼挑梁2對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板3的橫向約束作用，從而減小了混凝土橋面板3橫向預(yù)應(yīng)力損失，降低了混凝土收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響?；炷翗蛎姘?澆筑于鋼箱梁1和鋼挑梁2的頂板上。在本實(shí)施例中，鋼箱梁1中還設(shè)有縱向加勁肋4與橫隔板5，從而加強(qiáng)了鋼箱梁1的穩(wěn)定性。
施工時(shí)，首先用平面鋼板焊接形成閉口截面薄壁鋼箱梁1節(jié)段，鋼箱梁1截面為倒梯形，并在鋼箱梁1內(nèi)部焊接縱向加勁肋4與橫隔板5；同時(shí)將平面鋼板壓制成波形鋼板，以其作為腹板與頂、底面鋼板焊接形成具有波形鋼腹板6的變截面鋼挑梁2(參見圖5)；然后吊裝鋼箱梁1節(jié)段，將相鄰的梁段對(duì)拼焊接起來(lái)形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)；接下來(lái)，在鋼箱梁1兩側(cè)腹板上沿橋縱向?qū)ΨQ焊接成對(duì)的鋼挑梁2，并且保證鋼挑梁2與鋼箱梁1的頂板在同一平面上；在鋼箱梁1與鋼挑梁2頂板上焊接剪力連接件，現(xiàn)澆鋼筋混凝土板3作為橋面板；待混凝土橋面板3的橋面板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉橫向預(yù)應(yīng)力筋；最后鋪裝橋面、澆筑混凝土防撞墻，最后整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)投入運(yùn)營(yíng)。
權(quán)利要求
1.一種帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁，它包括鋼箱梁(1)、鋼挑梁(2)和混凝土橋面板(3)，其特征在于鋼箱梁(1)的兩側(cè)腹板上沿縱向?qū)ΨQ設(shè)有鋼挑梁(2)，且鋼挑梁(2)的頂板和鋼箱梁(1)的頂板齊平，該鋼挑梁(1)采用波形鋼腹板(6)，混凝土橋面板(3)置于鋼箱梁(1)和鋼挑梁(2)的頂板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁，其特征在于所述鋼箱梁(1)為閉口截面狀，其截面為梯形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼—混凝土組合脊骨梁，其特征在于所述鋼箱梁(1)內(nèi)設(shè)有縱向加勁肋(4)與橫隔板(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶大懸臂波形鋼腹板挑梁的鋼－混凝土組合脊骨梁，它包括鋼箱梁、鋼挑梁和混凝土橋面板，鋼箱梁的兩側(cè)腹板上沿縱向?qū)ΨQ設(shè)有鋼挑梁，且鋼挑梁的頂板和鋼箱梁的頂板齊平，該鋼挑梁采用波形鋼腹板，混凝土橋面板置于鋼箱梁和鋼挑梁的頂板上。本發(fā)明能夠提高橋面板橫向預(yù)應(yīng)力效率，減小鋼箱梁腹板中的撕裂荷載，并能使施工工序得到簡(jiǎn)化，大大提高整體結(jié)構(gòu)的承載力、抗疲勞性能和抗震性能，特別適用于城市高架橋或立交橋等中、小跨徑的城市橋梁。
文檔編號(hào)E01D19/00GK1664239SQ200510031429
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者邵旭東, 張陽(yáng), 李立峰, 金曉勤, 彭旺虎, 晏班夫, 趙華 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)