预制钢桁混凝土小箱梁及包含其的预制拼装式组合梁桥的制作方法

1.本发明涉及桥梁技术领域，具体涉及一种预制钢桁混凝土小箱梁及包含其的预制拼装式组合梁桥。


背景技术：

2.钢桁架混凝土结合梁是一种较常用的桥梁结构形式，具有比预应力混凝土桥梁跨越能力较大，施工进度较快的优点，一般在桥梁现场采用杆件散装或大块件吊装形成钢桁架后再浇筑或安装混凝土顶板的方法施工，现场拼接工作量大、工序繁杂，装配化程度较低，而且造价较高，因此，这种桥型在市政、公路桥梁的应用受到限制。
3.另一方面，跨径20～60m左右的常规桥梁，占所有桥梁的绝大多数。
4.预制拼装预应力混凝土组合小箱梁桥和t梁桥，因其技术成熟、造价经济和施工较为便利，在常规桥梁中应用最为广泛，但是存在结构自重大的缺点。因为纵向设置的小箱梁一方面不利于抗震，在高地震烈度地区适用性较差；另一方面跨越能力受到限制，现行公路桥梁设计规范要求预制箱梁的跨径不超过40m。
5.因此，在40～60m这一常用跨径范围内，难以采用经济便利的预制拼装箱梁桥，一般需采用钢结构或钢-混结合桥梁，其中尤以钢-混结合桥梁较为常用，但目前常用的钢-混结合桥梁工厂化、预制化程度较低，尤其应用在山区高墩桥梁时架设难度较大，工程造价显著增加。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是常规预制拼装梁桥适用跨径较小、重量较大且抗震性能较差，常规钢-混组合结构桥梁造价较高且施工较不方便，目的在于提供一种预制钢桁混凝土小箱梁及包含其的预制拼装式组合梁桥，重量轻、抗震性能好、适用跨径大、施工方便且造价较低。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种预制钢桁混凝土小箱梁，包括：
9.钢筋混凝土顶板；
10.钢桁架，其设置在所述钢筋混凝土顶板与桥梁支座之间，且所述钢桁架的上端与所述钢筋混凝土顶板固定连接，所述钢桁架的下端设置在所述桥梁支座上，并将载荷专递至所述桥梁支座；
11.所述钢桁架包括：
12.钢桁片，其具有上边和下边，两个所述钢桁片的上边均与所述钢筋混凝土顶板固定连接；
13.钢缀板，其设置在所述钢筋混凝土顶板的正下方，且两个所述钢桁片的下边均与所述钢缀板固定连接。
14.可选地，设定所述钢筋混凝土顶板其具有沿桥梁纵向的第一长边和第二长边，还
具有沿桥梁横向的第一短边和第二短边；
15.设定所述钢缀板其具有沿桥梁纵向的第一长边和第二长边，还具有沿桥梁横向的第一短边和第二短边；
16.两个所述钢桁片设置在所述钢筋混凝土顶板和所述钢缀板的中线的两侧，且两个所述钢桁片的上边之间的距离大于两个所述钢桁片的下边之间的距离。
17.具体地，所述钢桁片包括：
18.下弦杆，其与所述钢缀板固定连接；
19.上弦钢板，其上侧面焊接有剪力连接件，且通过所述剪力连接件与所述钢筋混凝土顶板的下侧面贴合且固定连接；
20.钢腹杆，其连接在所述下弦杆和所述上弦钢板之间，且与所述上弦钢板和所述下弦杆固定连接；
21.其中，所述钢缀板位于两个所述下弦杆之间。
22.进一步，两个所述下弦杆之间设置有多个加劲肋，多个所述加劲肋均与两个所述下弦杆和所述钢缀板固定连接，多个所述加劲肋的两端均与所述钢腹杆交汇于所述下弦杆的结点固定连接
23.可选地，所述钢桁片的桁式采用普拉特型、华伦型或带竖杆的华伦型；所述剪力连接件为pbl剪力键、圆柱头焊钉和型钢连接件中的一种或多种。
24.具体地，所述钢桁架与所述桥梁支座之间设置有基座，所述基座的下侧面与所述桥梁支座连接，所述基座的上侧面设置有与所述下弦杆适配的弧形槽。
25.一种预制拼装式组合梁桥，包含多个上述的一种预制钢桁混凝土小箱梁；
26.多片所述小箱梁横向并联设置，且相邻的两个所述小箱梁通过并联组件固定连接；
27.所述小箱梁的中轴线沿组合梁桥的纵向设置。
28.具体地，所述并联组件包括：
29.顶板混凝土湿接缝，其设置在两个相邻的所述钢筋混凝土顶板之间，且连接两个相邻的所述钢筋混凝土顶板；
30.横联组件，其设置在相邻的两个所述钢桁架之间，且与所述钢桁架和所述钢筋混凝土顶板固定连接。
31.可选地，所述横联组件的数量为多个，且多个所述横联组件之间的连线沿所述组合梁桥的纵向设置。
32.具体地，所述横联组件包括：
33.横联水平杆，其水平设置，且所述横联水平杆的两端分别与相邻的两个钢桁片的下边固定连接；
34.横联斜杆，其倾斜设置，两个所述横联斜杆的上端分别与相邻的两个所述钢筋混凝土顶板的下侧面固定连接，两个所述横联斜杆的下端均与所述横联水平杆的中部固定连接。
35.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
36.本发明可充分发挥钢材与混凝土的材料特性，较之传统的预应力混凝土组合小箱梁桥和t梁桥，降低了自重，适用于更大的跨径，而且具有抗震性能好、节约砂石用量、经济
环保的优点；而与常规钢-混结合梁相比，用钢量较低、焊接工作量少，减少用钢量的材料成本和焊接的人工成本，经济优势明显，而且工厂预制化程度高，可以采用常规架桥设备进行安装，施工更加便捷。
37.本发明还将多个小箱梁横向并联，从而构成拼装桥梁，采用了“化整为零”多片预制小箱梁组合形式，单片小箱梁分担荷载较小，钢构件一般可采用型钢，构件尺寸与结构受力的匹配更加高效，焊接工作量大为减少，钢桁架结点和钢-混结点均得到简化，因此桥梁结构设计也更加灵活和高效。
附图说明
38.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
39.图1是根据本发明所述的预制钢桁混凝土小箱梁的结构示意图。
40.图2是根据本发明所述的预制钢桁混凝土小箱梁的横截面示意图。
41.图3是根据本发明所述的预制钢桁混凝土小箱梁的另一个横截面示意图。
42.图4是根据本发明所述的一种预制拼装式组合梁桥的横截面示意图。
43.附图标记：1-下弦钢管，2-钢缀板，3-钢腹杆，4-上弦钢板，5-加劲肋，6-剪力连接件，7-钢筋混凝土顶板，8-基座，9-横联水平杆，10-横联斜杆，11-顶板混凝土湿接缝。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
45.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
46.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
47.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
49.实施例一
50.如图1所示，一种预制钢桁混凝土小箱梁，包括钢筋混凝土顶板7和钢桁架。
51.钢桁架设置在钢筋混凝土顶板7与桥梁支座之间，且钢桁架的上端与钢筋混凝土顶板7固定连接，钢桁架的下端设置在桥梁支座上，并将载荷专递至桥梁支座。
52.钢桁架为钢制结构，钢桁架包括钢桁片和钢缀板2。
53.为便于描述，设定钢桁片具有上边和下边。
54.设定钢筋混凝土顶板7其具沿桥梁纵向的第一长边和第二长边，还具有沿桥梁横向的第一短边和第二短边。
55.设定钢缀板2其具有沿桥梁纵向的第一长边和第二长边，还具有沿桥梁横向的第一短边和第二短边。
56.即，一般情况下，钢桁片、钢筋混凝土顶板7和钢缀板2均为矩形结构，且具有较长的长轴，长轴为桥梁跨长。
57.两个钢桁片设置在钢筋混凝土顶板(7)和钢缀板(2)的中线的两侧，且两个钢桁片的上边之间的距离大于两个钢桁片的下边之间的距离。
58.即如图2所示，钢筋混凝土顶板7、钢缀板2和两个钢桁片构成四边形的结构，且为了保持构成的小箱梁的稳定性，对具体结构进行限定，两个钢桁片的上边之间的距离大于两个钢桁片的下边之间的距离。构成了上宽下窄的梯形结构。
59.实施例二
60.本实施例对钢桁片的结构进行简单说明，如图1、图2和图3所示，钢桁片包括下弦杆、上弦钢板4和钢腹杆3。
61.下弦杆与钢缀板2固定连接，钢缀板2位于两个下弦杆之间，下弦杆用于连接钢缀板2和钢腹杆3。
62.上弦钢板4的上侧面焊接有剪力连接件6，且通过剪力连接件6与钢筋混凝土顶板7的下侧面贴合且固定连接，且为了实现较好的连接，需要保证贴合的紧密，且剪力连接件6为pbl剪力键、圆柱头焊钉和型钢连接件中的一种或多种。
63.钢桁片连接在下弦杆和上弦钢板4之间，且与上弦钢板4和下弦杆固定连接；钢桁片的桁式采用普拉特型[pratt]、华伦型[warren]或带竖杆的华伦型[warrenwithverticals]，本发明中给出的是普拉特型[pratt]桁式。
[0064]
且，为了增加下弦杆、钢缀板2之间的连接稳定性，两个下弦杆之间设置有多个加劲肋5，多个加劲肋5均与两个下弦杆和钢缀板2固定连接。
[0065]
加劲肋5的数量为多个，本领域技术人员可根据小箱梁的受力情况进行布置。
[0066]
实施例三
[0067]
为了使小箱梁的两端可以较好的与桥梁支座连接，在钢桁架与桥梁支座之间设置有基座8，基座8的下侧面与桥梁支座连接。
[0068]
为了使基座8可以有效的对钢桁架进行固定，设定下弦杆的下水平切线所在的平面位于钢缀板2的下方，即如图2所示，可以在基座8的上侧面设置有与下弦杆适配的弧形槽，通过将下弦杆的下半部分放置在弧形槽内，实现定位。
[0069]
实施例四
[0070]
如图3所示，本实施例提供一种预制拼装式组合梁桥，包含多个如实施例一至实施例三中的一种预制钢桁混凝土小箱梁；
[0071]
多片小箱梁横向并联设置，且相邻的两个小箱梁通过并联组件固定连接，小箱梁
的中轴线沿组合梁桥的纵向设置。
[0072]
通过控制小箱梁的数量，可以对组合桥梁的桥面宽度进行控制，并且直接将小箱梁的两端通过桥梁支座置于桥梁下部构造上，可以实现较长的组合梁桥的纵向拼接。
[0073]
如图4所示，在本实施例中，通过并联组件将多个小箱梁连接呈一个整体。
[0074]
在将多个小箱梁连接成一个整体后，需要将钢筋混凝土顶板7的上侧面铺装混凝土整平层后，再铺装路面，因此针对实施例一中的钢筋混凝土顶板7，一般情况下钢筋混凝土顶板7水平设置，但是如果修建的桥梁横坡较大时，钢筋混凝土顶板7也可做成一定的横坡以适应桥梁的横坡。
[0075]
并联组件包括顶板混凝土湿接缝11和横联组件。
[0076]
顶板混凝土湿接缝11设置在两个相邻的钢筋混凝土顶板7之间，且连接两个相邻的钢筋混凝土顶板7，用于与钢筋混凝土顶板7的上侧面平齐并构成连接桥面铺装的顶面。
[0077]
横联组件设置在相邻的两个钢桁架之间，且与钢桁架和钢筋混凝土顶板7固定连接。横联组件的数量为多个，且多个横联组件之间的连线沿组合梁桥的纵向设置。且间隔设置的横联组件的两端分别与相邻的两个小箱梁固定连接，通过横联组件实现相邻的两个小箱梁的固定连接。
[0078]
如图4所示，横联组件包括横联水平杆9和横联斜杆10。
[0079]
横联水平杆9水平设置，且横联水平杆9的两端分别与相邻的两个钢桁片的下边固定连接；为了连接稳定性，可以设置为横联水平杆9在桥梁横向的位置与与加劲肋5的轴线位于同一直线上。
[0080]
横联斜杆10倾斜设置，两个横联斜杆10的上端分别与相邻的两个钢筋混凝土顶板7的下侧面固定连接，两个横联斜杆10的下端均与横联水平杆9的中部固定连接。两个横联斜杆10构成v型结构，便于稳定横梁水平杆和钢筋混凝土顶板7之间的连接，从而能够增加某一个小箱梁的钢筋混凝土顶板7与相邻的小箱梁的钢缀板2之间的连接稳定性。
[0081]
上述为横联组件的一个具体结构，在实际使用中能够把多个小箱梁可靠的连接成整体的横联结构都是有效的，桁式和梁式结构都是本领域技术人员可以根据实际情况进行选择的。
[0082]
钢桁架的下弦杆、钢腹杆3、横联水平杆9和横联斜杆10均可以采用圆钢管、方钢管、工字型钢、h型钢和焊接箱形杆件等不同截面型式。
[0083]
实施例四
[0084]
本实施例提供上述实施例的预制和安装方法。
[0085]
一种预制拼装式组合梁桥的实施主要包括设计和施工两部分。
[0086]
设计系按这种桥型的构思，根据建桥条件，道路等级和技术标准，拟定桥跨布置和各部分的主要尺寸，根据我国现行桥梁设计规范规程进行设计和验算，以满足结构安全和使用功能的要求。
[0087]
单片梁预制：在工厂或制梁场进行预制，其主要预制工序为：准备小箱梁预制的设备、胎架、台座、支架、模板
→
加工制作钢桁架各个钢构件
→
在台座和支架组拼支架[胎架]上将钢构件拼接安装成钢桁架并固定
→
安装钢筋混凝土顶板7支架和模板
→
安装顶板钢筋
→
浇筑顶板混凝土
→
混凝土养护
→
钢结构涂装
→
完成钢桁混凝土小箱梁的预制
→
将预制完成的小箱梁移到存梁区或运输到桥梁现场待安装。
[0088]
现场架设安装：将各跨桥所需的预制小箱梁运输到桥梁工地
→
用架桥机或吊车按设计位置和顺序将各片小箱梁架设在桥梁支座上
→
进行各跨内小箱梁之间的横向连接及桥面接缝施工，形成各跨桥梁整体
→
进行桥跨之间的结构连续施工或桥面连续施工
→
进行桥梁附属结构和桥面铺装施工
→
完成设计范围内的预制拼装式钢桁混凝土组合小箱梁桥上部结构施工。
[0089]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0090]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0091]
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。