專利名稱：一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系，特別涉及組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系中的組合梁、混凝土梁、組合梁-混凝土梁結(jié)合段的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
斜拉橋作為一種拉索體系，受力合理、施工便捷，相比梁式橋、拱橋，斜拉橋具有更大的跨越能力。由于斜拉橋拉索的自錨特性，不需要像懸索橋那樣巨大主纜錨碇，因此相比懸索橋具有更好的經(jīng)濟性，加之斜拉橋有良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟指標(biāo)，已成為大跨度橋梁最主要橋型之一，在跨徑100 800m的范圍內(nèi)占據(jù)著優(yōu)勢，在跨徑800 IlOOm特大跨徑橋梁角逐競爭中，斜拉橋也扮演著重要角色，因此斜拉橋體系在跨越結(jié)構(gòu)適用性上具有較強的競爭優(yōu)勢。目前，斜拉橋體系按主梁材料不同可以劃分為鋼梁斜拉橋、混凝土梁斜拉橋、組合梁斜拉橋及鋼梁-混凝土梁混合梁斜拉橋。鋼梁斜拉橋具有跨越能力強，施工周期短，造價高等特點，一般適用于較大跨徑的斜拉橋。混凝土梁斜拉橋具有造價低、剛度大撓度小、抗風(fēng)性能好等優(yōu)點，其跨越能力不如鋼梁斜拉橋，施工速度也較鋼梁斜拉橋慢。組合梁斜拉橋組合梁是指在鋼梁頂面用混凝土橋面板代替正交異性鋼橋面板， 鋼梁與混凝土橋面板通過剪力栓釘聯(lián)接為一體共同受力的梁結(jié)構(gòu)。它除具有與鋼梁共同的優(yōu)缺點外，還能降低用鋼量指標(biāo)，且其剛度、抗風(fēng)穩(wěn)定性優(yōu)于鋼梁。鋼梁-混凝土梁混合梁斜拉橋是指主跨全部或部分采用鋼梁，邊跨采用混凝土梁的一種斜拉橋體系。該種斜拉橋體系適用于邊跨與主跨比值較小的情況。迄今，我國已經(jīng)建成的斜拉橋中，還沒有組合梁-混凝土梁混合斜拉橋，所謂組合梁-混凝土梁混合斜拉橋是指，斜拉橋體系中的主梁由組合梁和混凝土梁兩種主梁縱橋向通過組合梁-混凝土梁結(jié)合段聯(lián)接在一起的混合斜拉橋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在原有的斜拉橋體系種類基礎(chǔ)上，提供一種使結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、 維護更趨合理，在結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)具有較強的綜合經(jīng)濟指標(biāo)的一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系，它主要包括組合梁、混凝土梁、 組合梁-混凝土梁結(jié)合段、橋墩、橋塔，斜拉索和墩臺，所述的組合梁與混凝土梁沿縱向通過組合梁-混凝土梁結(jié)合段聯(lián)接在一起構(gòu)成斜拉橋的混合主梁，所述的混合主梁的梁端分別架設(shè)在設(shè)置于斜拉橋起終點的墩臺上，所述的混合主梁梁身架設(shè)在橋墩上，所述的橋墩與橋塔聯(lián)接，橋塔沿縱橋向兩側(cè)分別設(shè)置有斜拉索，一側(cè)的斜拉索與混合主梁的組合梁聯(lián)接并且另一側(cè)的斜拉索與混合主梁的混凝土梁聯(lián)接，所述的組合梁為在鋼梁頂面用混凝土橋面板代替正交異性鋼橋面板，鋼梁與混凝土橋面板通過剪力栓釘聯(lián)接為一體共同受力的梁結(jié)構(gòu)，所述的組合梁-混凝土梁結(jié)合段包括閉合隔艙以及自組合梁向混凝土梁方向依次間隔焊接在組合梁內(nèi)的橫隔板和承壓板，在所述的橫隔板和承壓板上均開有人孔，所述的閉合隔艙一端為開口端并且在其另一端設(shè)置有封堵板，所述閉合隔艙的開口端與承壓板側(cè)壁固定聯(lián)接并且在承壓板另一側(cè)延伸至橫隔板，所述的封堵板以及延伸過封堵板的閉合隔艙與混凝土梁相連，在所述的閉合隔艙和封堵板周圍均澆筑有填充混凝土，其中位于閉合隔艙頂面的填充混凝土內(nèi)設(shè)置有貫通組合梁與混凝土梁的預(yù)應(yīng)力鋼束，位于閉合隔艙底面的填充混凝土內(nèi)設(shè)置有錨固在承壓板上的精軋螺紋鋼筋并且其另一端錨固在混凝土梁體內(nèi)，位于閉合隔艙側(cè)面的填充混凝土內(nèi)設(shè)置有一端錨固于承壓板并且其另一端錨固在混凝土梁體內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束，所述橫隔板、承壓板、閉合隔艙以及封堵板與填充混凝土或混凝土梁的接觸面上均連接有剪力栓釘，在橫隔板的組合梁側(cè)垂直焊接有多個η型加勁肋，所述的多個η型加勁肋底部與組合梁底板焊接，組合梁底板及組合梁左側(cè)外腹板延伸過封堵板一段長度并包在混凝土梁外表面上，組合梁右側(cè)外腹板延伸過封堵板一段長度并插入混凝土梁內(nèi)，在組合梁右側(cè)外腹板與混凝土梁相接位置設(shè)置有與組合梁右側(cè)外腹板垂直并且外包于混凝土梁梁端橫斷面上的外包鋼板，在所述的組合梁底板、組合梁左側(cè)外腹板、組合梁右側(cè)外腹板以及外包鋼板與填充混凝土或混凝土梁的接觸面上均聯(lián)接有剪力栓釘。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋，具有較強的適用性，斜拉橋邊跨與主跨比值較小時，若采用單一的主梁，橋塔兩側(cè)主梁自重不宜平衡，需要加大橋塔斷面尺寸來抵抗橋塔兩側(cè)相差較大索拉力，造成材料的浪費。組合梁-混凝土梁混合斜拉橋，主跨跨徑大，采用自重較小的組合梁，邊跨跨徑小，采用自重較大的混凝土梁，有利于斜拉橋體系的自平衡；(2)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋，工程造價更加經(jīng)濟合理，該體系基本具有鋼梁-混凝土梁混合梁斜拉橋的技術(shù)特點，同樣適用于邊跨與主跨比值較小的跨徑組合情況，主跨由組合梁代替鋼梁，充分利用了鋼材良好的抗拉性能和鋼筋混凝土較好的抗壓性能，能夠節(jié)省鋼材用量，節(jié)約工程造價；(3)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋，主梁采用組合梁和混凝土梁，這兩種主梁均具有較大的抗彎剛度、抗扭剛度，受力性能較好；(4)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋，組合梁的鋼箱梁和混凝土橋面板均可在工廠預(yù)制，提高了結(jié)構(gòu)的施工精確度，工程質(zhì)量得以保證，主體結(jié)構(gòu)工廠預(yù)制，不受氣候制約，工期得以保證；(5)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋的出現(xiàn)，豐富了斜拉橋結(jié)構(gòu)體系種類， 細(xì)分了斜拉橋結(jié)構(gòu)體系的適用范圍，使不同斜拉橋體系的針對性更強；(6)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋中，組合梁-混凝土梁結(jié)合段的閉合隔艙斷面尺寸的變化，橫隔板斷面上焊接的變高度η型加勁肋，可使兩種材料的主梁剛度平順過渡，解決了因剛度不同對結(jié)構(gòu)受力、變形產(chǎn)生突變的影響；(7)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋中，組合梁-混凝土梁結(jié)合段的組合梁混凝土橋面板與混凝土梁采用同種標(biāo)號的混凝土同期澆筑，以及沿軸向貫穿于所述結(jié)合段設(shè)置有鋼束和/或精軋螺紋鋼筋，可使兩種梁有效的結(jié)合在一起，抵抗活載產(chǎn)生的主梁撓度，提高行車舒適性； (8)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋中，組合梁-混凝土梁結(jié)合段內(nèi)設(shè)置的剪力栓釘，以及外包于混凝土梁側(cè)面、底面、斷面上的外包鋼板，使結(jié)合段處混凝土防裂能力得到提高，使結(jié)構(gòu)的可靠性、抗疲勞性和耐久性顯著增強，使結(jié)構(gòu)更具合理性。
(9)本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋中，組合梁-混凝土梁結(jié)合段內(nèi)在承壓板至橫隔板之間的閉合隔艙外側(cè)澆筑填充混凝土，在更有效的滿足剛度過渡的基礎(chǔ)上，能夠避免錨固于承壓板端部鋼束、鋼筋錨頭由于外露而引起的銹蝕，提高結(jié)構(gòu)在全壽命周期內(nèi)的耐久性。綜上，組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系，結(jié)構(gòu)形式新穎先進，施工方案切實可行，工程造價經(jīng)濟合理，彌補了以往單一主梁型式斜拉橋體系存在的缺點，從組合梁斜拉橋與混凝土梁斜拉橋中找到共同結(jié)合點，使結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、維護更趨合理，并在結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)具有較強的綜合經(jīng)濟指標(biāo)，未來必將成為中國橋梁建設(shè)結(jié)構(gòu)選型中的重要組成部分。


圖1是本發(fā)明的一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系的立面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的斜拉橋體系中A-A部位斷面示意圖；圖3是圖1所示的斜拉橋體系中B-B部位斷面示意圖；圖4是圖1所示的斜拉橋體系中C-C部位斷面示意圖；圖5是圖1所示的斜拉橋體系中結(jié)合段的立面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示的結(jié)合段的1-1部位斷面示意圖；圖7是圖5所示的結(jié)合段的2-2部位斷面示意圖；圖8是圖5所示的結(jié)合段的3-3部位斷面示意圖；圖9是圖5所示的結(jié)合段的4-4部位斷面示意圖；圖10是圖5所示的結(jié)合段的5-5部位斷面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。如附圖所示本發(fā)明的一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系，它主要包括組合梁 1、混凝土梁2、組合梁-混凝土梁結(jié)合段13、橋墩21、橋塔22、斜拉索23、墩臺M等構(gòu)件。 所述的組合梁1和混凝土梁2沿縱向通過組合梁-混凝土梁結(jié)合段13聯(lián)接在一起構(gòu)成斜拉橋的混合主梁25。所述的混合主梁25的梁端分別架設(shè)在設(shè)置于斜拉橋起終點的墩臺M 上，所述的混合主梁25梁身架設(shè)在橋墩21上，所述的橋墩21與橋塔22聯(lián)接，橋塔22沿縱橋向兩側(cè)分別設(shè)置斜拉索23，一側(cè)的斜拉索23與混合主梁25的組合梁1聯(lián)接，另一側(cè)的斜拉索23與混合主梁25的混凝土梁2聯(lián)接。圖中沈是結(jié)構(gòu)中心線。所述的組合梁1是指在鋼梁頂面用混凝土橋面板代替正交異性鋼橋面板，鋼梁與混凝土橋面板通過剪力栓釘聯(lián)接為一體共同受力的梁結(jié)構(gòu)。其斷面形式可以采用單箱或分離式雙箱形式，每個箱可根據(jù)情況采用單室或多室形式。本實例中組合梁采用的是分離式雙箱，每箱三室的斷面形式，雙箱之間通過橫梁聯(lián)接。所述的混凝土梁2為現(xiàn)有的常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用鋼筋混凝土箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，本實例中采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。所述的組合梁-混凝土梁結(jié)合段13是指，組合梁與混凝土梁之間互相連接的一段范圍內(nèi)的梁結(jié)構(gòu)(長度一般約4m)。它包括閉合隔艙3以及自組合梁1向混凝土梁2方向依次間隔焊接在組合梁內(nèi)的橫隔板4和承壓板5，在所述的橫隔板4和承壓板5上均開有人孔14，所述的閉合隔艙3 —端為開口端，另一端設(shè)置封堵板6，所述閉合隔艙3的開口端與承壓板5側(cè)壁固定聯(lián)接并且在承壓板5另一側(cè)延伸至橫隔板4，所述的封堵板6以及延伸過封堵板6的閉合隔艙3與混凝土梁2相連，延伸過封堵板6的閉合隔艙3長度優(yōu)選的為0. 4 0. 6m,在所述的閉合隔艙3和封堵板6周圍均澆筑有填充混凝土 8，其中位于閉合隔艙3頂面的填充混凝土 8內(nèi)設(shè)置貫通組合梁1與混凝土梁2的預(yù)應(yīng)力鋼束9，位于閉合隔艙3底面的填充混凝土 8內(nèi)設(shè)置錨固在承壓板5上的精軋螺紋鋼筋10 (圖1中的15為精軋螺紋鋼筋10的錨頭處)。精軋螺紋鋼筋10在施工過程中另一端錨固在混凝土梁2體內(nèi)。位于閉合隔艙3側(cè)面的填充混凝土 8內(nèi)設(shè)置錨固于承壓板5的預(yù)應(yīng)力鋼束9，預(yù)應(yīng)力鋼束另一端在施工過程中錨固在混凝土梁2體內(nèi)。在所述橫隔板4、承壓板5、閉合隔艙3以及封堵板6與填充混凝土或混凝土梁的接觸面上均連接有剪力栓釘7，橫隔板4的組合梁2側(cè)垂直焊接多個π型加勁肋12，π型加勁肋12底部與組合梁底板17焊接，組合梁底板17及組合梁左側(cè)外腹板 18延伸過封堵板6 —段長度并包在混凝土梁2外表面上，組合梁右側(cè)外腹板19及閉合隔艙 3延伸過封堵板6 —段長度并插入混凝土梁2內(nèi)，在組合梁右側(cè)外腹板19與混凝土梁2相接位置設(shè)置有與組合梁右側(cè)外腹板19垂直，并且外包于混凝土梁梁端20橫斷面上的外包鋼板11，在所述的組合梁底板17、組合梁左側(cè)外腹板18、組合梁右側(cè)外腹板19以及外包鋼板11與填充混凝土或混凝土梁的接觸面上均聯(lián)接有剪力栓釘7。優(yōu)選的組合梁右側(cè)外腹板 19延伸過封堵板6插入混凝土梁2的長度為0. 4-0. 6m，優(yōu)選的組合梁底板17、組合梁左側(cè)外腹板18延伸過封堵板0. 4 0. 6m并外包于混凝土梁2外壁上。本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系中的橋墩21采用變寬的重力式橋墩， 橋塔22采用天鵝型橋塔，斜拉索23采用鍍鋅鋼絲，墩臺M采用U型橋臺。橋墩21、橋塔 22、墩臺M可根據(jù)工程需要采取其它的結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明的組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系中，組合梁-混凝土梁結(jié)合段13的填充混凝土 8應(yīng)與組合梁混凝土橋面板16、混凝土梁2同期澆筑。優(yōu)選的所述的混凝土梁2為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，這樣即可以通過預(yù)應(yīng)力鋼束的束形變化，來調(diào)整預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的受力性能，又可以提高結(jié)構(gòu)的耐久性。優(yōu)選的所述的閉合隔艙3的斷面可以為矩形，這樣便于鋼板加工以及填充混凝土 8澆筑和振搗密實。優(yōu)選的閉合隔艙3斷面尺寸自組合梁1向混凝土梁2方向逐漸變小；這樣可以保證組合梁與混凝土梁銜接段剛度的平順過渡，有利于流暢的傳遞各種荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。
權(quán)利要求
1.一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系，其特征在于它主要包括組合梁、混凝土梁、組合梁-混凝土梁結(jié)合段、橋墩、橋塔，斜拉索和墩臺，所述的組合梁與混凝土梁沿縱向通過組合梁-混凝土梁結(jié)合段聯(lián)接在一起構(gòu)成斜拉橋的混合主梁，所述的混合主梁的梁端分別架設(shè)在設(shè)置于斜拉橋起終點的墩臺上，所述的混合主梁梁身架設(shè)在橋墩上，所述的橋墩與橋塔聯(lián)接，橋塔沿縱橋向兩側(cè)分別設(shè)置有斜拉索，一側(cè)的斜拉索與混合主梁的組合梁聯(lián)接并且另一側(cè)的斜拉索與混合主梁的混凝土梁聯(lián)接，所述的組合梁為在鋼梁頂面用混凝土橋面板代替正交異性鋼橋面板，鋼梁與混凝土橋面板通過剪力栓釘聯(lián)接為一體共同受力的梁結(jié)構(gòu)，所述的組合梁-混凝土梁結(jié)合段包括閉合隔艙以及自組合梁向混凝土梁方向依次間隔焊接在組合梁內(nèi)的橫隔板和承壓板，在所述的橫隔板和承壓板上均開有人孔，所述的閉合隔艙一端為開口端并且在其另一端設(shè)置有封堵板，所述閉合隔艙的開口端與承壓板側(cè)壁固定聯(lián)接并且在承壓板另一側(cè)延伸至橫隔板，所述的封堵板以及延伸過封堵板的閉合隔艙與混凝土梁相連，在所述的閉合隔艙和封堵板周圍均澆筑有填充混凝土，其中位于閉合隔艙頂面的填充混凝土內(nèi)設(shè)置有貫通組合梁與混凝土梁的預(yù)應(yīng)力鋼束，位于閉合隔艙底面的填充混凝土內(nèi)設(shè)置有錨固在承壓板上的精軋螺紋鋼筋并且其另一端錨固在混凝土梁體內(nèi)，位于閉合隔艙側(cè)面的填充混凝土內(nèi)設(shè)置有一端錨固于承壓板并且其另一端錨固在混凝土梁體內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束，所述橫隔板、承壓板、閉合隔艙以及封堵板與填充混凝土或混凝土梁的接觸面上均連接有剪力栓釘，在橫隔板的組合梁側(cè)垂直焊接有多個η型加勁肋，所述的多個η型加勁肋底部與組合梁底板焊接，組合梁底板及組合梁左側(cè)外腹板延伸過封堵板一段長度并包在混凝土梁外表面上，組合梁右側(cè)外腹板延伸過封堵板一段長度并插入混凝土梁內(nèi)，在組合梁右側(cè)外腹板與混凝土梁相接位置設(shè)置有與組合梁右側(cè)外腹板垂直并且外包于混凝土梁梁端橫斷面上的外包鋼板，在所述的組合梁底板、組合梁左側(cè)外腹板、組合梁右側(cè)外腹板以及外包鋼板與填充混凝土或混凝土梁的接觸面上均聯(lián)接有剪力栓釘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合梁-混凝土梁結(jié)合段的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閉合隔艙斷面尺寸自組合梁向混凝土梁方向逐漸變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合梁-混凝土梁結(jié)合段的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閉合隔艙及組合梁右側(cè)外腹板延伸過封堵板插入混凝土梁的長度為0. 4-0. 6m，所述的組合梁底板、組合梁左側(cè)外腹板延伸過封堵板0. 4 0. 6m并外包于混凝土梁外壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合梁-混凝土梁結(jié)合段的結(jié)構(gòu)，在組合梁右側(cè)外腹板與混凝土梁相接位置設(shè)置有與組合梁右側(cè)外腹板垂直，并且外包于混凝土梁梁端橫斷面上的外包鋼板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合梁-混凝土梁混合斜拉橋體系，它主要包括組合梁、混凝土梁、組合梁-混凝土梁結(jié)合段，組合梁與混凝土梁沿縱向通過組合梁-混凝土梁結(jié)合段聯(lián)接在一起構(gòu)成斜拉橋的混合主梁，混合主梁的梁端分別架設(shè)在設(shè)置于斜拉橋起終點的墩臺上，混合主梁梁身架設(shè)在橋墩上，橋墩與橋塔聯(lián)接，橋塔沿縱橋向兩側(cè)分別設(shè)置有斜拉索，一側(cè)的斜拉索與混合主梁的組合梁聯(lián)接并且另一側(cè)的斜拉索與混合主梁的混凝土梁聯(lián)接，組合梁為在鋼梁頂面采用混凝土橋面板，鋼梁與混凝土橋面板通過剪力栓釘聯(lián)接為一體共同受力的梁結(jié)構(gòu)。采用本體系主跨跨徑大，采用自重較小的組合梁，邊跨跨徑小，采用自重較大的混凝土梁，有利于斜拉橋體系的自平衡。
文檔編號E01D11/04GK102296526SQ20111020334
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者劉旭鍇, 姜鋒, 孫東利, 曹景, 李偉, 杜鵬, 田川, 胡江, 謝斌, 陳宏 , 駱春雨 申請人:天津市市政工程設(shè)計研究院