專利名稱：一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁及其施工方法，屬于土木建筑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼一混凝土組合梁橋通過連接件保證鋼梁和混凝土板的整體共同受力，可充分發(fā)揮鋼與混凝土材料的優(yōu)勢，近年來得到了迅猛發(fā)展。由鋼管桁梁和混凝土板組合形成的鋼管組合桁梁是一種比較合理的組合梁橋結(jié)構(gòu)，其充分利用了圓鋼管構(gòu)件回轉(zhuǎn)半徑大、抗扭性能好、加工方便和防腐性能高等優(yōu)點，同時又可在不增加成本的前提下通過調(diào)整鋼管桁梁的高度獲取所需的結(jié)構(gòu)抗彎剛度。鋼管組合桁梁目前已廣泛應(yīng)用于連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、斜拉橋和懸索橋等橋型中。鋼管組合桁梁有一個比較突出的問題主、支管相交的節(jié)點區(qū)是其薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)承載力往往由局部節(jié)點破壞控制，致使鋼管組合桁梁的預(yù)期整體性能無法充分發(fā)揮。為此，可通過在下弦鋼管內(nèi)填充混凝土來提高節(jié)點區(qū)局部剛度和強度，保證節(jié)點區(qū)的局部破壞不早于整體破壞發(fā)生，并由此形成了另一種組合梁橋結(jié)構(gòu)——鋼管混凝土組合桁梁。然而，雖然鋼管混凝土組合桁梁可進一步提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和承載力，但是當桁梁跨度較大時，在結(jié)構(gòu)自重及車輛荷載的共同作用下，桁梁將產(chǎn)生較大的變形，無法滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有鋼管混凝土組合桁梁在大跨橋梁中應(yīng)用的缺陷作出改進，SP本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種變形小的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁及其施工方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，包括鋼管桁梁和混凝土橋面板，所述鋼管桁梁頂部與混凝土橋面板底部相連接，所述鋼管桁梁由兩根平行的上弦鋼管、一根下弦鋼管以及復(fù)數(shù)根對稱連接上弦鋼管和下弦鋼管的鋼腹桿組成，所述下弦鋼管內(nèi)填充有混凝土，所述下弦鋼管內(nèi)鋪設(shè)有施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋。進一步的，所述下弦鋼管直徑D為鋼腹桿的2 3倍，所述預(yù)應(yīng)力筋采用后張法張拉，所述預(yù)應(yīng)力筋中軸線位于下弦鋼管中軸線下方并且間距為e，e取值于D/61/3之間。進一步的，所述混凝土橋面板包覆上弦鋼管，所述上弦鋼管內(nèi)填充有混凝土。進一步的，所述鋼腹桿為空鋼管或內(nèi)部填充有混凝土的鋼管。進一步的，所述鋼腹桿頂部設(shè)置有方便其與上弦鋼管相連接的連接板。進一步的，所述下弦鋼管由兩根平行且相互連接的細鋼管替代，所述鋼腹桿連接位于同一側(cè)的上弦鋼管和細鋼管。同時，本發(fā)明還提供一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，按以下步驟進行(1)采用分段焊接制作下弦鋼管，先按照設(shè)計好的位置在下弦鋼管內(nèi)放置和固定預(yù)應(yīng)力筋，然后在下弦鋼管內(nèi)填充混凝土，當混凝土強度達到75%時，再張拉預(yù)應(yīng)力筋以對下弦鋼管施加預(yù)應(yīng)力；(2)調(diào)整好下弦鋼管位置，清理下弦鋼管焊接部位，將鋼腹桿焊接于下弦鋼管上；(3)將上弦鋼管焊接于鋼腹桿上，上弦鋼管與鋼腹桿、下弦鋼管形成作為骨架的鋼管桁梁；(4)在鋼管桁梁頂部搭設(shè)橋面板模板，澆筑混凝土形成混凝土橋面板。進一步的，在步驟(I)中，所述預(yù)應(yīng)力筋中軸線位于下弦鋼管中軸線下方并且間距為e，e取值于D/61/3之間，其中D為下弦鋼管直徑。進一步的，在步驟(2)中，所述下弦鋼管直徑D為鋼腹桿的2 3倍，所述鋼腹桿為空鋼管，當剪力較大時在空鋼管內(nèi)填充混凝土。進一步的，在步驟(2)中，所述下弦鋼管由兩根平行且相互連接的細鋼管替代，將相應(yīng)的鋼腹桿焊接在與上弦鋼管同側(cè)的細鋼管上。進一步的，在步驟(3)中，當鋼腹桿管徑大于上弦鋼管管徑時，所述鋼腹桿頂部設(shè)置有方便其與上弦鋼管相連接的連接板。進一步的，在步驟(4)中，所述混凝土橋面板包覆上弦鋼管，所述上弦鋼管內(nèi)填充有混凝土。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果通過對鋼管混凝土下弦鋼管施加預(yù)應(yīng)力，可在減輕結(jié)構(gòu)自重的前提下提高鋼管混凝土組合桁梁的整體剛度，減小鋼管混凝土組合桁梁在結(jié)構(gòu)自重和車輛荷載下的變形，同時也可避免鋼腹桿與下弦鋼管焊接處因變形過大而開裂，下弦鋼管施加預(yù)應(yīng)力后可使鋼管混凝土組合桁梁應(yīng)用于更大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)中。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


圖1為本發(fā)明實施例的橫橋向斷面圖。圖2是圖1中A-A處的一種剖視圖。圖3是圖1中A-A處的另一種剖視圖。圖中1_下弦鋼管，2-鋼腹桿，3-上弦鋼管，4-預(yù)應(yīng)力筋，5-混凝土橋面板，6_連接板，7-混凝土。
具體實施例方式如圖廣3所示，一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，包括鋼管桁梁和混凝土橋面板5，所述鋼管桁梁頂部與混凝土橋面板5底部相連接，所述鋼管桁梁由兩根平行的上弦鋼管
3、一根下弦鋼管I以及復(fù)數(shù)根對稱連接上弦鋼管3和下弦鋼管I的鋼腹桿2組成，所述下弦鋼管I內(nèi)填充有混凝土 7，所述下弦鋼管I內(nèi)鋪設(shè)有施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋4。其中，由圖1的橫橋向斷面圖可知，在同一橫斷面上的兩根鋼腹桿2關(guān)于下弦鋼管I中軸線對稱；由圖2和圖3的順橋向斷面圖可知，順橋向上的復(fù)數(shù)根鋼腹桿2均勻分布于上弦鋼管3和下弦鋼管I之間，例如以W形或N形分布，當然還可以是以其他形式分布。在本實施例中，所述下弦鋼管I直徑D為鋼腹桿2的2 3倍，所述預(yù)應(yīng)力筋4采用后張法張拉，所述預(yù)應(yīng)力筋4中軸線位于下弦鋼管I中軸線下方并且間距為e，e取值于DATD/3之間。所述混凝土橋面板5包覆作為受力骨架的上弦鋼管3，所述上弦鋼管3內(nèi)填充有混凝土 7。所述鋼腹桿2為鋼管，當剪力較大時可在其內(nèi)填充混凝土 7 ;當剪力不大時，可為空鋼管。當鋼腹桿2管徑大于上弦鋼管3管徑時，為了避免上弦鋼管3與鋼腹桿2連接處的焊接困難，所述鋼腹桿2頂部設(shè)置有方便其與上弦鋼管3相連接的連接板6。如圖f 2所示，一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，按以下步驟進行
(I)采用分段焊接制作下弦鋼管1，先按照設(shè)計好的位置在下弦鋼管I內(nèi)放置和固定預(yù)應(yīng)力筋4，然后在下弦鋼管I內(nèi)填充混凝土 7，當混凝土 7強度達到75%時，再張拉預(yù)應(yīng)力筋4以對下弦鋼管I施加預(yù)應(yīng)力，避免后期張拉對鋼腹桿2產(chǎn)生非平行鋼管的拉壓力，降低鋼腹桿2的初應(yīng)力；(2)調(diào)整好下弦鋼管I位置，清理下弦鋼管I焊接部位，將鋼腹桿2焊接于下弦鋼管I上；(3)將上弦鋼管3焊接于鋼腹桿2上，上弦鋼管3與鋼腹桿2、下弦鋼管I形成作為骨架的鋼管桁梁；(4)在鋼管桁梁頂部搭設(shè)橋面板模板，澆筑混凝土 7形成混凝土橋面板5。在步驟(I)中，所述預(yù)應(yīng)力筋4中軸線位于下弦鋼管I中軸線下方并且間距為e，e取值于D/61/3之間，其中D為下弦鋼管I直徑；在步驟(2)中，所述下弦鋼管I直徑D為鋼腹桿2的2 3倍，所述鋼腹桿2為空鋼管，當剪力較大時在空鋼管內(nèi)填充混凝土 7 ;在步驟(3)中，當鋼腹桿2管徑大于上弦鋼管3管徑時，為了避免上弦鋼管3與鋼腹桿2連接處的焊接困難，所述鋼腹桿2頂部設(shè)置有方便其與上弦鋼管3相連接的連接板6 ;在步驟(4)中，所述混凝土橋面板5包覆上弦鋼管3，所述上弦鋼管3內(nèi)填充有混凝土 7。特別需要說明的是，在實際應(yīng)用過程中，當橋面較寬時，可以安裝多個這種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，此時則將多根下弦鋼管I連接成一體，多根上弦鋼管3也可以連接成一體或者不連接成一體。所述下弦鋼管I可以由兩根平行且相互連接的細鋼管替代，此時鋼腹桿2則連接位于同一側(cè)的上弦鋼管3和細鋼管，焊接時將相應(yīng)的鋼腹桿2焊接在與上弦鋼管3同側(cè)的細鋼管上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，包括鋼管桁梁和混凝土橋面板，所述鋼管桁梁頂部與混凝土橋面板底部相連接，其特征在于所述鋼管桁梁由兩根平行的上弦鋼管、一根下弦鋼管以及復(fù)數(shù)根對稱連接上弦鋼管和下弦鋼管的鋼腹桿組成，所述下弦鋼管內(nèi)填充有混凝土，所述下弦鋼管內(nèi)鋪設(shè)有施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，其特征在于所述下弦鋼管直徑D為鋼腹桿的2 3倍，所述預(yù)應(yīng)力筋采用后張法張拉，所述預(yù)應(yīng)力筋中軸線位于下弦鋼管中軸線下方并且間距為e，e取值于D/61/3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，其特征在于所述混凝土橋面板包覆上弦鋼管，所述上弦鋼管內(nèi)填充有混凝土，所述鋼腹桿為空鋼管或內(nèi)部填充有混凝土的鋼管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，其特征在于所述鋼腹桿頂部設(shè)置有方便其與上弦鋼管相連接的連接板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，其特征在于所述下弦鋼管由兩根平行且相互連接的細鋼管替代，所述鋼腹桿連接位于同一側(cè)的上弦鋼管和細鋼管。
6.一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，其特征在于，按以下步驟進行(1)采用分段焊接制作下弦鋼管，先按照設(shè)計好的位置在下弦鋼管內(nèi)放置和固定預(yù)應(yīng)力筋，然后在下弦鋼管內(nèi)填充混凝土，當混凝土強度達到75%時，再張拉預(yù)應(yīng)力筋以對下弦鋼管施加預(yù)應(yīng)力；(2)調(diào)整好下弦鋼管位置，清理下弦鋼管焊接部位，將鋼腹桿焊接于下弦鋼管上；(3)將上弦鋼管焊接于鋼腹桿上，上弦鋼管與鋼腹桿、下弦鋼管形成作為骨架的鋼管桁梁；(4)在鋼管桁梁頂部搭設(shè)橋面板模板，澆筑混凝土形成混凝土橋面板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，其特征在于在步驟(I)中，所述預(yù)應(yīng)力筋中軸線位于下弦鋼管中軸線下方并且間距為e，e取值于D/6 D/3之間，其中D為下弦鋼管直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，其特征在于在步驟(2)中，所述下弦鋼管直徑D為鋼腹桿的2 3倍，所述鋼腹桿為空鋼管，當剪力較大時在空鋼管內(nèi)填充混凝土 ；在步驟(4)中，所述混凝土橋面板包覆上弦鋼管，所述上弦鋼管內(nèi)填充有混凝土。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，其特征在于在步驟(3)中，當鋼腹桿管徑大于上弦鋼管管徑時，所述鋼腹桿頂部設(shè)置有方便其與上弦鋼管相連接的連接板。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法，其特征在于在步驟(2)中，所述下弦鋼管由兩根平行且相互連接的細鋼管替代，將相應(yīng)的鋼腹桿焊接在與上弦鋼管同側(cè)的細鋼管上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁，包括鋼管桁梁和混凝土橋面板，所述鋼管桁梁頂部與混凝土橋面板底部相連接，所述鋼管桁梁由兩根平行的上弦鋼管、一根下弦鋼管以及復(fù)數(shù)根對稱連接上弦鋼管和下弦鋼管的鋼腹桿組成，所述下弦鋼管內(nèi)填充有混凝土，所述下弦鋼管內(nèi)鋪設(shè)有施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋。本發(fā)明還涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合桁梁的施工方法。本發(fā)明通過對鋼管混凝土下弦鋼管施加預(yù)應(yīng)力，可在減輕結(jié)構(gòu)自重的前提下提高鋼管混凝土組合桁梁的整體剛度，減小鋼管混凝土組合桁梁在結(jié)構(gòu)自重和車輛荷載下的變形，同時也可避免鋼腹桿與下弦鋼管焊接處因變形過大而開裂，下弦鋼管施加預(yù)應(yīng)力后可使鋼管混凝土組合桁梁應(yīng)用于更大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)中。
文檔編號E01D6/00GK103061243SQ201310035618
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者韋建剛, 陳寶春, 吳慶雄 申請人:福州大學