[发明专利]下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于铁路桥梁及公路桥梁的下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁；属于桥梁结构技术领域。

背景技术

传统的钢桁式腹板组合截面是由混凝土箱形截面发展而来，它采用钢桁杆代替箱形截面的混凝土腹板，从而形成由上翼缘混凝土板、钢桁杆及下翼缘混凝土板共同受力的结构体系，如图1所示。该类结构的腹杆采用钢桁杆时，为避免钢桁杆受压屈曲，往往需要在受压桁杆中灌注混凝土，为降低拉应力水平有时需对受拉弦杆施加预应力，现场施工作业量大。与此同时，钢桁式腹板组合截面与传统的波纹钢腹板箱梁(见图2)类似，下翼缘混凝土板的浇筑需现场搭设脚手架、支模板等，存在现场作业量及施工难度大等问题。另一方面，混凝土底板在正弯矩作用下容易出现开裂，裂缝会降低结构的承载力、刚度及耐久性。

发明内容

本发明的目的是为大幅度减少组合箱梁浇筑混凝土搭设脚手架、支模板等的施工作业量，而提出一种能提高结构承载力、刚度和抗裂性能的一种下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁。

本发明的技术方案如下：

一种下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁，其特征在于：该组合梁由上翼缘混凝土板、波纹钢腹板和下弦矩形钢管混凝土构件组成，所述的下弦矩形钢管混凝土构件采用开敞桁式结构，该开敞桁式结构是由两根平行放置的矩形钢管及内部灌注的混凝土，以及设置在所述两根矩形钢管之间的水平支撑和斜撑组成；在所述的矩形钢管内预留下弦张拉预应力钢筋束的孔道。

本发明的技术特征还在于：在所述的矩形钢管的内侧焊接牛腿A和牛腿B，用于连接两根矩形钢管之间的水平支撑和斜撑。

本发明的又一技术特征是：在所述的矩形钢管的上表面预留混凝土灌注孔。

本发明相对于现有技术具有以下优点及突出性效果：①与钢桁式腹板组合截面相比，采用了抗剪强度较高的波纹钢腹板代替钢腹杆，具有很高的抗剪承载能力。②下弦采用钢管混凝土，可以克服传统波纹钢腹板箱梁和钢桁式腹板组合截面中下翼缘混凝土板的浇筑需搭设脚手架、支模等施工作业量较大的问题。由于采用钢管混凝土，还可有效地提高结构的抗裂性，避免裂缝外露等，结构的耐久性可显著提高。③该结构采用下弦开敞桁式，矩形钢管之间仅用支撑连接，形式简单合理，结构高度减小，能够有效降低结构自重，减轻地震作用，并降低基础部分的造价。④该结构下弦水平支撑和斜撑还可为上翼缘混凝土板的浇筑提供支撑，减少了模板工程和混凝土湿作业工作量和支模工序，工业化程度高。钢结构部分主要为工厂预制，质量易于保证。

附图说明

图1为传统的钢桁式腹板组合截面箱梁示意图。

图2为传统的波纹钢腹板箱梁示意图。

图3为下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁示意图。

图4为下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁施工阶段示意图(未浇筑上翼缘混凝土板时)。

图5为下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁构造示意图。

图中：1-上翼缘混凝土板；2-钢桁杆；3-下翼缘混凝土板；4-波纹钢腹板；5-钢板；6-栓钉；7-矩形钢管；8-牛腿A；9-牛腿B；10-水平支撑；11-斜撑；12-临时系杆；13-混凝土灌注孔；14-预应力筋张拉束孔道；15-混凝土。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

本发明提供了能够大幅度减少组合箱梁浇筑混凝土搭设脚手架、支模板等的施工作业量，并能提高结构承载力、刚度和抗裂性能的一种下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁。如图3～图5所示，该组合梁由上翼缘混凝土板1、波纹钢腹板4和下弦矩形钢管混凝土构件组成，下弦矩形钢管混凝土构件采用开敞桁式结构，该开敞桁式结构是由两根平行设置的矩形钢管7及其内部灌注的混凝土15以及设置在两根矩形钢管7之间的水平支撑10和斜撑11组成；在矩形钢管7的内侧每隔一定距离需焊接牛腿A8和牛腿B9，用于连接矩形钢管间的水平支撑10和斜撑11，且在矩形钢管7内需预留下弦张拉预应力钢筋束的孔道14，且在钢管上表面每隔一定距离预留混凝土灌注孔13。

本发明的施工工序为：

本发明所述的下弦开敞桁式波纹钢腹板组合梁由钢结构的拼(焊)接，下弦钢管混凝土(包括支撑的连接)及上翼缘混凝土板浇筑三部分组成。如图4～5所示，在工厂将波纹钢腹板4与钢板5、下弦矩形钢管7焊牢，在钢板5上熔焊抗剪连接件栓钉6，并在矩形钢管7内侧每隔一定距离焊接牛腿A8和牛腿B9，在矩形钢管7上表面每隔一定距离预留混凝土灌注孔13。将各榀钢构件运至施工现场，进行钢结构的定位，将两榀钢构件通过牛腿A8和牛腿B9用水平支撑10和斜撑11(如工字钢或角钢等缀材)连接起来，同时其上翼缘也采用临时系杆12连接，形成稳定结构后，在下弦矩形钢管7内预留好预应力筋张拉束孔道14，通过混凝土灌注孔13，将混凝土15注入矩形钢管7内，待混凝土15达到一定强度后，支上翼缘混凝土板1的模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土。下弦钢管混凝土在施工过程中，当结构承受施工荷载后，变形不满足变形要求时，应根据计算分析在钢管底部每隔一定距离设置临时支撑。