一种桁架式空腔板结构和桥面结构制造技术

本申请公开了一种桁架式空腔板结构和桥面结构，解决现有空腔板制造装配化程度低、自重大等问题，其技术方案要点为包括顶板、底板，所述顶板与底板两者之间具有夹层，还包括多个联体腹杆和多个支撑腹杆；所述联体腹杆为波折状，具有波峰部、波谷部，以及位于相邻波峰部和波谷部之间的斜腹杆，所述波峰部和波谷部上开设预留孔；所述支撑腹杆为柱状，每个支撑腹杆至少有一端穿过预留孔将联体腹杆的波峰部和波谷部与顶板或底板压紧并固定，且所述支撑腹杆两端分别与顶板和底板固定连接。通过折线状的联体腹杆和竖向的支撑腹杆形成可各向承力的桁架构造，不需要浇筑混凝土即能形成高效的空腔板结构。空腔板结构。空腔板结构。

【技术实现步骤摘要】
一种桁架式空腔板结构和桥面结构


[0001]本申请涉及空腔板结构领域，尤其是一种桁架式空腔板及其应用。

技术介绍

[0002]空腔板是由双层或多层面板，以及在面板之间的夹层内的连接件构成的一种结构，空腔板结构具有质量轻，构造简洁，力学性能优，可模块化施工等优点。同时可在夹层内填充混凝土等填充材料形成组合结构，常用的有双钢板
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混凝土组合结构。双钢板
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混凝土组合结构由两侧钢板、夹心混凝土及剪力连接件组成，其兼具混凝土结构和钢结构的优势，因此被广泛应用于核电反应堆外壳、桥梁工程、超高层建筑剪力墙等结构。
[0003]传统空腔板的连接件主要用于连接并约束两侧的面板，在一些承压的场合，如楼承板、桥面板等，空腔板内部都要加混凝土等填充物形成组合结构，由混凝土承压。填充混凝土会造成空腔板组合结构本身的自重过大，无法适用于一些轻质高强的应用场景。
[0004]形成轻质高强的空腔板构造，连接件是关键，连接件与两侧的面板的连接部位空腔板最关键最敏感的节点，也是空腔板制造中工作量最大的部位。现有空腔板连接件一般选择栓钉、螺栓、槽钢等，该类连接件由于自身的结构限制，与外侧的钢板难以达到刚度匹配，如栓钉等实心杆件自身刚度大，采用较大直径的栓钉，其刚度远大于外层钢板，会造成外层钢板开裂，所以实际应用中常采用大量小直径的细长栓钉，细长杆状件由于刚度不足容易整体屈曲，连接件数量巨大，众多连接件带来大量焊接工作，由于现有连接件装配化及工业化程度低，连接部位的焊接质量难以保证，焊接残余应力大等多种问题，直接影响空腔板的使用寿命。因而连接件的设计及连接件与两侧面板之间如何连接，是构造高性能空腔板及其组合结构的关键。

技术实现思路

[0005]本申请的专利技术目的是为了解决现有空腔板制造装配化程度低，工作量大，且由于承压抗剪性能差通常需要浇筑填充物而导致自重大等问题，提供桁架式空腔板，通过折线状的联体腹杆和竖向的支撑腹杆形成可各向承力的桁架构造，不需要再浇筑混凝土即能形成高效的空腔板结构，该结构轻质高强，同时联体腹杆与支撑腹杆采用装配法快速形成连接节点，提高安装效率。同时提供了一种采用该桁架式空腔板的桥面结构。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本申请采用了以下技术方案：
[0007]本申请一方面提供了一种桁架式空腔板结构，包括顶板、底板，所述顶板与底板两者之间具有夹层，还包括多个联体腹杆和多个支撑腹杆；所述联体腹杆为波折状，具有波峰部、波谷部，以及位于相邻波峰部和波谷部之间的斜腹杆，所述波峰部和波谷部上开设预留孔；所述支撑腹杆为柱状，每个支撑腹杆至少有一端穿过预留孔将联体腹杆的波峰部和波谷部与顶板或底板压紧并固定，且所述支撑腹杆两端分别与顶板和底板固定连接。
[0008]作为优选，所述支撑腹杆通过摩擦焊与顶板和底板固定连接。支撑腹杆与顶底板的摩擦焊接两端同步焊接形成高效接头采用摩擦焊连接，从而不但将面板和底板两端完成
了同步焊接，还进一步将联体腹杆也进行了有效连接，形成更高效的空腔板构造，具有零件数量少、装配化和工业化程度高、焊接量少的特点。
[0009]作为优选，所述支撑腹杆包括杆身和夹持端，所述支撑腹杆的夹持端具有限位台阶，所述顶板上开设安装孔，所述夹持端穿过安装孔，所述限位台阶与顶板安装孔的内壁摩擦焊连接。摩擦焊设备从外部顶板施加顶锻力，通过限位台阶，压紧支撑腹杆，在联体腹杆预留孔的侧边形成摩擦焊接断面，进一步压紧支撑腹杆，同时波峰部与顶板顶紧，波谷部与底板顶紧，使得支撑腹杆、联体腹杆与顶板和底板通过摩擦焊同步焊接，形成稳定高效的空腔构造。一次焊接多个零件，不仅制作方便，还解决了空腔板空腔内焊接的难点。
[0010]作为优选，所述联体腹杆包括延横向并排排列和延纵向并排排列的联体腹杆，横向的联体腹杆与纵向的联体腹杆纵横相互交织，所述横向的联体腹杆的波峰部与纵向的联体腹杆的波谷部相对齐，所述横向的联体腹杆的波谷部与纵向的联体腹杆的波峰部相对齐。本申请的联体腹杆在波峰及波谷端部与支撑腹杆连接的同时，进一步布置与之相交或垂直的另一个方向的联体腹杆，形成双向空间网络构造，而支撑腹杆的数量及焊接端并未增加，即形成一个支撑腹杆两端均有联体腹杆的经济、高效的构造。从而完成了一种高效、经济、稳定的空腔双向板结构创新和制造。
[0011]作为优选，所述联体腹杆由一根钢管制成。本申请将波峰或波谷部的连接支点压扁，在不减少构件截面的同时，减少了转动的阻力，形成了类似于铰接的转动支点，从而减少了连接处焊缝的应力，而中部的空心管不压扁，则保持了抗失稳的功能。本申请的该构造在联体腹杆的支点和腹杆中部形成了完美的功能匹配和契合，结构稳定高效。
[0012]作为优选，所述支撑腹杆为空心柱状。支撑腹杆的稳定性和连接端的柔度匹配，采用空心管状端面，直径大，稳定性好，既解决了空心腹杆的中段稳定性，同时支撑腹杆可通过直径和壁厚两个参数调节连接端的转动柔度，达到与顶板和底板最合理的匹配，并且在摩擦焊中，由于圆端面旋转时圆心部位的转动线速度为0，该区域存在未融合或低度融合的概率较高，本申请支撑腹杆为空心柱，焊接端面为环形面，其管状的径向线速度基本一致，且远离圆形部位，焊接缺陷概率大为减少。
[0013]作为优选，所述联体腹杆由条状钢板、型钢或钢棒制成。联体腹杆的多种形式为空腔板内部构造的选型提供了更多的空间。
[0014]本申请另一方面提供了一种桥面结构，包括上述桁架式空腔板结构，还包括面板，所述面板与顶板平行，所述顶板位于面板和底板之间，面板与顶板之间设置多个抗剪件，且所述面板和顶板之间填充混凝土。该桥面结构下部采用桁架式空腔板构造，在其率先承受荷载的顶板外侧，进一步制备有双钢板混凝土组合结构，该组合结构使得面板具有很大的刚度，但材料耗用极少，其较大的刚度进一步分散了外部荷载的应力，使得下部的空腔板结构的各个构造的应力趋于分散和降低。整体结构的稳定和效能提高。
[0015]作为优选，所述抗剪件为与面板和顶板两者均固定连接的双连接件。连接件可采用面板自身母材翻出，朝向面板方向，并与面板焊接形成双连接件，该连接件性能稳定，抗剪能力强，且可通过顶板外部穿越翻口与面板焊接，解决了空腔板的内焊接问题。
[0016]作为优选，所述抗剪件为与面板或顶板两者之一固定连接的单连接件。单连接件具有简单实用的特点，经济高效。
[0017]与现有技术相比，上述技术方案具有如下有益效果：
[0018]1、传统空腔板通常都要加混凝土形成组合结构，受压或抗剪由混凝土承担，本申请空腔板通过折线状的联体腹杆和竖向的支撑腹杆构成可各向受力的桁架构造，本申请空腔板结构的顶板与底板，实质上构成了无数条组合而成的桁架结构的上弦与下弦，桁架构造则成为上弦或下弦之间的稳定支撑结构。桁架构造代替混凝土承担受压和抗剪力，不需要再浇筑混凝土即能形成高效的空腔板结构，该结构自重小、轻质高强，可应用于桥面板、工业钢平台、机翼等各类场合。
[0019]2、腹杆与上下弦的连接是桁架的最关键最敏感的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桁架式空腔板结构，包括顶板(1)、底板(2)，所述顶板(1)与底板(2)两者之间具有夹层，其特征在于：还包括多个联体腹杆(30)和多个支撑腹杆(31)；所述联体腹杆(30)为波折状，具有波峰部(301)、波谷部(302)，以及位于相邻波峰部(301)和波谷部(302)之间的斜腹杆(303)，所述波峰部(301)和波谷部(302)上开设预留孔(304)；所述支撑腹杆(31)为柱状，每个支撑腹杆(31)至少有一端穿过预留孔(304)将联体腹杆(30)的波峰部(301)和波谷部(302)与顶板(1)或底板(2)压紧并固定，且所述支撑腹杆(31)两端分别与顶板(1)和底板(2)固定连接。2.根据权利要求1所述的桁架式空腔板结构，其特征在于：所述支撑腹杆(31)通过摩擦焊与顶板(1)和底板(2)固定连接。3.根据权利要求2所述的桁架式空腔板结构，其特征在于：所述支撑腹杆(31)包括杆身(311)和夹持端(312)，所述支撑腹杆(31)的夹持端(312)具有限位台阶(313)，所述顶板(1)上开设安装孔(11)，所述夹持端(312)穿过安装孔(11)，所述限位台阶(313)与顶板(1)安装孔(11)的内壁摩擦焊连接。4.根据权利要求1所述的桁架式空腔板结构，其特征在于：所述联体腹杆(30)包括延...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天明，冯雅萍，
申请(专利权)人：浙江中隧桥波形钢腹板有限公司，
类型：发明
国别省市：