钢箱-砼组合箱板拱结构及其施工方法

文档序号:2285563
专利名称:钢箱-砼组合箱板拱结构及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑结构和桥梁道路工程领域,特别涉及一种钢箱-砼组合箱板 拱结构及其施工方法。
背景技术
混凝土拱桥以其造型优美、造价低廉,跨越力强、经济实用得到人们的青 睐,成为我国最常用的桥型之一。常见的拱桥包括主拱及设置主拱上的立柱、 桥道板等拱上建筑,主拱是拱桥的主要承重结构。拱桥避免了高墩、高塔的修 建,节约了下部结构的建设费用,且其建筑材料以混凝土和普通钢材等单价较 低的材料为主;施工质量好的混凝土拱桥还具有经久耐用、后期养护费低的优 势;拱桥的力学特点是将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力,使拱的弯距大 大减小,拱主要承受压力,不需要象其它桥梁一样要考虑受拉和受弯等情况, 可充分发挥材料抗压性能;具有较大的跨越能力;在适宜地形地质条件下,混 凝土拱桥与其他桥型相比,具有明显的经济和技术优势。
但是,混凝土拱桥存在施工场地及设备要求高、施工工艺复杂、工期长、 安全性差的缺点;通常采用的分节段预制吊装连接形成的混凝土拱还存在结构 纵横接缝多,易导致结构实际状态与设计理想状态存在明显偏差,混凝土拱桥 抗震性能差的问题;而单纯的采用钢结构拱桥,则钢材用量显著增加,导致造 价过高,且钢结构拱桥的刚度相对较低,使用荷载下结构变形较大,对200米 跨径以内的拱桥不具有综合的技术经济优势。
因此,需要一种同时兼有混凝土拱桥和钢拱桥优点并克服其缺点的钢一砼 组合拱桥,具有良好的强度和抗变形能力,能明显简化主拱施工工艺,降低对预制场地和吊运设备的要求,提高施工期结构和人员的安全度,减小工程风险, 縮短工期,具有显著的技术经济综合效益。

发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种钢箱-砼组合箱板拱结构及其施工方 法,具有良好的抗裂强度和抗变形能力,能明显简化主拱施工工艺,降低对预 制场地和吊运设备的要求,提高施工期结构和人员的安全度,减小工程风险, 縮短工期,具有显著的技术经济综合效益。
本发明的钢箱-砼组合箱板拱结构,包括平行设置的钢箱拱I和钢箱拱II ,
所述钢箱拱i的底板和钢箱拱n的底板之间沿纵向并列布置底部预制板,钢箱 拱i的顶板和钢箱拱n的顶板之间沿纵向并列布置顶部预制板,钢箱拱i的底 板和钢箱拱n的底板分别横向向内侧延伸,底部预制板两端分别担在钢箱拱i 和钢箱拱n底板的延伸部;所述顶部预制板两端和底部预制板两端与钢箱拱i 和钢箱拱n之间、相邻底部预制板之间以及相邻顶部预制板之间通过现浇砼形 成形成中间为砼箱结构的钢箱-砼组合箱板拱结构。
进一步,所述钢箱拱i和钢箱拱n内侧腹板外表面分别设置腹板加劲肋板, 所述腹板加劲肋板上纵向布置横向通孔,横向通孔内穿入砼箱结构的腹板箍筋, 在现浇砼后形成钢箱拱i和钢箱拱n与砼箱结构腹板联结的pbl剪力键;
进一步,钢箱拱i和钢箱拱n底板的延伸部与砼箱结构腹板内的箍筋底边 焊接;
进一步,在钢箱拱i和钢箱拱n的跨中区段的顶板上部分别现浇顶部砼,
所述顶部砼与顶部预制板通过现浇顶部砼联结为一体;
进一步,所述钢箱拱i和钢箱拱n顶板外表面分别设置顶板加劲肋板,所 述顶板加劲肋板上纵向布置横向通孔,横向通孔内穿入顶部砼箍筋,在现浇顶
部砼后形成钢箱拱I和钢箱拱II与顶部砼联结的pbl剪力键;进一步,钢箱拱I和钢箱拱II的拱脚区段顶板和底板钢板厚度大于跨中区 段顶板和底板钢板厚度。
本发明还公开了一种钢箱-砼组合箱板拱结构的施工方法,包括以下步骤
a. 预制钢箱拱I和钢箱拱II ,钢箱拱I和钢箱拱II的底板分别设置横向延 伸部,'在桥位现场进行钢箱拱I和钢箱拱II的安装合拢施工,安装施工时,钢
箱拱i和钢箱拱n的底板延伸部相对;
b. 沿拱纵向在钢箱拱I和钢箱拱II的底板延伸部上布置底部预制板,相邻 底部预制板之间以及底部预制板与钢箱之间的接缝通过现浇砼联结为一体,沿
钢箱拱i和钢箱拱n内侧腹板外表面现浇砼,形成砼箱结构腹板,并在现浇过
程中,使砼箱结构腹板与钢箱拱I和钢箱拱II内侧腹板联结为整体;
C.砼箱结构腹板达到设定强度后,沿拱纵向在砼箱结构腹板上布置砼箱结 构顶部预制板,相邻顶部预制板之间通过现浇混凝土联结为一体,将顶部预制
板两端与钢箱拱i和钢箱拱n腹板通过现浇混凝土联结为整体。
进一步,步骤b中,在现浇砼箱结构腹板前,在钢箱拱i和钢箱拱n内侧 腹板外表面分别设置腹板加劲肋板,所述腹板加劲肋板上纵向布置横向通孔, 横向通孔内穿入骨架钢筋兼作钢箱拱i和钢箱拱n腹板与砼箱结构腹板联结的
pbl剪力键;
进一步,步骤c中,在钢箱拱i和钢箱拱n的跨中区段的顶板上表面分别 现浇顶部砼,所述顶部砼与顶部预制板通过现浇砼联结为一体,浇筑前,钢箱 拱i和钢箱拱n顶板外表面分别设置顶板加劲肋板,顶板加劲肋板上纵向布置 横向通孔,横向通孔内穿入骨架钢筋兼作钢箱拱i和钢箱拱n顶板与顶部砼联 結的pbl剪力键;
进一步,步骤b中,在现浇砼箱结构腹板前,将砼箱结构腹板的箍筋底部 与钢箱拱i和钢箱拱n底板的延伸部焊接。
本发明的有益效果是本发明的钢箱-砼组合箱板拱结构,采用先制作安装 两并行钢箱拱及其横向联系,并以此为支撑布置砼箱结构底部预制板和顶部预制板,通过现浇砼使两侧钢箱与砼箱结构底部预制板和顶部预制板联结成为整 体的钢箱-砼组合箱板拱结构,由于采用空钢箱成拱,自重轻,设备简,易控制, 安全快捷,无开裂忧患,无需大型预制场地及吊运设备,有利于朝大跨径桥梁 结构发展;在已形成的钢箱拱空间结构上布置中箱砼预制底板和顶板,通过现 浇砼形成整体的钢箱-砼组合箱板拱结构,具有良好的强度和抗变形能力,克服 了现有技术中支架现浇混凝土拱箱、预制安装混凝土拱箱或劲性骨架拱外包混 凝土的施工复杂、设备要求高、风险大、工期长的弱点,具有很好的综合技术 和经济效益;对钢箱的加劲肋板开孔并穿入相应的钢筋兼作联结钢箱与砼的PBL 剪力键,不另增加因钢箱与砼结合所需的专用剪力键,既节省材料,又简化施 工,且联结性能可靠,具有较强的抵抗冲击、疲劳和反复荷载作用的能力。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明跨中区段横截面结构示意图2为图1I处放大图3为图1沿A向示意图4为本发明拱脚区段横截面结构示意图5为图4沿B向示意图6为本发明拱体结构示意图。
具体实施例方式
图1为本发明跨中区段横截面结构示意图,图2为图1 I处放大图,图3为 图1沿A向示意图,图4为本发明拱脚区段横截面结构示意图,图5为图4沿B 向示意图,图6为本发明拱体结构示意图,本实施例的钢箱-砼组合箱板拱结构 包括平行设置的钢箱拱I 1和钢箱拱I12,钢箱拱I 1的底板和钢箱拱I12的底板 之间沿纵向并列布置底部预制板3,钢箱拱I 1的顶板和钢箱拱I12的顶板之间沿纵向并列布置顶部预制板4,钢箱拱I 1的底板和钢箱拱H2的底板分别横向 向内侧延伸,底部预制板3两端伸出钢筋,并分别担在钢箱拱I 1和钢箱拱I12 底板的延伸部,进一步增加连接强度;顶部预制板4两端和底部预制板3两端 与钢箱拱I 1和钢箱拱I12之间、相邻底部预制板3之间以及相邻顶部预制板4 之间通过现浇砼形成形成中间为砼箱结构5的钢箱-砼组合箱板拱结构;
钢箱拱I 1和钢箱拱I12内侧腹板外表面分别设置腹板加劲肋板11和腹板 加劲肋板21,腹板加劲肋板11和腹板加劲肋板21上分别纵向布置横向通孔7, 横向通孔7内穿入穿入砼箱结构5的腹板箍筋,在现浇砼后形成钢箱拱I 1和钢 箱拱112与砼箱结构5腹板联结的PBL剪力键,使砼箱结构5两侧腹板分别与钢 箱拱I 1和钢箱拱I12刚性联结,加强钢箱拱I 1和钢箱拱I12和砼箱结构5的 联结刚度,增加拱的整体稳定性;
钢箱拱I 1和钢箱拱I12底板的延伸部与砼箱结构5的两侧腹板内的箍筋6 和箍筋61焊接,增加浇筑后构建的整体强度和刚度;
在钢箱拱I 1和钢箱拱I12的跨中区段的顶板上部分别现浇顶部砼12和顶 部砼22,顶部砼12和顶部砼22与顶部预制板4通过现浇砼联结为一体,由于 跨中区段顶板受压,现浇顶部砼后增加结构的整体受压性能,利于保证拱的整 体稳定性;钢箱拱I 1和钢箱拱I12顶板外表面分别设置顶板加劲肋板13和顶 板加劲肋板23,顶板加劲肋板13和顶板加劲肋板23上纵向布置横向通孔,穿 入顶部砼12和顶部砼22的箍筋,在现浇顶部砼12和顶部砼22后形成钢箱拱 I 1和钢箱拱I12顶板与顶部砼12和顶部砼22联结的PBL剪力键;
钢箱拱I 1和钢箱拱I12的底板和外侧腹板的内表面均设置加劲肋板,以加 强钢箱拱I 1和钢箱拱I12的刚度和强度;
由于钢箱拱I 1和钢箱拱I12顶板的拱脚区段承受负弯矩,因此本实施例中 钢箱拱I 1和钢箱拱I12的拱脚区段C钢板厚度大于跨中区段D钢板厚度;钢箱 拱I 1和钢箱拱I12的各区段钢板厚度可根据实际情况厚度均不相同。
钢箱-砼组合箱板拱结构的施工方法,包括以下步骤a. 预制钢箱拱I 1和钢箱拱I12,钢箱拱I 1和钢箱拱I12的底板分别设置横 向延伸部,在桥位现场进行钢箱拱I 1的安装合拢施工和钢箱拱I12的安装合拢
施工,安装施工时,钢箱拱I 1和钢箱拱II2的底板延伸部相对;钢箱拱I1和
钢箱拱I12内侧腹板外表面和顶板上表面设置加劲肋板,外侧腹板和底板内表面 设置加劲肋板;
b. 钢箱拱I 1和钢箱拱I12内侧腹板的外表面设置的加劲肋板为腹板加劲肋 板ll.和腹板加劲肋板21;沿拱纵向在钢箱拱I 1和钢箱拱I12的底板延伸部上 布置底部预制板3,底部预制板3两端伸出钢筋,相邻底部预制板3之间以及底 部预制板3与钢箱拱I 1和钢箱拱I12之间通过现浇混凝土联结为一体,在底部 预制板3两端沿钢箱拱I 1和钢箱拱I12内侧腹板外表面现浇砼,形成与钢箱拱 I 1和钢箱拱I12内侧腹板通过现浇连为整体的砼箱结构5腹板,在现浇砼箱结 构两侧腹板前,将砼箱结构5腹板箍筋与钢箱拱I 1和钢箱拱I12底板的延伸部 焊接;腹板加劲肋板11和腹板加劲肋板21上纵向布置横向通孔,横向通孔内 穿入骨架钢筋兼作钢箱拱I 1和钢箱拱I12腹板与砼箱结构5腹板联结的PBL剪 力键,.保证钢箱拱I 1和钢箱拱I12与砼箱结构5牢固联结;
c. 砼箱结构5腹板达到设定强度后,沿拱纵向在砼箱结构5腹板上布置顶 部预制板4,相邻顶部预制板4之间通过现浇砼联结为一体,将顶部预制板4两 端与钢箱拱I 1和钢箱拱I12腹板通过现浇砼联结为一体;钢箱拱I 1和钢箱拱 112跨中区段的顶板外表面设置的加劲肋板为顶板加劲肋板13和顶板加劲肋板 23,在钢箱拱I 1和钢箱拱I12的跨中区段的顶板上部分别现浇顶部砼12和顶 部砼22,顶板加劲肋板13和顶板加劲肋板23上纵向布置横向通孔,横向通孔 内穿入骨架钢筋兼作钢箱拱I 1和钢箱拱II2顶板与顶部砼12和顶部砼22联结 的PBL剪力键。
以上施工过程中,现浇混凝土过程中,均按常规方法布置骨架钢筋和箍筋。 最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1. 一种钢箱-砼组合箱板拱结构,其特征在于包括平行设置的钢箱拱I(1)和钢箱拱II(2),所述钢箱拱I(1)的底板和钢箱拱II(2)的底板之间沿纵向并列布置底部预制板(3),钢箱拱I(1)的顶板和钢箱拱II(2)的顶板之间沿纵向并列布置顶部预制板(4),钢箱拱I(1)的底板和钢箱拱II(2)的底板分别横向向内侧延伸,底部预制板(3)两端分别担在钢箱拱I(1)和钢箱拱II(2)底板的延伸部;所述顶部预制板(4)两端和底部预制板(3)两端与钢箱拱I(1)和钢箱拱II(2)之间、相邻底部预制板(3)之间以及相邻顶部预制板(4)之间通过现浇砼形成中间为砼箱结构(5)的钢箱-砼组合箱板拱结构。
2. 根据权利要求l所述的钢箱-砼组合箱板拱结构,其特征在于所述钢箱 拱I (1)和钢箱拱II (2)内侧腹板外表面分别设置腹板加劲肋板,所述腹板 加劲肋板上纵向布置横向通孔,横向通孔内穿入砼箱结构(5)的腹板箍筋,在 现浇砼后形成钢箱拱I (1)和钢箱拱II (2)与砼箱结构(5)腹板联结的PBL 剪力键。
3. 根据权利要求2所述的钢箱-砼组合箱板拱结构,其特征在于钢箱拱 I (1)和钢箱拱II (2)底板的延伸部与砼箱结构(5)腹板内的箍筋底边焊接。
4. 根据权利要求3所述的钢箱-砼组合箱板拱结构,其特征在于在钢箱 拱I (1)和钢箱拱II (2)的跨中区段的顶板上部分别现浇顶部砼,所述顶部 砼与顶部预制板(4)通过现浇顶部砼联结为一体。
5. 根据权利要求4所述的钢箱-砼组合箱板拱结构,其特征在于所述钢 箱拱I (1)和钢箱拱II (2)顶板外表面分别设置顶板加劲肋板,所述顶板加 劲肋板上纵向布置横向通孔,横向通孔内穿入顶部砼箍筋,在现浇顶部砼后形 成钢箱拱I (1)和钢箱拱II (2)与顶部砼联结的PBL剪力键。
6. 根据权利要求4所述的钢箱-砼组合箱板拱结构,其特征在于钢箱拱I (1)和钢箱拱II (2)的拱脚区段顶板和底板钢板厚度大于跨中区段顶板和 底板钢板厚度。
7. —种权利要求1所述的钢箱-砼组合箱板拱结构的施工方法,其特征在 于包括以下步骤a. 预制钢箱拱I和钢箱拱II ,钢箱拱I和钢箱拱II的底板分别设置横向延伸部,在桥位现场进行钢箱拱i和钢箱拱n的安装合拢施工,安装施工时,钢箱拱I和钢箱拱II的底板延伸部相对;b. 沿拱纵向在钢箱拱I和钢箱拱II的底板延伸部上布置底部预制板,相邻 底部预制板之间以及底部预制板与钢箱之间的接缝通过现浇砕联结为一体,沿 钢箱拱I和钢箱拱II内侧腹板外表面现浇砼,形成砼箱结构腹板,并在现浇过 程中,使砼箱结构腹板与钢箱拱I和钢箱拱II内侧腹板联结为整体;C.砼箱结构腹板达到设定强度后,沿拱纵向在砼箱结构腹板上布置砼箱结 构顶部预制板,相邻顶部预制板之间通过现浇混凝土联结为一体,将顶部预制 板两端与钢箱拱I和钢箱拱II腹板通过现浇混凝土联结为整体。
8. 根据权利要求7所述的钢箱-砼组合箱板拱结构的施工方法,其特征在于步骤b中,在现浇砼箱结构腹板前,在钢箱拱i和钢箱拱n内侧腹板外表面分别设置腹板加劲肋板,所述腹板加劲肋板上纵向布置横向通孔,横向通孔 内穿入骨架钢筋兼作钢箱拱I和钢箱拱II腹板与砼箱结构腹板联结的PBL剪力 键。
9. 根据权利要求8所述的钢箱-砼组合箱板拱结构的施工方法,其特征在于步骤C中,在钢箱拱I和钢箱拱II的跨中区段的顶板上表面分别现浇顶部 砼,所述顶部砼与顶部预制板通过现浇顶部砼联结为一体,浇筑前,钢箱拱I 和钢箱拱II顶板外表面分别设置顶板加劲肋板,顶板加劲肋板上纵向布置横向 通孔,横向通孔内穿入骨架钢筋兼作钢箱拱I和钢箱拱II顶板与顶部砼联结的PBL剪力键。
10. 根据权利要求9所述的箱梁桥拓宽加固的施工方法,其特征在于步骤b中,在现浇砼箱结构腹板前,将砼箱结构腹板的箍筋底部与钢箱拱I和钢 箱拱II底板的延伸部焊接。
全文摘要
本发明公开了一种钢箱-砼组合箱板拱结构及其施工方法,在平行设置的钢箱拱I和钢箱拱II之间沿纵向并列布置底部预制板和顶部预制板,底部预制板两端分别担在钢箱拱I的底板和钢箱拱II的底板横向向内侧延伸形成的延伸部上,顶部预制板两端和底部预制板两端与钢箱拱I和钢箱拱II之间、相邻底部预制板之间以及相邻顶部预制板之间通过现浇砼形成中间为砼箱结构的钢箱-砼组合箱板拱结构,本发明能明显简化主拱施工工艺,降低对预制场地和吊运设备的预期,提高施工期结构和人员的安全度,减小工程风险,缩短工期,具有显著的技术经济综合效益。
文档编号E01D21/00GK101440598SQ20081023722
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者吴海军, 周志祥 申请人:重庆交通大学
再多了解一些
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