带斜撑的顶板井字肋加劲波形钢腹板组合箱梁及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种带斜撑的顶板井字肋加劲式波形钢腹板组合箱梁及其施工方法。该箱梁包括混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板组件、钢管混凝土斜撑和斜撑连接件；所述混凝土顶板为井字肋加劲结构，其悬挑翼缘横外端设置有锚梁；混凝土顶板和底板平行设置，之间纵向设置波形钢腹板组件；所述混凝土底板横向两端设置有锚块；所述钢管混凝土斜撑纵向设置，通过斜撑连接件连接到锚梁和锚块。本发明专利技术采用斜撑可增大箱梁顶板设计宽度，并减小桥梁的材料用量，结合井字肋加劲式顶板提高顶板横向和纵向的抗弯刚度，获得了更好的结构稳定性和经济效益。波形钢腹板和斜撑的设置加速推进桥梁向长跨径、宽桥面、轻型化方向发展，具有广阔的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
带斜撑的顶板井字肋加劲波形钢腹板组合箱梁及施工方法


[0001]本专利技术创造属于桥梁工程
，具体涉及一种带斜撑的顶板井字肋加劲式波形钢腹板组合箱梁及其施工方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和社会的进步，交通荷载特点逐渐趋向于大流量、大轴载，交通流量的增加对现代公路桥梁的设计做出更高的要求。为了满足桥梁结构向长跨径、宽桥面、轻型化方向发展的需求，增加支撑或加劲肋的波形钢腹板组合宽体箱梁得到越来越多桥梁设计者的关注。
[0003]传统箱梁采用混凝土腹板，工程材料用量多、自重大，阻碍着桥梁结构进一步向大跨径、轻型化方向发展。由于波形钢腹板抗剪强度远远大于混凝土腹板抗剪强度，且钢板重量仅为混凝土板的1/20左右，故使用波形钢腹板能有效地减轻箱梁自重。使用波形钢腹板不仅满足桥梁轻型化的要求，而且增加了桥梁的跨越能力。而在波形钢腹板箱梁顶板下增设斜撑提高了顶板悬臂翼缘板的横向抗弯刚度，将混凝土顶板的力传导至混凝土底板，在减轻桥梁桥面板的重量的同时，可有效地拓宽顶板悬臂翼缘板。采用钢管混凝土作为斜撑构件的主要材料，极大地提高了混凝土的抗压强度；顶板井字肋的设置能够减小顶板高度，减轻箱梁顶板的自重，提高顶板横向和纵向的抗弯刚度，从而在拓宽顶板悬臂板长度的同时，保证顶板悬臂板根部截面横向抗弯刚度。
[0004]鉴于传统混凝土箱梁结构自重大，腹板易开裂、桥面翼缘板伸长短等结构缺点，本专利技术将传统箱梁中的混凝土腹板用波形钢腹板替代，顶板设置纵、横向加劲肋形成井字肋，并在箱梁顶板下设置钢管混凝土斜撑。此结构可以显著减少桥梁上部结构的自重，拓宽桥面宽度，增加桥梁跨径，提高箱梁的抗剪性能，改善了桥梁的应力状态，适用范围广，具有充分的可行性和推广价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于，克服传统混凝土箱梁自重大、腹板易开裂、翼缘板伸长较短的缺陷，提供一种轻型化的组合宽体箱梁结构，提高箱梁腹板的抗剪刚度、混凝土顶板至混凝土底板的力传导性能，增加箱梁顶板的预应力效率，结构受力更合理，降低现场施工难度，且具有产业上的利用价值。
[0006]为了解决本专利技术的技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种带斜撑的顶板井字肋加劲式波形钢腹板组合箱梁，包括混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板组件、钢管混凝土斜撑和斜撑连接件；
[0008]所述混凝土顶板为井字肋加劲结构，其悬挑翼缘横外端设置有锚梁；混凝土顶板和混凝土底板平行设置，之间纵向设置波形钢腹板组件；
[0009]所述混凝土底板横向两端设置有锚块；
[0010]所述钢管混凝土斜撑纵向设置，通过斜撑连接件连接到锚梁和锚块。
[0011]进一步，所述混凝土顶板包括顶板主体以及设置于顶板主体下表面的腹板内横向加劲肋、腹板外横向加劲肋、腹板内纵向加劲肋和腹板外纵向加劲肋；所述腹板内横向加劲肋间隔设置，腹板内纵向加劲肋与横向加劲肋正交设置；腹板外横向加劲肋设置于腹板内横向加劲肋的延长线上，腹板外纵向加劲肋间隔设置与腹板外横向加劲肋正交。
[0012]进一步，所述横向加劲肋和纵向加劲肋连接处高度相等，截面均为矩形；横向加劲肋在与钢腹板连接段进行加高处理，高度线性变化。
[0013]进一步，所述波形刚腹板组件包括波形波腹板、纵向结合钢筋、横向贯穿钢筋和栓钉键；
[0014]所述波形波腹板上端连接纵向结合钢筋，横向贯穿钢筋贯穿波形钢腹板；栓钉键垂直穿入钢腹板中；混凝土横向加劲肋通过横向贯穿钢筋和栓钉键与波形钢腹板的侧面浇筑连接。
[0015]进一步，所述斜撑连接件包括法兰钢板底座、锚梁与锚块中预埋的法兰钢板和螺栓；钢管混凝土斜撑通过法兰钢板底座与预埋法兰钢板螺栓连接。
[0016]进一步，所述钢管混凝土斜撑由斜方钢管灌注混凝土形成。
[0017]进一步，所述混凝土顶板设置横向预应力钢束，采用曲线形式布置，保证了箱梁结构的横向抗弯能力和变形能力。
[0018]进一步，所述波形钢腹板由直板段、斜板段和圆弧过渡段组成，通过嵌入式连接方式连接于混凝土顶板和混凝土地板内。
[0019]进一步，所述锚梁和锚块沿箱梁纵向间隔设置。
[0020]第二方面，本专利技术提供第一方面所述的波形钢腹板组合箱梁的施工方法，步骤如下：
[0021]步骤1：波形钢腹板预制、运输、定位、安装；
[0022]步骤2：箱梁底板钢筋绑扎，检修孔预埋，内部预置横向预应力钢束，斜撑连接处法兰钢板以及螺栓预埋；
[0023]步骤3：混凝土底板浇筑；
[0024]步骤4：底板到达设计强度后，安装钢管混凝土斜撑，钢管下端法兰钢板底座与混凝土底板锚块螺栓连接；
[0025]步骤5：箱梁顶板、顶板井字加劲肋、锚梁支架搭设、支模；
[0026]步骤6：箱梁顶板钢筋绑扎，体内预应力波纹管、锚梁法兰钢板埋设；
[0027]步骤7：箱梁顶板、顶板井字加劲肋和锚梁浇筑；
[0028]步骤8：体内、外预应力索张拉，减震器安装；
[0029]步骤9：体外索端头封锚，斜撑上端与混凝土顶板锚块螺栓连接；
[0030]步骤10：波形钢腹板组件的安装。
[0031]本专利技术的有益效果如下：
[0032](1)本专利技术提供一种带斜撑的顶板井字肋加劲式波形钢腹板组合宽体箱梁，相较于传统混凝土箱梁，波形钢腹板箱梁能显著减小上部结构自重，减少下部结构的工程量与造价成本，提高施加在箱梁混凝土翼缘板的预应力效率，提高箱梁腹板的抗剪性能，使得箱梁具有优越的结构受力和施工性能；
[0033](2)本专利技术在波形钢腹板的基础上，混凝土顶板与混凝土底板之间设置钢管混凝
土斜撑，可以显著提高顶板悬臂翼缘板的横向抗弯刚度，改善了混凝土顶板至底板的力传导，可有效地减小顶板厚度、拓宽顶板悬臂长度。
[0034](3)本专利技术在波形钢腹板的基础上，在顶板下部增设井字式加劲肋，可以显著减少桥梁上部结构的自重，增加桥梁跨径，增强箱梁的横、纵向整体抗弯性能，改善了顶板悬臂根部截面横向应力状态，可有效地减小顶板厚度、拓宽箱梁桥面宽度；
[0035](4)本专利技术综合了波形钢腹板、井字肋加劲式顶板、钢管混凝土和斜撑的力学性能优势，施工简便，造价更为经济，加速推进桥梁向长跨径、宽桥面、轻型化方向发展，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的箱梁结构三维透视图；
[0037]图2为本专利技术的箱梁预应力钢筋布置截面正视图；
[0038]图3为本专利技术的箱梁结构侧视图；
[0039]图4为本专利技术井字肋加劲式顶板的结构示意图；
[0040]图5为本专利技术的锚梁与钢管混凝土斜撑连接处细部图；
[0041]图6为本专利技术的锚块与钢管混凝土斜撑连接处细部图；
[0042]图7为波形钢腹板几何组成示意图；
[0043]图8为波形钢腹板与混凝土顶板、井字加劲肋连接形式透视图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带斜撑的顶板井字肋加劲式波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：包括混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板组件、钢管混凝土斜撑和斜撑连接件；所述混凝土顶板为井字肋加劲结构，其悬挑翼缘横外端设置有锚梁；混凝土顶板和混凝土底板平行设置，之间纵向设置波形钢腹板组件；所述混凝土底板横向两端设置有锚块；所述钢管混凝土斜撑纵向设置，通过斜撑连接件连接到锚梁和锚块。2.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述混凝土顶板包括顶板主体以及设置于顶板主体下表面的腹板内横向加劲肋、腹板外横向加劲肋、腹板内纵向加劲肋和腹板外纵向加劲肋；所述腹板内横向加劲肋间隔设置，腹板内纵向加劲肋与横向加劲肋正交设置；腹板外横向加劲肋设置于腹板内横向加劲肋的延长线上，腹板外纵向加劲肋间隔设置与腹板外横向加劲肋正交。3.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述横向加劲肋和纵向加劲肋连接处高度相等，截面均为矩形；横向加劲肋在与钢腹板连接段进行加高处理，高度线性变化。4.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述波形刚腹板组件包括波形钢腹板、纵向结合钢筋、横向贯穿钢筋和栓钉键；所述波形波腹板上端连接纵向结合钢筋，横向贯穿钢筋贯穿波形钢腹板；栓钉键垂直穿入钢腹板中；混凝土横向加劲肋通过横向贯穿钢筋和栓钉键与波形钢腹板的侧面浇筑连接。5.根据权利要求1所述的波形钢腹板组合箱梁，其特征在于：所述斜撑连接件包括法兰钢板底座、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周满，程奕恺，仲济涛，潘金龙，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：