适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体涉及一种适用于多跨V型墩刚构桥的适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿。

背景技术

桥梁工程师一般基于组合与混合思想进行景观桥梁的设计，目前最为常用景观组合方案为V型墩与梁组合，形成V型墩刚构桥，为进一步增加景观性能，在V型墩刚构桥基础上组合拱结构，形成拱-梁-V型墩组合体系，该体系属于超静定体系，受温度作用和地震作用控制。国内设计的V型墩刚构桥一般采用混凝土结构，混凝土具有“自重大、强度低、易开裂”等缺点，混凝土结构设计尺寸一般较大，桥梁呈现笨重之态，景观效果较较差，同时无法应用在高烈度地震区。为解决多跨V型墩刚构桥在温度作用下拉弯破坏问题，一般采用混凝土牛腿设计，牛腿处受力复杂，钢筋用量较大，施工浇筑质量控制难度大，为防止开裂破话，一般要参入钢纤维增加抗裂性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿，增强了多跨V型钢墩刚构桥或是拱-梁-V型墩组合体系全钢结构桥梁在温度变化大、高烈度地区的适应性，解决温度作用体系的拉弯破坏难题。

本发明的适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿，包括相互搭接的上牛腿和下牛腿，所述上牛腿和下牛腿均由顶板、腹板、底板构成钢箱梁结构，所述上牛腿和下牛腿相对折弯分别呈截面“L”形结构，所述上牛腿横桥向连通设置，且纵桥向通过钢伸缩缝与PK断面钢箱梁顶板连通设置，所述上牛腿和下牛腿在支座支撑位置设置用于传力的支座支撑腹板和支座支撑横隔板；

进一步，所述支座支撑腹板等间距分布于上牛腿和下牛腿箱室内的牛腿腹板之间；

进一步，在所述上牛腿的底板和下牛腿的顶板对应支座支撑腹板位置分别设置支座垫板用于与支座连接以传递竖向力，所述支座垫板为楔形结构；

进一步，所述上牛腿和下牛腿的箱室内设置有用于支座更换的临时顶升支撑腹板，所述临时顶升支撑腹板与支座支撑腹板平行设置；

进一步，所述临时顶升支撑腹板设置有支撑加劲板；

进一步，所述支座支撑横隔板沿横桥向设置于上牛腿和下牛腿箱室内，所述支座支撑横隔板上设置有支撑加劲肋；

进一步，在所述上牛腿和下牛腿的端部设置封板，在所述支座支撑腹板和临时顶升支撑腹板上开设检修人孔；

进一步，所述上牛腿和下牛腿的折弯处钢板设置倒圆弧，在倒圆弧钢板内壁设置至少一道横向加劲肋；

进一步，所述上牛腿与PK断面钢箱梁顶板连接处及翼缘处设置倒“T”型加劲横隔板。

本发明的有益效果：本发明的适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿，大大增强了多跨V型钢墩刚构桥或是拱-梁-V型墩组合体系全钢结构桥梁在温度变化大、高烈度地区的适应性。该牛腿结构构造简单、受力合理，且考虑了供后期检修维护的施工通道，同时依托钢结构加工制造便利，大节段吊装拼装便捷等优势，极大程度缩短多跨结构体系的施工周期，提高工程建设的经济性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构体系布置图；

图2为本发明的一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构横断面布置图；

图3为本发明的一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构断面细节布置图；

图4为本发明的一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构A-A剖面布置图；

图5为本发明的一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构B-B剖面布置图；

图6为本发明的一种适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构C-C剖面布置图；

图中标记：1—上牛腿，2—下牛腿，3—下牛腿顶板，4—下牛腿腹板，5—下牛腿底板，6—上牛腿顶板，7—上牛腿腹板，8—上牛腿底板，9—支座支承腹板，10—支座支撑横隔板，11—支座垫板，12—临时顶升支承腹板，13—支承加劲肋，14—封板，15—检修人孔，16—倒“T”型加劲横隔板。

具体实施方式

本发明的适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿，包括相互搭接的上牛腿1和下牛腿2，所述上牛腿1和下牛腿2均由顶板、腹板、底板构成钢箱梁结构((下牛腿顶板3、下牛腿腹板4、下牛腿底板5、上牛腿顶板6、上牛腿腹板7、上牛腿底板8)，所述上牛腿1和下牛腿2相对折弯分别呈截面“L”形结构，所述上牛腿1横桥向连通设置，且纵桥向通过钢伸缩缝与PK断面钢箱梁顶板连通设置，所述上牛腿1和下牛腿2在支座支撑位置设置用于传力的支座支撑腹板9和支座支撑横隔板10；采用在主梁上设置牛腿结构，牛腿结构分为上牛腿1和下牛腿2两大部分，上牛腿1和下牛腿2均由顶板、腹板、底板焊接成整体(下牛腿顶板3、下牛腿腹板4、下牛腿底板5、上牛腿顶板6、上牛腿腹板7、上牛腿底板8)。上牛腿顶板6按照PK断面钢箱梁顶板结构进行设计，下牛腿底板5按照PK断面钢箱梁底板结构进行设计；在满足支撑总高要求下，将PK断面钢箱梁腹板在中间部分切分成两个部分，上面作为上牛腿腹板7，下面作为下牛腿腹板4。上牛腿底板5和下牛腿顶板3采用“L”型钢板进行设计，此结构兼具封板功能，并在折角处设置倒圆弧以减少应力集中破坏，在倒圆弧处设置三道横向加劲肋提高弯曲板件的稳定性。主梁采用PK断面钢箱梁，通过在两个分离的单箱单室箱梁之间设置横梁组成纵横梁结构体系，主梁梁高2.5m，标准梁宽40.5m。适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构设置在Y型墩与主梁锚固位置处，牛腿与墩梁锚固点中心距离为4.5m，控制在梁高的1.5～2.0倍之间。适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构纵桥向尺寸按照2.0m设置，最佳尺寸以适应支座尺寸为宜，比支座垫板尺寸大60～80cm。上牛腿1和下牛腿2梁高相同，且上、下牛腿最小高度按照不小于80cm控制，以满足焊接检修空间。上牛腿1在桥面上横桥向箱室范围内整体连通布置，纵桥向通过设置80型伸缩缝与PK断面钢箱梁顶板连通布置以满足桥面车辆行驶安全性及舒适度；下牛腿2采用分离式设计，在下牛腿根部与PK断面钢箱梁主体结构连通，仅在端部有支座传力需求的位置设置伸出箱室用于支撑支座的牛腿构造，下牛腿在横桥向中间没有支座的部分进行挖空处理预留后期检修通道，方便后期检修与支座更换。

本实施例中，所述支座支撑腹板9等间距分布于上牛腿1和下牛腿2箱室内的牛腿腹板之间，在所述上牛腿的底板8和下牛腿的顶板3对应支座支撑腹板9位置分别设置支座垫板用于与支座连接以传递竖向力，所述支座垫板为楔形结构；“对应支座支撑腹板9”是指位置与支座支撑腹板9相对，位于同一水平线的位置。上牛腿1和下牛腿2在支座支撑位置设置支座支撑腹板9和支座支撑横隔板10作为主要传力结构，所述支座支撑腹板9填满整个牛腿箱室，所述支撑横隔板10在横桥向通长布置，同时设置支撑加劲肋13满足支座局部承压受力要求；在上牛腿底板8和下牛腿顶板3分别设置支座垫板11与支座连接用于传递竖向力，支座垫板11按照楔形布置，满足主梁竖曲线及预拱度的设置同时保证支座铅锤布置。

本实施例中，所述上牛腿1和下牛腿2的箱室内设置有用于支座更换的临时顶升支撑腹板12，所述临时顶升支撑腹板12与支座支撑腹板9平行设置；所述临时顶升支撑腹板12设置有支撑加劲板；在下牛腿2的中间部位挖空处理预留后期支座更换通道，同时在上、下牛腿结构中设置了临时顶升支撑腹板12和支撑加劲板，以满足支座更换时受力需要。

本实施例中，所述支座支撑横隔板10沿横桥向设置于上牛腿1和下牛腿2箱室内，所述支座支撑横隔板10上设置有支撑加劲肋13；满足支座局部承压受力要求.

本实施例中，在所述上牛腿1和下牛腿2的端部设置封板14，在所述支座支撑腹板9和临时顶升支撑腹板12上开设检修人孔15；在支座支撑腹板9、临时顶升支撑腹板12设置检修人孔15便于现场焊接和后期检修作业。

本实施例中，所述上牛腿1和下牛腿2的折弯处钢板设置倒圆弧，在倒圆弧钢板内壁设置至少一道横向加劲肋；优选采用三道加劲肋，以减少应力集中破坏，并提高弯曲板件的稳定性。

本实施例中，所述上牛腿1与PK断面钢箱梁顶板连接处及翼缘处设置倒“T”型加劲横隔板16，保证中横梁及翼缘位置顶板的稳定性与刚度。

本实施例的适用于超静定体系桥梁的钢箱梁牛腿结构分为上牛腿1和下牛腿2两大部分，上牛腿1横桥向连通设计满足车辆在桥面行驶的安全性和舒适性，下牛腿2采用分离式双幅设计，在中间预留后期检修通道。该牛腿结构构造简单、受力合理，且考虑了供后期检修维护的施工通道，同时依托钢结构加工制造便利，大节段吊装拼装便捷等优势，极大程度缩短多跨结构体系的施工周期，提高工程建设的经济性。该牛腿采用钢结构设计，大大增强了多跨V型钢墩刚构桥或是拱-梁-V型墩组合体系全钢结构桥梁在温度变化大、高烈度地区的适应性，填补了钢箱梁钢牛腿结构设计的空白，为多跨V型钢墩刚构桥或是拱-梁-V型墩组合体系全钢结构桥梁的建设提供可能，丰富了景观桥型，推动了桥梁建设的进度与发展。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。