專利名稱：流線型鋼-混凝土疊合箱梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于大跨橋梁的流線 型鋼一混凝土疊合箱梁結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
用于橋梁主梁的鋼一混凝土疊合梁是由主梁鋼結(jié)構(gòu)和混凝土橋面板 通過抗剪連接件組合在一起共同工作的結(jié)構(gòu)。相比鋼箱梁橋，疊合梁橋以
混凝土橋面板取代正交異性鋼橋面板，節(jié)約鋼材，且橋面鋪裝簡(jiǎn)便可靠； 相比混凝土箱梁橋，疊合梁橋除橋面板外，其余部分采用鋼結(jié)構(gòu)，大大降 低了上部結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約了下部結(jié)構(gòu)造價(jià)。
對(duì)于疊合梁斜拉橋等大跨橋梁，目前常用的疊合主梁橫斷面形式包括 采用雙工字型鋼梁的疊合主梁結(jié)構(gòu)、采用分離式鋼箱梁的疊合主梁結(jié)構(gòu)、 采用整體式鋼箱梁的疊合主梁結(jié)構(gòu)等。這些主梁橫斷面或?yàn)殚_口斷面，抗 扭剛度差；或外形鈍化，抗風(fēng)性能不甚理想。如果抗風(fēng)要求較高，則需采 取必要措施。
此外，在現(xiàn)有的大跨疊合梁橋中，橋面板通常采用預(yù)制混凝土板，通 過現(xiàn)澆鋼梁格頂面的接縫混凝土使預(yù)制混凝土板與鋼梁形成整體共同工 作。該方法雖然通過增長(zhǎng)預(yù)制混凝土板齡期減小了混凝土收縮徐變的不利 影響，但橋面整體性較差，在濕接縫附近易出現(xiàn)混凝土開裂等耐久性問題， 加拿大Annacis橋等己出現(xiàn)了這方面病害。
上述問題限制了疊合梁在斜拉橋等大跨橋梁中的進(jìn)一步應(yīng)用。 為提高疊合梁斜拉橋等大跨橋梁的抗風(fēng)性能，目前采用的主要方式 有1)對(duì)于采用雙工字型鋼梁的疊合主梁，在主梁外側(cè)設(shè)置導(dǎo)流板，如 青州閩江大橋，該橋?yàn)橹骺?05m的雙塔雙索面斜拉橋，橋面寬29m，設(shè)計(jì) 基本風(fēng)速36m/s; 2)對(duì)于采用分離式鋼箱梁的疊合主梁，在主梁兩側(cè)設(shè)置 風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)，風(fēng)嘴由薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)成，薄壁結(jié)構(gòu)的橫斷面呈三角形(該發(fā)明己申請(qǐng)中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?br> 200610025774. 5)，如顆珠山大橋，該橋?yàn)橹骺?32m的雙塔雙索面斜拉橋， 橋面寬35m，設(shè)計(jì)基本風(fēng)速42m/s; 3)對(duì)于采用整體式鋼箱梁的疊合主梁， 在主梁的斜腹板下緣設(shè)置檢修軌道結(jié)構(gòu)，該檢修軌道結(jié)構(gòu)由軌道和軌道支 撐塊組成(該發(fā)明已申請(qǐng)中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利，申請(qǐng) 號(hào)200610025063.8)，如東海大橋，該橋?yàn)橹骺?20m的雙塔中央索面斜 拉橋，橋面寬33m，設(shè)計(jì)基本風(fēng)速42m/s。這些措施能夠提高該類型橋的 抗風(fēng)穩(wěn)定性，但并未完全解決跨徑大、橋面寬的疊合梁橋的抗風(fēng)問題，主 梁橫斷面仍有提高抗扭剛度、改善氣動(dòng)外形的空間，尚需進(jìn)一步發(fā)展。
2004年，清華大學(xué)聶建國(guó)發(fā)明了一種用于公路橋梁及工業(yè)與民用建筑 樓蓋體系的鋼一混凝土疊合板組合梁(中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā) 明專利，專利號(hào)200410062214.8):在鋼梁上焊接抗剪連接件，實(shí)心鋼 筋混凝土或空心鋼筋混凝土預(yù)制板橫向搭于工字型鋼梁或箱形鋼梁的上 翼緣上，其板端伸出胡子筋相互交叉，相互焊接，然后澆混凝土后澆層而 成。相比現(xiàn)澆混凝土板組合梁，疊合板組合梁節(jié)省了模板，減少了現(xiàn)場(chǎng)混 凝土濕作業(yè)量，縮短施工工期；相比預(yù)制混凝土板組合梁，疊合板組合梁 整體性有明顯改善。該類型組合梁在建筑結(jié)構(gòu)及中小跨徑城市橋梁中已得 到較廣泛的應(yīng)用，在斜拉橋等大跨橋梁中尚未有應(yīng)用報(bào)道，但其為改善大 跨橋梁橋面整體性提供了 一種有效措施。目前把疊合板組合梁技術(shù)應(yīng)用于 斜拉橋等大跨橋梁尚存在以下技術(shù)難點(diǎn)大跨斜拉橋跨徑大、橋面寬，在 主跨跨中及邊跨過渡墩附近的無(wú)索區(qū)主梁承受較大的縱向拉力，且在主梁 縱梁處橋面板還受到很大的橫向拉應(yīng)力作用，因此僅靠疊合橋面板結(jié)構(gòu)并 不能完全解決橋面混凝土開裂的問題，還需進(jìn)一步研究符合斜拉橋等大跨 橋梁結(jié)構(gòu)受力、構(gòu)造特點(diǎn)的新型措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種流線型鋼一混凝土疊合箱梁，抗扭剛度 大，抗風(fēng)性能好，有效解決橋面板混凝土易開裂的問題，提高整個(gè)橋面結(jié) 構(gòu)的耐久性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述疊合箱梁由鋼主梁結(jié)構(gòu)、疊 合橋面板和風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)(16)構(gòu)成；風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)(16)置于疊合箱梁兩側(cè)，整個(gè)疊
合箱梁橫斷面呈流線型單箱。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述鋼主梁結(jié)構(gòu)由外側(cè)鋼縱梁
(1)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼小縱梁(2)、鋼橫梁(3)、鋼底板(4)和鋼斜底板 (5)構(gòu)成;外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼小縱梁(2)和鋼橫梁(3)正 交布置，組成鋼梁格；內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼橫梁(3)將疊合箱梁分割成若 干腔室。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼 縱梁(21)、鋼橫梁(3)為"T"型橫斷面，鋼小縱梁(2)為"工"型橫斷面， 在外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼小縱梁(2)、鋼橫梁(3)的上翼緣 設(shè)置抗剪連接件(6);
鋼底板(4)和鋼斜底板(5)，為帶縱向加勁肋(7)的鋼板，縱向加勁肋 (7)橫斷面為"U"型、"T"型或"L"型其中之一。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述疊合橋面板，由預(yù)制混凝 土板(8)和后澆混凝土層(9)構(gòu)成；疊合橋面板內(nèi)施加縱、橫向預(yù)應(yīng)力。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述預(yù)制混凝土板(8)，為鋼 筋混凝土板，其厚度為160 200mm，板內(nèi)設(shè)有縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(IO) 和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(ll)，板頂面設(shè)有凸出的抗剪構(gòu)造鋼筋(20);預(yù)制 混凝土板(8)的平面尺寸與鋼梁格相適配，其周緣置于鋼梁格的上翼緣， 支承長(zhǎng)度不小于5cm;預(yù)制混凝土板(8)內(nèi)的受力鋼筋由周側(cè)面伸出形成胡 子筋(12)，鄰近的兩預(yù)制混凝土板(8)的胡子筋(12)至少有1/3長(zhǎng)度相互 焊接。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述后澆混凝土層(9)，其厚 度為60 120mm，覆蓋在預(yù)制混凝土板(8)頂面上，并澆注相鄰預(yù)制混凝土 板(8)與鋼梁格上翼緣形成的"U"型槽口；后澆混凝土層(9)內(nèi)部設(shè)有構(gòu) 造鋼筋網(wǎng)(13)，其直徑為8 12mm。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述疊合橋面板內(nèi)施加縱、橫 向預(yù)應(yīng)力，通過縱向預(yù)應(yīng)力鋼束(14)和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束(15)分別穿過若干 相鄰預(yù)制混凝土板(8)內(nèi)的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(10)和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(ll)并張拉實(shí)現(xiàn)；預(yù)應(yīng)力鋼束(H)、 (15)穿過的若干相鄰預(yù)制混凝土板 (8)，其頂面及相鄰槽口應(yīng)已澆注后澆混凝土層(9)，并相互連成整體；當(dāng) 后澆混凝土層(9)達(dá)到至少70%強(qiáng)度時(shí)，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述抗剪連接件(6)，為栓釘、 開孔鋼板或槽鋼其中之一。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述抗剪構(gòu)造鋼筋(20)，為圓 弧形或三角形，直徑為8 12mm，高度為40 100mm。
所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)(16)，由帶縱向 加勁肋(17)的鋼板(18)和鋼橫隔板(19)構(gòu)成，為多邊形開口薄壁橫斷面； 通過焊接或栓接與外側(cè)的鋼縱梁(l)固連。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)為
采用設(shè)置風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)的流線型疊合箱梁斷面，其抗扭剛度大，抗風(fēng)性能 好，增大了大跨疊合梁橋在跨越海峽、高山峽谷等高風(fēng)速地區(qū)的適用范圍； 采用預(yù)制混凝土板與現(xiàn)澆混凝土層組成的疊合橋面板，疊合橋面板內(nèi)施加 縱、橫向預(yù)應(yīng)力，增大了橋面整體性，有效解決了常用預(yù)制板疊合梁在濕 接縫附近易出現(xiàn)混凝土開裂的不足，提高了整個(gè)橋面結(jié)構(gòu)的整體性和耐久 性，拓展了疊合梁在斜拉橋等大跨橋梁中的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的流線型鋼一混凝土疊合箱梁結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中的A部放大示意圖3為疊合箱梁鋼主梁結(jié)構(gòu)示意圖4為預(yù)制混凝土板示意圖5為風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)示意圖6為單箱單室疊合箱梁示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參見圖1 6所示，為本發(fā)明的一種流線型鋼一混凝土疊合箱梁。
疊合箱梁由鋼主梁結(jié)構(gòu)、疊合橋面板和風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)16構(gòu)成；風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)16置
于疊合箱梁兩側(cè)，整個(gè)疊合箱梁呈流線型單箱橫斷面。鋼主梁結(jié)構(gòu)由外側(cè)鋼縱梁l、內(nèi)側(cè)鋼縱梁21、鋼小縱梁2、鋼橫梁3、鋼底板4和鋼斜底板5 構(gòu)成；外側(cè)鋼縱梁l、內(nèi)側(cè)鋼縱梁21、鋼小縱梁2和鋼橫梁3正交布置， 組成鋼梁格；內(nèi)側(cè)鋼縱梁21、鋼橫梁3將疊合箱梁分割成若干腔室。外側(cè) 鋼縱梁1、內(nèi)側(cè)鋼縱梁21、鋼橫梁3為"T"型橫斷面，鋼小縱梁2為"工" 型橫斷面，在外側(cè)鋼縱梁l、內(nèi)側(cè)鋼縱梁21、鋼小縱梁2、鋼橫梁3的上 翼緣設(shè)置抗剪連接件6。鋼底板4和鋼斜底板5為帶縱向加勁肋7的鋼板， 縱向加勁肋7橫斷面為"U"型、"T"型或"L"型其中之一。疊合橋面板 由預(yù)制混凝土板8和后澆混凝土層9構(gòu)成；疊合橋面板內(nèi)施加縱、橫向預(yù) 應(yīng)力。預(yù)制混凝土板8為鋼筋混凝土板，其厚度為160 200mm，應(yīng)滿足施 工荷載、預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)置等要求。板內(nèi)設(shè)有縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道10和橫 向預(yù)應(yīng)力鋼束管道11，板頂面設(shè)有凸出的抗剪構(gòu)造鋼筋20。預(yù)制混凝土 板8的平面尺寸與鋼梁格相適配，其周緣置于鋼梁格的上翼緣，支承長(zhǎng)度 不小于5cm。預(yù)制混凝土板8內(nèi)的受力鋼筋由周側(cè)面伸出形成胡子筋12， 鄰近的兩預(yù)制混凝土板8的胡子筋12至少有1/3長(zhǎng)度相互焊接，起抵抗 橋面板局部負(fù)彎矩及縱向抗剪的作用。后澆混凝土層9覆蓋在預(yù)制混凝土 板8頂面上，并澆注相鄰預(yù)制混凝土板8與鋼梁格上翼緣形成的"U"型 槽口；后澆混凝土層9內(nèi)部設(shè)有構(gòu)造鋼筋網(wǎng)13，其直徑為8 12mm。后澆 混凝土層9厚度為60 120mm，應(yīng)滿足抗剪構(gòu)造鋼筋20及構(gòu)造鋼筋網(wǎng)13 的保護(hù)層厚度要求。疊合橋面板內(nèi)施加縱、橫向預(yù)應(yīng)力，通過縱向預(yù)應(yīng)力 鋼束14和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束15分別穿過若干相鄰預(yù)制混凝土板8內(nèi)的縱向 預(yù)應(yīng)力鋼束管道10和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道11并張拉實(shí)現(xiàn)；預(yù)應(yīng)力鋼束穿 過的若干相鄰預(yù)制混凝土板8，其頂面及相鄰槽口應(yīng)已澆注后澆混凝土層 9，并相互連成整體；當(dāng)后澆混凝土層9達(dá)到至少70%強(qiáng)度時(shí)，方可張拉 預(yù)應(yīng)力鋼束?？辜暨B接件6為栓釘、開孔鋼板或槽鋼其中之一?？辜魳?gòu)造 鋼筋20為圓弧形或三角形，直徑為8 12ram，高度為40 100mm。抗剪連 接件6和抗剪構(gòu)造鋼筋20保證了主梁鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制混凝土板8和后澆混 凝土層9的有效粘結(jié)。風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)16由帶縱向加勁肋17的鋼板18和鋼橫 隔板19構(gòu)成，為多邊形開口薄壁橫斷面，其形狀和尺寸需通過風(fēng)洞試驗(yàn) 或數(shù)值模擬方法確定。鋼橫隔板19縱橋向位置與鋼橫梁3—致；風(fēng)嘴結(jié) 構(gòu)16通過焊接或栓接與外側(cè)鋼縱梁1固連。
權(quán)利要求
1、一種流線型鋼—混凝土疊合箱梁，其特征在于所述疊合箱梁由鋼主梁結(jié)構(gòu)、疊合橋面板和風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)(16)構(gòu)成；風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)(16)置于疊合箱梁兩側(cè)，整個(gè)疊合箱梁橫斷面呈流線型單箱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于 所述鋼主梁結(jié)構(gòu)由外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼小縱梁(2)、鋼橫梁(3)、鋼底板(4)和鋼斜底板(5)構(gòu)成；外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、 鋼小縱梁(2)和鋼橫梁(3)正交布置，組成鋼梁格；內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼橫 梁(3)將疊合箱梁分割成若干腔室。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于所述外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼橫梁(3)為"T"型橫斷面，鋼 小縱梁(2)為"工"型橫斷面，在外側(cè)鋼縱梁(l)、內(nèi)側(cè)鋼縱梁(21)、鋼小 縱梁(2)、鋼橫梁(3)的上翼緣設(shè)置抗剪連接件(6);鋼底板(4)和鋼斜底板(5)，為帶縱向加勁肋(7)的鋼板，縱向加勁肋 (7)橫斷面為"U"型、"T"型或"L"型其中之一。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于 所述疊合橋面板，由預(yù)制混凝土板(8)和后澆混凝土層(9)構(gòu)成；疊合橋面 板內(nèi)施加縱、橫向預(yù)應(yīng)力。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于所述預(yù)制混凝土板(8)，為鋼筋混凝土板，其厚度為160 200腿，板內(nèi)設(shè) 有縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(10)和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(11)，板頂面設(shè)有凸出 的抗剪構(gòu)造鋼筋(20);預(yù)制混凝土板(8)的平面尺寸與鋼梁格相適配，其 周緣置于鋼梁格的上翼緣，支承長(zhǎng)度不小于5cm;預(yù)制混凝土板(8)內(nèi)的受 力鋼筋由周側(cè)面伸出形成胡子筋(12)，鄰近的兩預(yù)制混凝土板(8)的胡子 筋(12)至少有1/3長(zhǎng)度相互焊接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于 所述后澆混凝土層(9)，其厚度為60 120mm，覆蓋在預(yù)制混凝土板(8)頂 面上，并澆注相鄰預(yù)制混凝土板(8)與鋼梁格上翼緣形成的"U"型槽口； 后澆混凝土層(9)內(nèi)部設(shè)有構(gòu)造鋼筋網(wǎng)(13)，其鋼筋直徑為8 12rnm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于: 所述疊合橋面板內(nèi)施加縱、橫向預(yù)應(yīng)力，通過縱向預(yù)應(yīng)力鋼束(14)和橫向 預(yù)應(yīng)力鋼束(15)分別穿過若干相鄰預(yù)制混凝土板(8)內(nèi)的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束 管道(10)和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道(11)并張拉實(shí)現(xiàn)；預(yù)應(yīng)力鋼束(14)、 (15)穿過的若干相鄰預(yù)制混凝土板(8)，其頂面及相鄰槽口應(yīng)已澆注后澆混凝 土層(9)，并相互連成整體；當(dāng)后澆混凝土層(9)達(dá)到至少70%強(qiáng)度時(shí)，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于所述抗剪連接件(6)，為栓釘、開孔鋼板或槽鋼其中之一。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于 所述抗剪構(gòu)造鋼筋(20)，為圓弧形或三角形，直徑為8 12mm，高度為40 IOO醒。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型鋼一混凝土疊合箱梁，其特征在于所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)(16)，由帶縱向加勁肋(17)的鋼板(18)和鋼橫隔板(19)構(gòu) 成，橫斷面為多邊形開口薄壁結(jié)構(gòu)型式；通過焊接或栓接與外側(cè)鋼縱梁(l) 固連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流線型鋼-混凝土疊合箱梁，涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，用于大跨橋梁的主梁，其在疊合箱梁兩側(cè)設(shè)置風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)，橋面板采用預(yù)制混凝土板與后澆混凝土層組成的疊合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在使用時(shí)，疊合箱梁為流線型的單箱單室或單箱多室橫斷面，風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)為多邊形開口薄壁結(jié)構(gòu)，并在疊合橋面板內(nèi)施加縱、橫向預(yù)應(yīng)力。本發(fā)明有效提高了主梁截面的抗扭剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性，顯著改善了橋面板的整體性和耐久性，拓展了疊合梁在斜拉橋等大跨橋梁中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)E01D101/24GK101413247SQ20081023886
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者高 劉, 吳文明, 亮 唐, 徐國(guó)平, 王秀偉 申請(qǐng)人:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司