钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钢桁架‑波形钢腹板的大跨径组合梁桥，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架‑波形钢腹板梁段。其中，钢桁架‑波形钢腹板梁段能够有效分担梁段剪切荷载，防止波形钢腹板发生屈曲失稳使结构破坏，可以满足大跨径波形钢腹板梁桥设计的需求，解决大跨径波形钢腹板桥里衬外侧梁段波形钢腹板受剪过大问题。据此，发明专利技术人还建立了相应施工方法。本实用新型专利技术适用于160m及以上跨径的梁桥设计使用，具有一定的工程意义与重大的经济价值。

Long-span composite girder bridge with steel truss and corrugated steel webs

The utility model discloses a long-span composite beam bridge with steel truss and corrugated steel webs, in which steel truss and corrugated steel webs are arranged outside the concrete section lining the fulcrum of the bridge. Among them, steel truss and corrugated steel webs can effectively share the shear load of the beam section, prevent the buckling and instability of corrugated steel webs to cause structural damage, meet the design requirements of long-span corrugated steel webs bridge, and solve the problem of excessive shear of corrugated steel webs in the outer lining of long-span corrugated steel webs bridge. Accordingly, the inventor also established the corresponding construction methods. The utility model is suitable for the design and use of girder bridges with spans of 160m and above, and has certain engineering significance and great economic value.

【技术实现步骤摘要】
钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥
本技术属于交通运输桥涵工程领域，尤其涉及一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥及其施工方法。
技术介绍
随着桥梁跨度的增大，波形钢腹板的支点附近截面钢腹板高度也越来越大，容易发生屈曲失稳破坏，一般工程中采用里衬混凝土来约束支点附近节段的波形钢腹板，以防止节段屈曲。《广东省规范》(DB44/T1393-20147.2.2条)指出，波形钢腹板的净高度应小于5m，以防止腹板的屈曲失稳。但随着桥梁跨径的增大，在支座高跨比1/15～1/17的条件约束下，当跨径达到180m以上时，支点处波形钢腹板的净高度达到9～10m，负弯矩区腹板超高，容易发生屈曲失稳，成为该种桥型跨径发展的限制条件，而设置过长的里衬混凝土段会导致桥梁自重增大，失去设置波形钢腹板的意义。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提出一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥及其施工方法，该型组合梁桥具有大跨径且可分担波形钢腹板所受剪力的特点，能有效防止波形钢腹板屈曲失稳。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波形钢腹板梁段。大跨径组合梁桥的跨径在160m以上。钢桁架-波形钢腹板梁段长度使其波形钢腹板的净高大于5m，并且梁段波形钢腹板的稳定性安全系数大于2.0。钢桁架-波形钢腹板梁段由钢柱、受压钢桁架、受拉钢桁架、节点板、波形钢腹板、钢上翼缘板、钢下翼缘板构成。受压钢桁架与受拉钢桁架之间采用分离式或固结式连接，压、拉杆与水平线夹角在30°-60°之间。受压钢桁架采用钢构件或钢管混凝土构件。钢上翼缘板与钢下翼缘板采用矩形或马鞍形设置。钢桁架抗剪刚度为其中：式中：a为钢上翼缘板长度，h为钢柱长度，b为钢上翼缘板长度，c为受拉钢桁架下端点距钢上翼缘板距离。钢桁架与波形钢腹板分别承担的剪力为：式中：V为钢桁架-波形钢腹板梁段构件所受剪力，波形钢腹板的抗剪刚度为GA，G为钢材剪切模量，A为钢腹板截面面积。上述钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法，按以下步骤操作进行：<1>整体预制钢桁架-波形钢腹板构件；<2>在受压钢桁架内填充混凝土；<3>在组合梁桥中支点里衬混凝土的施工完毕后，悬臂吊装钢桁架-波形钢腹板构件；<4>现浇上、下混凝土翼缘板并进行下一节段的钢桁架-波形钢腹板吊装。为满足大跨径、可分担波形钢腹板所受剪力以有效防止波形钢腹板屈曲失稳的要求，专利技术人设计了一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波形钢腹板梁段。其中，钢桁架-波形钢腹板梁段能够有效分担梁段剪切荷载，防止波形钢腹板发生屈曲失稳使结构破坏，可以满足大跨径波形钢腹板梁桥设计的需求，解决大跨径波形钢腹板桥里衬外侧梁段波形钢腹板受剪过大问题。据此，专利技术人还建立了相应施工方法。本技术适用于160m及以上跨径的梁桥设计使用，具有一定的工程意义与重大的经济价值。附图说明图1是本技术钢桁架-波形钢腹板组合梁桥的立面示意图。图2是单个钢桁架-波形腹板混合部分详图，图中：(a)是翼缘板的矩形设置方法示意图，(b)是翼缘板的马鞍形设置方法设置图，(c)是单个钢桁架-波形钢腹板混合部分立面示意图及其1-1剖面图。图3是受压钢桁架与受拉钢桁架之间连接方法示意图，图中：(a)是分离式连接，(b)是固结式连接。图4是本技术采用的分离式钢桁架简图。图5是本技术采用的钢桁架受力及约束简化图。图6是上翼缘板与受压钢桁架组成的上部桁架体系变形图。图7是根据上部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，图中上为变形前下为变形后。图8是下翼缘板与受拉钢桁架组成的下部桁架体系变形图。图9是根据下部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，图中上为变形前下为变形后。图10是组合梁桥中支点里衬混凝土的施工完毕示意图。图11是应用本技术时第一节段钢桁架-波形钢腹板吊装完毕及上下翼缘板浇筑完毕示意图图12是应用本技术时钢桁架-波形钢腹板组合梁桥施工完毕示意图。图13是应用本技术时钢桁架-波形钢腹板组合梁桥的某波形钢腹板刚构桥桥立面示意图。图14是钢桁架截面尺寸示意图，图中：(a)是受压钢桁架，(b)是受拉钢桁架。图中：1全高混凝土里衬，2波形钢腹板，3上翼缘板，4下翼缘板，5Lh(钢桁架-波形钢腹板混合梁段长度)，6主墩，7中支点横隔板，8中支点腹板，9受压钢桁架，10受拉钢桁架，11节点板，12钢柱，13PBL连接键，14角钢连接件，15钢上翼缘板，16钢下翼缘板，17固结式连接板。具体实施方式一、钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的基本结构及原理采用钢桁架-波形钢腹板混合受剪，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波形钢腹板梁段，梁段长度为Lh，以分担该梁段波形钢腹板受剪过大问题(图1)。钢桁架-波形钢腹板梁段长度Lh应满足使其波形钢腹板的净高大于5m，并且梁段波形钢腹板的稳定性安全系数大于2.0。如图2所示，钢桁架-波形钢腹板梁段由钢柱、受压钢桁架、受拉钢桁架、节点板、波形钢腹板、钢上翼缘板、钢下翼缘板构成。其中，受压钢桁架采用钢构件或钢管混凝土构件。钢上翼缘板与钢下翼缘板采用矩形或马鞍形设置。受压钢桁架与受拉钢桁架之间可采用分离式或固结式连接方法，压、拉杆与水平线夹角(应控制)在30°-60°之间(图3)。该组合梁桥的钢桁架与波形钢腹板分别承担的剪力按照两者的抗剪刚度来确定。其中分离式钢桁架(图4)的抗剪刚度计算如下：钢桁架的受力可简化为图5所示桁架体系分析。图5中桁架变形可分为两部分分析，分别见图6-图9。图6为上翼缘板与受压钢桁架组成的上部桁架体系变形图，Δ1为桁架节点A受外力X1发生的竖向位移，ΔL1为桁架节点A受外力X1发生的轴向应变。图7为根据上部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，用于计算使桁架节点A发生单位竖向位移所需的外力X1大小，即计算上部桁架的抗剪刚度。由图6-7可知：根据变形协调条件，求变形后桁架节点A纵坐标y1：由图7可知变形后的桁架节点A纵坐标y1减变形前的桁架节点A纵坐标0等于桁架节点A发生的竖向位移，即：Δ1＝y1-0，单位位移取Δ1＝1，得：y1＝1②将②代入①，整理得：由材料力学知轴向应变与受外力X1的关系：由图7可知F1与X1关系为：将④、⑤代入③，整理得：即上部桁架的抗剪刚度为同理，图8为下翼缘板与受拉钢桁架组成的下部桁架体系变形图。Δ2为桁架节点B受外力X2发生的竖向位移，ΔL2为桁架节点B受外力X2发生的轴向应变。图9为根据下部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，用于计算使桁架节点B发生单位竖向位移所需的外力X2大小，即计算下部桁架的抗剪刚度。由图8-9可知：根据变形协调条件，求变形后桁架节点B纵坐标y2：由图9可知变形后的桁架节点B纵坐标y2减变形前的桁架节点B纵坐标c等于桁架节点B发生的竖向位移，即：Δz＝y2-c，单位位移取Δ2＝1，得：y2＝c+1⑦将⑦代入⑥，整理得：由轴向应变公式可知：由图9可知F2与X2关系为：将⑨、⑩代入⑧，整理得：即下部桁架的抗剪刚度为由以上分析可知，钢桁架抗剪刚度为(式中参数含义见图6-图9)：其中：式中：a为钢上翼缘板长度，h为钢柱长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢桁架‑波形钢腹板的大跨径组合梁桥，其特征在于在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架‑波形钢腹板梁段。

【技术特征摘要】
1.一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，其特征在于在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波形钢腹板梁段。2.根据权利要求1所述的钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，其特征在于：所述大跨径组合梁桥的跨径在160m以上。3.根据权利要求1所述的钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，其特征在于：所述钢桁架-波形钢腹板梁段长度使其波形钢腹板的净高大于5m，并且梁段波形钢腹板的稳定性安全系数大于2.0。4.根据权利要求1所述的钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，其特征在于：所述钢桁架-波形钢腹板梁段由钢柱、受压钢桁架、受拉钢桁架、节点板、波形钢腹板、钢上翼缘板、钢下翼缘板构成。5.根据权利要求4所述的钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，其特征在于：所述受压钢桁架与受拉钢桁架之间采用分离式或固结式连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诗媛，杨涛，陈齐风，陈秋燕，吴国强，鲜秋适，
申请(专利权)人：广西大学，广西交通科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：广西,45