一种三分体式钢箱梁用新型水平纵向连接系

技术领域

本发明属于钢箱梁结构技术领域，具体涉及一种三分体式钢箱梁用新型水平纵向连接系。

背景技术

分体式钢箱梁是继闭口箱梁之后的又一重要桥梁断面创新，一般被称为“第二代钢箱梁”，其主要目的就是为了改善空气动力性能、提高颤振性能。

三分体式钢箱梁应用于斜拉桥时，钢箱梁间的纵向水平力（主要是斜拉索索力）需要通过水平纵向连接系传递，保证三分体箱梁索力分配均匀。传统“一”字形水平纵向连接系传递钢箱梁间的纵向水平力通过水平纵向连接系的剪切变形传递，传递效率较低，需要水平纵向连接系做成大尺寸箱形截面以使其具有足够的纵向剪切刚度。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种三分体式钢箱梁用新型水平纵向连接系。

本发明的技术方案是：一种三分体式钢箱梁用新型水平纵向连接系，包括中间钢箱梁和分别置于其两侧的侧钢箱梁，所述中间钢箱梁与侧钢箱梁通过水平纵向连接系组件连接为一个整体，所述水平纵向连接系组件呈连续弯折状，水平纵向连接系组件的弯折部与中间钢箱梁/侧钢箱梁固定。

更进一步的，所述水平纵向连接系组件由设置在中间钢箱梁、侧钢箱梁之间的多个连接单元组成。

更进一步的，所述连接单元包括两个与中间钢箱梁、侧钢箱梁均倾斜的后连接段。

更进一步的，所述连接单元包括一个与中间钢箱梁、侧钢箱梁均倾斜的后连接段，连接单元还包括一个与中间钢箱梁、侧钢箱梁均垂直的后连接段。

更进一步的，所述中间钢箱梁两侧外壁处均预留设置有中间钢箱梁连接接头，所述侧钢箱梁侧壁处预留设置有侧钢箱梁连接接头，所述中间钢箱梁连接接头、侧钢箱梁连接接头之间设置有后连接段。

更进一步的，所述中间钢箱梁、侧钢箱梁中设置有对其进行加固用的隔板。

更进一步的，所述隔板为桁架式隔板或者实腹式隔板中的一种。

更进一步的，所述后连接段上还设置有对其进行纵向加强的纵向加劲肋。

更进一步的，所述中间钢箱梁、侧钢箱梁为纯钢箱梁、钢-混凝土组合箱梁中的一种。

本发明的一种新型三分体式钢箱梁水平纵向连接系结构，能够显著提高纵向水平力传递效率，减小水平纵向连接系尺寸，改善顶推工法、悬臂拼装工法的施工难度和精度，有助于减小三分体式钢箱梁低风速下涡振影响，提升结构俯视美感，加大结构横向水平刚度。本发明结构合理，概念新颖，且综合经济性好，实用性强，具有较广阔的应用前景。

附图说明

图1 是本发明的中断面示意图；

图2 是本发明中一种结构形式的结构示意图；

图3 是本发明中又一种结构形式的结构示意图；

图4 是本发明的一种固定示意图；

图5 是本发明的又一种固定示意图；

其中：

1 中间钢箱梁 2 侧钢箱梁

3 水平纵向连接系组件 4 桁架式隔板

5 实腹式隔板 6 纵向加劲肋

3-1 中间钢箱梁连接接头 3-2 侧钢箱梁连接接头

3-3 后连接段

7-1 栓接组件 7-2 焊接焊点。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~5所示，一种三分体式钢箱梁用新型水平纵向连接系，包括中间钢箱梁1和分别置于其两侧的侧钢箱梁2，所述中间钢箱梁1与侧钢箱梁2通过水平纵向连接系组件3连接为一个整体，所述水平纵向连接系组件3呈连续弯折状，水平纵向连接系组件3的弯折部与中间钢箱梁1/侧钢箱梁2固定。

所述水平纵向连接系组件3由设置在中间钢箱梁1、侧钢箱梁2之间的多个连接单元组成。

所述连接单元包括一个与中间钢箱梁1、侧钢箱梁2均倾斜的后连接段3-3，连接单元还包括一个与中间钢箱梁1、侧钢箱梁2均垂直的后连接段3-3。如图2所示。

所述中间钢箱梁1两侧外壁处均预留设置有中间钢箱梁连接接头3-1，所述侧钢箱梁2侧壁处预留设置有侧钢箱梁连接接头3-2，所述中间钢箱梁连接接头3-1、侧钢箱梁连接接头3-2之间设置有后连接段3-3。

所述中间钢箱梁1、侧钢箱梁2中设置有对其进行加固用的隔板。

所述隔板为桁架式隔板4或者实腹式隔板5中的一种。

所述后连接段3-3上还设置有对其进行纵向加强的纵向加劲肋6。

所述中间钢箱梁1、侧钢箱梁2为纯钢箱梁、钢-混凝土组合箱梁中的一种。

优选的，所述水平纵向连接系组件3中的后连接段3-3根据受力形式，可选择工字形截面，也可以是箱形截面。

所述水平纵向连接系组件3与中间钢箱梁1、侧钢箱梁2中的隔板位置相对应，从而起到连接节段处的加固。

所述后连接段3-3的连接方式可以采用栓接组件7-1进行连接固定。

本实施例采用顶推工法施工斜拉桥时

待节段顶推过主塔后，吊装后连接段3-3至中间钢箱梁连接接头3-1、侧钢箱梁连接接头3-2接头位置，将后连接段3-3的腹板、翼板与接头段通过拼接板栓接连成整体。

本实施例采用悬臂拼装工法施工斜拉桥时

根据施工需求，在三分体式钢箱梁中的中间钢箱梁1、侧钢箱梁2吊装到位前或吊装到位后，将后连接段3-3的腹板、翼板与接头段通过拼接板栓接连成整体。

优选的，所述栓接组件7-1采用高强摩擦型M30螺栓，加强结构整体性。

优选的，中间钢箱梁连接接头3-1和侧钢箱梁连接接头3-2的翼缘板与钢箱梁连接过渡处，采用半径不小于3m的倒角。

采用顶推法施工时，可根据塔柱尺寸，合理优化中间钢箱梁连接接头3-1和侧钢箱梁连接接头3-2的结构尺寸。

施工完成后，通过有限元软件模拟节段索力纵向水平分力传递效率，索力作用于两侧钢箱梁处，得到如下结果。

本实施例中连接单元一倾斜后连接段3-3、一垂直后连接段3-3结构，中间钢箱梁1分配索力占比22.3%，侧钢箱梁2分配索力占比77.7%。

而采用相同工字形截面的传统连接系的中间钢箱梁1分配索力占比0.3%，侧钢箱梁2分配索力占比99.7%。

本实施例的纵向水平力分配效果远超传统连接系。

又一实施例

一种三分体式钢箱梁用新型水平纵向连接系，包括中间钢箱梁1和分别置于其两侧的侧钢箱梁2，所述中间钢箱梁1与侧钢箱梁2通过水平纵向连接系组件3连接为一个整体，所述水平纵向连接系组件3呈连续弯折状，水平纵向连接系组件3的弯折部与中间钢箱梁1/侧钢箱梁2固定。

所述水平纵向连接系组件3由设置在中间钢箱梁1、侧钢箱梁2之间的多个连接单元组成。如图3所示。

所述连接单元包括两个与中间钢箱梁1、侧钢箱梁2均倾斜的后连接段3-3。

所述中间钢箱梁1两侧外壁处均预留设置有中间钢箱梁连接接头3-1，所述侧钢箱梁2侧壁处预留设置有侧钢箱梁连接接头3-2，所述中间钢箱梁连接接头3-1、侧钢箱梁连接接头3-2之间设置有后连接段3-3。

所述中间钢箱梁1、侧钢箱梁2中设置有对其进行加固用的隔板。

所述隔板为桁架式隔板4或者实腹式隔板5中的一种。

所述后连接段3-3上还设置有对其进行纵向加强的纵向加劲肋6。

所述中间钢箱梁1、侧钢箱梁2为纯钢箱梁、钢-混凝土组合箱梁中的一种。

优选的，所述水平纵向连接系组件3中的后连接段3-3根据受力形式，可选择工字形截面，也可以是箱形截面。

所述水平纵向连接系组件3与中间钢箱梁1、侧钢箱梁2中的隔板位置相对应，从而起到连接节段处的加固。

所述后连接段3-3的连接方式可以采用焊接焊点7-2进行连接固定。

本实施例采用悬臂拼装工法施工斜拉桥时

待节段顶推过主塔后，吊装后连接段3-3至接头处，将后连接段3-3的腹板、翼板与接头段通过焊接焊点7-2连成整体。

本实施例采用悬臂拼装工法施工斜拉桥时

根据施工需求，在三分体式钢箱梁中的中间钢箱梁1、侧钢箱梁2吊装到位前或吊装到位后，将后连接段3-3的腹板、翼板与接头段通过拼焊的焊接焊点7-2接连成整体。

所述后连接段3-3采用焊接的方式进行固定时，焊接部位采用熔透焊。

施工完成后，通过有限元软件模拟节段索力纵向水平分力传递效率，索力作用于两侧钢箱梁处，得到如下结果。

本实施例中连接单元两倾斜后连接段3-3结构，中间钢箱梁1分配索力占比30.8%，侧钢箱梁2分配索力占比69.2%。

而采用相同工字形截面的传统连接系的中间钢箱梁1分配索力占比0.3%，侧钢箱梁2分配索力占比99.7%。

本实施例的纵向水平力分配效果远超传统连接系。

本发明改变传统剪切传力方式，通过采用特定结构纵向连接系，以杆件轴向拉压方式传递箱梁间的纵向水平力，显著提高了纵向水平力传递效率，减小纵向水平连接系尺寸。

进一步的，对于顶推工法、悬臂拼装工法施工的三分体式钢箱梁，由于节段整体性及结构重量的减小，对于施工难度和精度都有明显改善。

传统三分体式钢箱梁虽然可以有效提高结构颤振性能，但由于箱梁间的空隙易产生有规律涡脱，在低风速下容易发生涡振。

采用本发明的一种三分体式钢箱梁用新型平面纵向连接系，分体式箱梁间空隙被水平纵向连接系分割，有助于减小三分体式钢箱梁低风速下涡振影响 。

本发明的一种新型三分体式钢箱梁水平纵向连接系加大了结构横向水平刚度，其尺寸的减小也提升了结构俯视美感。

本发明的一种新型三分体式钢箱梁水平纵向连接系结构，能够显著提高了纵向水平力传递效率，减小水平纵向连接系尺寸，改善顶推工法、悬臂拼装工法的施工难度和精度，有助于减小三分体式钢箱梁低风速下涡振影响，提升结构俯视美感，加大结构横向水平刚度。本发明结构合理，概念新颖，且综合经济性好，实用性强，具有较广阔的应用前景。