一种装配式预应力波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体涉及到一种装配式预应力波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁。

背景技术

传统波形钢腹板组合箱梁充分利用了波形钢腹板抗剪不抗拉压的受力特性，是新型的优良桥梁结构。但该组合梁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，并且该组合梁一般仅用于大跨径桥梁，不能大量应用于普通跨径的桥梁。常用的钢混组合箱梁的腹板是平直的钢腹板，由于钢腹板主要承受剪力，但顶、底部还承受压力和拉力，受力比较复杂，且钢腹板面外稳定性较差，所以该型组合梁钢腹板设置了较多的加劲肋，增加了桥梁重量，提高了桥梁造价，难以大量应用。普通跨径混凝土桥梁具有造价低，施工较方便，可现浇亦可预制，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，且废弃后结构材料不能回收再利用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种装配式预应力波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁，该简支梁允分发挥波形钢腹板的受力特性，使波形腹板钢箱组合简支梁能进行装配式施工，同时能大量应用到普通跨径桥梁中。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：

一种装配式预应力波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁，包括：预制加工的单片波形腹板钢箱-混凝土组合梁，单片波形腹板钢箱-混凝土组合梁的预制钢筋混凝土顶板1之间由K型支撑钢横梁15连接，单片波形腹板钢箱-混凝土组合梁由现浇钢筋混凝土板2连接，在单片波形腹板钢箱-混凝土组合梁外侧端头现浇钢筋混凝土边翼板3，并在梁端现浇的钢筋混凝土边翼板3下面设置梁端悬臂钢梁26，形成装配式波形腹板钢箱组合简支梁。

所述单片波形腹板钢箱-混凝土组合梁包括预制钢筋混凝土顶板1和开口波形腹板钢箱9，开口波形腹板钢箱9由钢托板6、波形钢腹板4和钢底板5组成，钢底板5为平钢板，钢底板5与波形钢腹板4采用对接焊缝焊接，钢托板6与波形钢腹板4采用对接焊缝焊接，钢托板6上表面布置栓钉7，钢托板6利用栓钉7与预制钢筋混凝土顶板1连接，波形腹板钢箱组合梁预制加工部分宽度大于等于2.5m。

所述波形腹板钢箱-混凝土组合梁在钢底板5上设置预应力筋8，布置多道钢横隔板14。

所述预应力筋8对称布置，并靠近波形钢腹板4，利用锚固装置13张拉施加预应力，并利用梁内的钢横隔板14钻孔安装预应力筋中部控制及导向装置21。

所述钢横隔板14与波形钢腹板4、钢底板5和钢托板6均焊接，钢横隔板14设置竖向加劲肋18，钢横隔板中部设置通人孔19，通人孔19处边缘焊接翼缘20，翼缘宽度大于等于20cm，钢横隔板14间距为4～8m。

所述K型支撑钢横梁15的横向主梁22与波形腹板钢箱组合梁采用螺栓23连接，K型支撑钢横梁15的支杆24与波形腹板钢箱组合梁采用节点板25焊接，支杆24与横向主梁22采用焊接，K型支撑钢横梁15的间距8～15m。

所述波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁的端部采用钢箱形的端横梁11，钢箱形端横梁11内浇筑填充混凝土12，端横梁11顶部的钢筋混凝土板处设置伸缩缝或桥面连续结构17的现浇钢筋混凝土板，形成波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁桥或多跨桥面连续的波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁桥。

所述梁端悬臂钢梁26布置在端横梁11范围内，每处设置1～2道，梁端悬臂钢梁26为工字型截面，上翼板与钢托板6焊接，腹板和下翼板与波形钢腹板4焊接，所述梁端悬臂钢梁26截面高度自波形钢腹板4到现浇钢筋混凝土边翼板3边缘逐渐变小。

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。常用的钢混组合箱梁的腹板为平钢板，在实际受力中，腹板承担的弯矩很小，主要承受结构剪力，所以钢材优良的抗拉性能发挥不大，同时，平腹板的面外稳定性较差，所以该型组合梁腹板要设置大量的加劲肋，提高了结构钢材用量及造价。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，所以波形腹板钢箱组合梁仅让腹板承受剪力，不需要面外加劲肋，这样不仅节约了结构钢材用量，减轻了自重，而且结构受力更为明确，充分利用了波形钢腹板的受力特性。

2、本发明波形腹板钢箱组合梁为平直的钢底板，加工及施工非常方便。传统的波形钢腹板组合箱梁顶板和底板为混凝土板，腹板为波形钢腹板，混凝土底板必须现浇，且配置有体外预应力，结构及施工都非常复杂，施工质量不易保证。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，且可大量加工，非常方便。

3、本发明波形腹板钢箱组合梁为小箱梁，可预制架设，形成装配式桥梁，适用于普通跨径桥梁，因此可大量应用。波形腹板钢箱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及进行其它施工工作，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。因此，波形腹板钢箱组合简支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，可大量应用于普通跨径桥梁。

4、本发明波形腹板钢箱组合简支梁钢底板处设置预应力，可利用预应力筋优良的抗拉性能，减小钢底板钢材用量，减轻整体桥梁重量，降低结构的综合造价。

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为梁端断面示意图；

图4为钢横隔板示意图；

图5为K型支撑钢横梁示意图；

图6为梁端悬臂钢梁示意图；

图中所示：1预制钢筋混凝土顶板；2现浇钢筋混凝土板；3现浇钢筋混凝土边翼板；4波形钢腹板；5钢底板；6钢托板；7栓钉；8预应力筋；9开口波形腹板钢箱；10支座；11端横梁；12填充混凝土；13锚固装置；14钢横隔板；15K型支撑钢横梁；16钢筋混凝土板；17伸缩缝或桥面连续结构；18竖向加劲肋；19通人孔；20翼缘；21控制及导向装置；22横向主梁；23螺栓；24支杆；25节点板。26梁端悬臂钢梁。

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1-6所示，本发明提供一种装配式预应力波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁，包括预制钢筋混凝土顶板1、钢托板6、波形钢腹板4和钢底板5，形成预制加工的单片波形腹板钢箱-混凝土组合梁结构，波形腹板钢箱-混凝土组合梁在钢底板5上设置预应力筋8，布置多道钢横隔板14；桥梁上多片预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁由K型支撑钢横梁15连接，顶部预制钢筋混凝土顶板1由现浇钢筋混凝土板2连接，并现浇波形腹板钢箱-混凝土组合梁的钢筋混凝土边翼板3，形成多片梁组成的装配式的波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁，波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁端部设置钢箱形端横梁11，在端横梁11内浇筑填充混凝土12，顶部可设置伸缩缝或桥面连续结构17，形成简支梁桥或多跨桥面连续的简支梁桥。

波形腹板钢箱-混凝土组合梁所述钢底板5为平钢板，钢底板5与波形钢腹板4采用对接焊缝焊接，钢托板6与波形钢腹板4采用对接焊缝焊接，钢托板6上表面布置栓钉7，钢托板6利用栓钉7与预制钢筋混凝土顶板1连接，波形腹板钢箱-混凝土组合梁预制加工部分宽度大于等于2.5m，以便于桥梁架设安装时通行施工车辆和运输预制梁。

预应力筋8设置在波形腹板钢箱-混凝土组合梁的钢底板5上，对称布置，并靠近波形钢腹板4，利用锚固装置13张拉施加预应力，可利用梁内钢横隔板14钻孔安装预应力筋中部控制及导向装置21。

钢横隔板14与波形钢腹板4、钢底板5和钢托板6均焊接，钢横隔板14须设置竖向加劲肋18，钢横隔板中部可设置圆形通人孔19或方形通人孔19，通人孔19处边缘焊接翼缘20，翼缘宽度大于等于20cm，钢横隔板14间距4～8m。

现浇钢筋混凝土边翼板3和现浇钢筋混凝土板2均在桥上现场浇筑，与预制钢筋混凝土顶板1连接处应进行详细计算分析及设计，钢筋必须按规范要求进行连接。

预制加工的波形腹板钢箱-混凝土组合梁之间采用K型支撑钢横梁15进行梁间横向连接，K型支撑钢横梁15横向主梁22与波形腹板钢箱-混凝土组合梁采用螺栓连接23，以便于现场安装，支杆24与波形腹板钢箱-混凝土组合梁采用节点板25焊接，支杆24与横向主梁22采用焊接，K型支撑钢横梁15间距8～15m。

波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁的端部采用钢箱形端横梁11，钢箱形端横梁11内浇筑填充混凝土12，端横梁11顶部的混凝土板处设置伸缩缝结构，形成波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁桥，所述端横梁11顶部的钢筋混凝土板处也可设置成桥面连续的现浇钢筋混凝土板，形成多跨桥面连续的波形腹板钢箱-混凝土组合简支梁桥。

梁端两侧现浇钢筋混凝土边翼板3下面设置梁端悬臂钢梁26，梁端悬臂钢梁26布置在钢箱形端横梁11范围内，每处通常设置1～2道，梁端悬臂钢梁26为工字型截面，上翼板与钢托板6焊接，腹板和下翼板与波形钢腹板4焊接，所述梁端悬臂钢梁26截面高度自波形钢腹板4到现浇钢筋混凝土边翼板3边缘逐渐变小。

本发明施工过程为：

S1、波形腹板钢箱-混凝土组合梁中的波形腹板开口钢箱9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9顶面浇筑预制钢筋混凝土顶板1，预制钢筋混凝土顶板1强度达到要求后，安装预应力筋13施加预应力，形成预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁。

S3、预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁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15。

S4、利用本孔安装好的预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁作为通道运梁，架桥机可安装后一孔跨的预制波形腹板钢箱-混凝土组合梁，本孔可浇筑现浇钢筋混凝土板2和现浇钢筋混凝土边翼板3。

S5、根据现场情况施工桥面系，循环直至整座桥梁施工完成。

当桥梁为简支梁时，桥墩及桥台上的主梁均安装伸缩缝；当设置为桥面连续时，相应的桥墩处按桥面连续设计要求施工，其余桥墩及桥台处均安装伸缩缝。整个桥梁施工过程与目前大量使用的普通跨径混凝土桥梁施工相似。

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。