一種波形鋼腹板pc組合箱梁及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于組合箱梁【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種波形鋼腹板PC組合箱梁及其施工方法。該組合箱梁包括底板和頂板，底板和頂板之間設(shè)有至少兩片波形鋼腹板，波形鋼腹板與底板和頂板形成封閉箱室，相鄰波形鋼腹板之間設(shè)置有剪刀撐，頂板的懸臂端部與所對(duì)應(yīng)底板的端部之間設(shè)有斜撐桿。本發(fā)明通過相鄰波形鋼腹板之間剪刀撐和頂板翼緣板與底板之間斜撐桿的連接作用，從而提高箱梁的抗剪、抗扭性能和結(jié)構(gòu)整體受力性能。
【專利說明】一種波形鋼腹板PC組合箱梁及其施工方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于組合箱梁【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種波形鋼腹板PC組合箱梁及其施工方法。
[0002]【背景技術(shù)】
波形鋼腹板PC組合箱梁是用波折形薄鋼板代替混凝土腹板形成的一種新型鋼-混組合結(jié)構(gòu)，其顯著的特點(diǎn)是用厚度10?20mm左右的波折形鋼板取代300?800mm厚的混凝土腹板，它可以大幅度減輕箱梁的自重，減少下部結(jié)構(gòu)的工程量，達(dá)到降低造價(jià)(與同跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋相比，節(jié)約成本10%?20%)，從而實(shí)現(xiàn)橋梁的輕型化，同時(shí)波形鋼腹板解決了傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板開裂的問題。因此，自20世紀(jì)80年代法國建成第一座波形鋼腹板PC組合箱梁橋以來，國內(nèi)外已建成和在建的波形鋼腹板PC組合箱梁橋達(dá)到數(shù)百座。但是波形鋼腹板PC組合箱梁橋與一般的PC橋相比，橫向剛度比較小，在架設(shè)過程中的橫向穩(wěn)定不易控制；成橋運(yùn)營狀態(tài)下，車輛的偏載亦會(huì)對(duì)箱梁承載傳力提出更高的要求，同時(shí)對(duì)于較大懸臂的箱梁結(jié)構(gòu)，懸臂部位是受力薄弱環(huán)節(jié)。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明涉及一種整體抗扭、抗剪性能好的波形鋼腹板PC組合箱梁及其施工方法。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種波形鋼腹板PC組合箱梁，包括底板和頂板，底板和頂板之間設(shè)有至少兩片波形鋼腹板，波形鋼腹板與底板和頂板形成封閉箱室，相鄰波形鋼腹板之間設(shè)置有剪刀撐，頂板的懸臂端部與所對(duì)應(yīng)底板的端部之間設(shè)有斜撐桿。
[0005]剪刀撐、第一斜撐桿和第二斜撐桿均為多個(gè)，沿箱梁縱向每隔一定距離分別設(shè)置一個(gè)。
[0006]剪刀撐的四個(gè)端點(diǎn)分別設(shè)置于相鄰波形鋼腹板的上部和下部。
[0007]波形鋼腹板PC組合箱梁的施工方法，包括以下步驟:1)澆筑底板，底板澆筑時(shí)每隔一定距離在底板橫向兩端預(yù)埋底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板；
2)每隔一定距離在波形鋼腹板的上部和下部設(shè)置位置對(duì)應(yīng)的剪刀撐節(jié)點(diǎn)板，然后將波形鋼腹板連接于底板上；
3)將剪刀撐連接到相鄰波形鋼腹板的位置對(duì)應(yīng)的剪刀撐節(jié)點(diǎn)板上；
4)澆筑頂板，頂板澆筑時(shí)每隔一定距離在頂板的翼緣板位置預(yù)埋頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板，使頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板與底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板的位置對(duì)應(yīng)；
5)將斜撐桿連接到頂板懸臂端部的頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板與所對(duì)應(yīng)底板端部的底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板上。
[0008]當(dāng)波形鋼腹板位于最外側(cè)時(shí)，僅在波形鋼腹板的一側(cè)設(shè)置剪刀撐節(jié)點(diǎn)板即可；當(dāng)波形鋼腹板為三片以上時(shí)，位于中間的波形鋼腹板的兩側(cè)均需設(shè)置剪刀撐節(jié)點(diǎn)板。
[0009]剪刀撐之間、斜撐桿之間以及波形鋼腹板之間的間隔距離可以根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)體系選型、荷載等級(jí)、跨度、橋面寬度等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算調(diào)整。
[0010]本發(fā)明的波形鋼腹板PC組合箱梁，首先進(jìn)行波形鋼腹板PC組合箱梁底板混凝土澆筑，按設(shè)計(jì)要求預(yù)埋底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板，澆筑波形鋼腹板PC組合箱梁的底板(如需張拉預(yù)應(yīng)力束，則按照預(yù)應(yīng)力張拉工藝施加縱向預(yù)應(yīng)力鋼束)；底板混凝土澆筑前可在工廠進(jìn)行波形鋼腹板的制作，制作波形鋼腹板板件時(shí)需在剪刀撐位置焊接(或栓接)剪刀撐節(jié)點(diǎn)板；進(jìn)行波形鋼腹板除銹、現(xiàn)場(chǎng)焊接，隨后進(jìn)行波形鋼腹板架設(shè)，將運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的波形鋼腹板板件吊裝就位，并盡快連接波形鋼腹板箱內(nèi)的剪刀撐以確保施工中波形鋼腹板的橫向穩(wěn)定；澆筑波形鋼腹板PC組合箱梁頂板混凝土?xí)r，按設(shè)計(jì)要求預(yù)埋頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板，確保波形鋼腹板PC組合箱梁頂板混凝土澆筑質(zhì)量(如需張拉預(yù)應(yīng)力束，則按照預(yù)應(yīng)力張拉工藝施加縱向預(yù)應(yīng)力鋼束)；然后組拼斜撐桿，根據(jù)預(yù)留頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板和底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板的位置焊接或栓接斜撐桿，最后按照常規(guī)工藝完成整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)施工。通過相鄰波形鋼腹板之間剪刀撐和頂板與底板之間斜撐桿的連接作用，并聯(lián)合傳統(tǒng)箱梁橋中混凝土橫隔板(如果設(shè)計(jì)有橫隔板)，大幅度增強(qiáng)箱梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高箱梁的抗剪、抗扭性能和結(jié)構(gòu)整體受力性能。
[0011]本發(fā)明的波形鋼腹板PC組合箱梁在制作、箱梁施工時(shí)不需要對(duì)既有設(shè)備進(jìn)行大的改變，對(duì)人員技術(shù)要求不變，且施工工藝流程幾乎不變。通過設(shè)置相鄰波形鋼腹板之間的剪刀撐和頂板與底板之間的斜撐桿，這些桿件作為波形鋼腹板PC組合箱梁永久構(gòu)件的一部分，能提高波形鋼腹板PC組合箱梁的施工穩(wěn)定性和成橋后整體抗扭、抗剪的受力性能，克服現(xiàn)有波形鋼腹板PC組合箱梁僅靠波形鋼腹板受剪以及整體抗扭能力、承受偏載能力不足的缺點(diǎn)，有效增強(qiáng)了波形鋼腹板PC組合箱梁的整體受力能力。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:
(I)波形鋼腹板中的剪刀撐和斜撐桿可大幅度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，進(jìn)而提高波形鋼腹板PC組合箱梁的抗剪、抗扭性能和結(jié)構(gòu)整體受偏載性能。
[0013](2)波形鋼腹板PC組合箱梁橋整體的抗扭、抗剪和整體受力性能與波形鋼腹板中的剪刀撐和斜撐桿的強(qiáng)弱相關(guān)，可根據(jù)波形鋼腹板PC組合箱梁橋的跨徑和結(jié)構(gòu)體系的不同，依據(jù)整體受力設(shè)置不同形式的剪刀撐和斜撐桿，以滿足波形鋼腹板PC組合箱梁結(jié)構(gòu)不同受力要求，解決傳統(tǒng)波形鋼腹板PC組合箱梁承受偏載能力弱的缺點(diǎn)。
[0014](3)波形鋼腹板內(nèi)設(shè)置剪刀撐桿件可以有效提高波形鋼腹板板件的抵抗整體屈曲能力，進(jìn)而增強(qiáng)波形鋼腹板PC組合箱梁橋的抵抗屈曲能力。
[0015](4)在波形鋼腹板頂板與底板之間設(shè)置斜撐桿，對(duì)提高波形鋼腹板PC組合箱梁橋在車輛偏載作用下的整體受力性能可起到有利作用。
[0016](5)本發(fā)明一種波形鋼腹板PC組合箱梁的制作及施工工藝基本不改變，對(duì)人員技術(shù)要求不變，僅需對(duì)波形鋼腹板的部分位置焊接或栓接剪刀撐節(jié)點(diǎn)板，頂、底板澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板與底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板，操作易于實(shí)現(xiàn)，施工方便。
[0017](6)本發(fā)明適合各種結(jié)構(gòu)體系的波形鋼腹板PC組合箱梁橋，對(duì)于單箱室、多箱室的波形鋼腹板PC組合箱梁均適用。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]【具體實(shí)施方式】
以下以單箱單室波形鋼腹板PC組合箱梁為例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]如圖1所示的單箱單室波形鋼腹板PC組合箱梁，包括混凝土的底板I和頂板7，底板I和頂板7之間設(shè)有第一波形鋼腹板4和第二波形鋼腹板41，第一波形鋼腹板4和第二波形鋼腹板41與底板I和頂板7形成封閉箱室，第一波形鋼腹板4和第二波形鋼腹板41之間設(shè)置有剪刀撐6，剪刀撐6的四個(gè)端點(diǎn)分別固定于第一波形鋼腹板4、第二波形鋼腹板41的上部和下部；頂板7的懸臂端部與所對(duì)應(yīng)底板I的端部之間分別設(shè)有第一斜撐桿3和第二斜撐桿31。
[0021]剪刀撐6、第一斜撐桿3和第二斜撐桿31均為多個(gè)，沿箱梁縱向每隔一定距離(例如5-10m)，設(shè)置一個(gè)剪刀撐6、第一斜撐桿3和第二斜撐桿31。
[0022]具體在設(shè)計(jì)時(shí)，剪刀撐6通過剪刀撐節(jié)點(diǎn)板5固定在第一波形鋼腹板4和第二波形鋼腹板41之間，第一斜撐桿3、第二斜撐桿31固定在頂板7懸臂端部的頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板8與所對(duì)應(yīng)底板I端部的底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板2之間。
[0023]施工時(shí)，包括以下步驟:1)采用懸臂或滿堂支架法，組拼箱梁底板I的模板，按設(shè)計(jì)要求預(yù)埋第一斜撐桿3和第二斜撐桿31的底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板2 (節(jié)點(diǎn)板板材與波形鋼腹板相同，板厚取14_)，注意預(yù)埋的底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板2與附近的鋼筋可靠連接；澆筑波形鋼腹板PC組合箱梁的底板I (如需張拉預(yù)應(yīng)力束，則按照預(yù)應(yīng)力張拉工藝施加縱向預(yù)應(yīng)力鋼束);
2)在工廠完成波形鋼腹板板件的制作，在第一波形鋼腹板4、第二波形鋼腹板41的剪刀撐6固定位置焊接(或栓接)剪刀撐節(jié)點(diǎn)板5 (節(jié)點(diǎn)板板材與波形鋼腹板相同，板厚取16mm);波形鋼腹板板件須由工廠制作成型，鋼材的彎折加工以冷加工為原則，必須注意不能使鋼材韌性下降及表面開裂；為了使波形鋼腹板在設(shè)計(jì)正常使用期間內(nèi)發(fā)揮所應(yīng)有的功能，應(yīng)進(jìn)行合理的防銹處理；
3)在架設(shè)波形鋼腹板的各個(gè)施工階段必須保證安全，將運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的第一波形鋼腹板
4、第二波形鋼腹板41板件吊裝到底板I上就位，使剪刀撐節(jié)點(diǎn)板5位置相對(duì)應(yīng)且位于第一波形鋼腹板4和第二波形鋼腹板41的之間，將剪刀撐6連接到第一波形鋼腹板4和第二波形鋼腹板41位置對(duì)應(yīng)的剪刀撐節(jié)點(diǎn)板5上(剪刀撐6的材質(zhì)可選擇角鋼L160X 14)；
4)組拼箱梁頂板7的模板，按設(shè)計(jì)要求在頂板翼緣板位置預(yù)埋第一斜撐桿3和第二斜撐桿31的頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板8 (節(jié)點(diǎn)板板材與波形鋼腹板相同，板厚取14mm)，使頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板8與底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板2的位置對(duì)應(yīng)，注意預(yù)埋的頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板8與附近的鋼筋可靠連接；澆筑波形鋼腹板PC組合箱梁的頂板7(如需張拉預(yù)應(yīng)力束，則按照預(yù)應(yīng)力張拉工藝施加縱向預(yù)應(yīng)力鋼束)；
5)將第一斜撐桿3和第二斜撐桿31連接到頂板7懸臂端部的頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板8與所對(duì)應(yīng)底板I端部的底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板2上；
6)最后按照常規(guī)工藝完成整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)施工。
[0024]施工前可根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)體系選型、荷載等級(jí)、跨度、橋面寬度等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行波形鋼腹板PC組合箱梁結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算確定波形鋼腹板PC組合箱梁的截面尺寸、波形鋼腹板參數(shù)、普通鋼筋及縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋，并根據(jù)波形鋼腹板PC組合箱梁橋的抗扭、抗剪設(shè)計(jì)要求計(jì)算確定剪刀撐和斜撐桿的構(gòu)件尺寸。
[0025]以上【具體實(shí)施方式】是結(jié)合圖1所示單箱單室等截面波形鋼腹板PC組合箱梁的單跨簡支梁橋進(jìn)行說明，本發(fā)明同樣適用于采用波形鋼腹板PC組合箱梁的連續(xù)梁、斜拉橋等其它結(jié)構(gòu)體系的橋梁。
[0026]當(dāng)波形鋼腹板PC組合箱梁為多箱室時(shí)，其結(jié)構(gòu)僅是增加了一定數(shù)量的波形鋼腹板，每相鄰波形鋼腹板之間均設(shè)置剪刀撐，施工時(shí)參考以上單箱單室的施工方法，不一樣的是:在步驟2)增加相應(yīng)數(shù)量的波形鋼腹板并設(shè)置對(duì)應(yīng)的剪刀撐節(jié)點(diǎn)板5，在步驟3)將所增加的波形鋼腹板吊裝到相應(yīng)位置并增加相應(yīng)的剪刀撐6即可。
【權(quán)利要求】
1.一種波形鋼腹板PC組合箱梁，包括底板和頂板，底板和頂板之間設(shè)有至少兩片波形鋼腹板，波形鋼腹板與底板和頂板形成封閉箱室，其特征在于:相鄰波形鋼腹板之間設(shè)置有剪刀撐，頂板的懸臂端部與所對(duì)應(yīng)底板的端部之間設(shè)有斜撐桿。
2.如權(quán)利要求1所述的波形鋼腹板PC組合箱梁，其特征在于:剪刀撐、斜撐桿均為多個(gè)，沿箱梁縱向分布。
3.如權(quán)利要求1所述的波形鋼腹板PC組合箱梁，其特征在于:剪刀撐的四個(gè)端點(diǎn)分別設(shè)置于相鄰波形鋼腹板的上部和下部。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的波形鋼腹板PC組合箱梁的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:1)澆筑底板，底板澆筑時(shí)每隔一定距離在底板橫向兩端預(yù)埋底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板； 2)每隔一定距離在波形鋼腹板的上部和下部設(shè)置位置對(duì)應(yīng)的剪刀撐節(jié)點(diǎn)板，然后將波形鋼腹板連接于底板上； 3)將剪刀撐連接到相鄰波形鋼腹板的位置對(duì)應(yīng)的剪刀撐節(jié)點(diǎn)板上； 4)澆筑頂板，頂板澆筑時(shí)每隔一定距離在頂板的翼緣板位置預(yù)埋頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板，使頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板與底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板的位置對(duì)應(yīng)； 5)將斜撐桿連接到頂板懸臂端部的頂板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板與所對(duì)應(yīng)底板端部的底板斜撐桿節(jié)點(diǎn)板上。
【文檔編號(hào)】E01D2/04GK103741582SQ201310742235
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李 杰, 陳淮, 高冰, 陳代海, 王艷, 葛素娟, 羅軍, 付志方, 趙文龍, 楊立甫, 鄭洋 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)