[发明专利]一种组合钢箱梁及其建造方法

说明书

本发明公开了一种组合钢箱梁及其建造方法，属于高速铁路桥梁领域。该组合钢箱梁中的钢箱包括相邻的上钢箱和下钢箱，二者公用一水平隔板，下钢箱内通过结构胶粘结有预制的预应力混凝土板。该预应力混凝土板穿入下钢箱，四周缝隙内有结构胶。因该梁由钢箱、混凝土顶板和下钢箱内的预应力混凝土板三大部分组成，可现场组装，方便了施工时的运输和吊装作业，使陆地上建造更大跨度的简支梁桥成为可能。与目前同跨径的整幅式简支梁相比，该发明增大了组合钢箱梁的截面刚度，较小了梁体重量，可增加梁的跨径。本发明构造受力合理，施工方便，可用于建造更大跨度的高速铁路梁桥。

技术领域

本发明涉及一种组合钢箱梁及其建造方法，属于桥梁结构技术领域，主要应用于高速铁路桥梁。

背景技术

目前，在高速铁路领域，简支梁桥多采用T形截面梁或箱形截面梁，前者简称为T梁，后者简称为箱梁。因T梁组成的T梁桥横向刚度较小，抗扭能力较差，且安装时的稳定性较差，现场作业时间长，不适合较大跨度时使用。较大跨度的简支梁桥一般采用箱梁。

箱梁包括混凝土箱梁、钢箱梁和组合钢箱梁。当跨度较大时，混凝土箱梁的重量很大，给浇筑或架设带来了难度，如32米的高速铁路整体式箱梁重约900吨，在陆地上修建高速铁路桥梁已不宜采用更大跨度的混凝土箱梁。钢箱梁的刚度偏低，不适合用于对平整度要求极其严格的高速铁路领域。因此，高速铁路中更大跨度的简支梁桥应考虑采用组合钢箱梁。

组合钢箱梁由下部的钢箱和位于上翼缘板上的混凝土板组合而成，通过抗剪连接件相连。利用了混凝土抗压能力强，及钢材抗拉能力高的特点，充分利用了材料特性。钢箱梁的抗扭能力强，架设施工容易，适合应用于公路和城市桥梁。应用到高速铁路桥梁则仍然有缺点，就是竖向刚度仍显不足。主要原因是底板部分只有钢板，且厚度一般较小。增加组合钢箱梁底板钢板的厚度是一种策略，但钢铁工业提供的较经济的厚钢板厚度不会太大，且较厚的钢板给构造及随后的制造带来困难。因此，应借助混凝土材料增加箱梁底板对刚度的贡献。

若在组合钢箱梁的钢底板上直接浇筑混凝土，混凝土材料的抗拉能力较低，使用荷载作用下，受拉后混凝土就会开裂。如果在浇筑混凝土后，对其施加预应力，则因钢底板的存在，所施加的预应力就只有部分作用在了混凝土板上，且随着混凝土收缩、徐变的进行，混凝土中的预应力就会逐渐减小，仍难以避免使用荷载作用下的开裂。采用钢箱作为钢箱梁的底板，向内部灌注混凝土或砂浆并随后施加预应力是一种不错的方法，可以满足工程应用，但仍存在以下缺点：预应力仍有大部分“消耗”在了钢箱上，而钢箱的抗拉能力强，是不需要该部分预应力的；钢箱内的混凝土或砂浆仍存在收缩、徐变问题，内部预应力会在使用过程中降低；若在架设前浇筑钢箱内的混凝土或砂浆，就会增加吊装重量；若是在钢箱安装到位后浇筑底板内的混凝土或砂浆，再随后张拉预应力，则影响施工进度；因钢箱的底板作为浇筑混凝土或砂浆的模板，决定了其宽度不可能较大，一个组合梁不能满足整幅桥梁的需要，只能采用在横向多梁拼装的形式，这样就会使现场作业复杂并增加作业时间。因此，高速铁路桥梁中急需一种高效且可快速施工的组合钢箱梁。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种组合钢箱梁及其建造方法。该组合钢箱梁的外部特征同一般的组合钢箱梁，包括钢箱、上翼缘板、混凝土顶板，后二者之间通过焊接于上翼缘板上表面的抗剪连接件相连，其特征在于：钢箱内部有一水平隔板，将钢箱内部空间分为上、下两部分，分别称为上钢箱和下钢箱，下钢箱内通过结构胶粘结有预制的预应力混凝土板；下钢箱内的预应力混凝土板预留有竖向的孔洞，同时在下钢箱的底板和顶板相应位置也有开孔，紧固螺栓将预应力混凝土板与下钢箱的顶、底板挤压密贴；所述的组合钢箱梁的建造方法的特征在于包括以下施工步骤：

(a) 工厂制造钢箱，包括上钢箱内的横隔板，上钢箱腹板内侧的加劲肋，上翼缘板下表面的纵、横肋，以及上翼缘板上表面的抗剪连接件，在混凝土预制场，预制将要穿入下钢箱的预应力混凝土板，预制方法为先张法，并采用长线法制作，使一条生产线可同时预制多片预应力混凝土板，并在相应位置预留竖向孔洞，孔洞内径同下钢箱顶、底板上预留的开孔内径；