能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造及其施工方法，在斜拉桥两塔钢箱梁跨中设预留结构缝，预留结构缝一端的钢箱梁与剪力铰内嵌小钢箱梁的一端采用焊接或者栓接的方式固定；另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座，外装剪力铰限位装置。施工方法是选择剪力铰构造的最佳位置，根据设计荷载计算剪力铰需设置的伸缩量ΔL，根据伸缩量需要设置预留结构缝，预留结构缝一端的钢箱梁与内嵌小钢箱梁的一端连接；另一端的插槽内安可滑动或转动的剪力铰专用支座，装剪力铰限位装置。本发明缩短了钢梁的温度跨度，钢箱梁梁端伸缩量值减小，温度荷载作用下主塔两侧斜拉索索力变化基本一致，显著降低了主塔的弯矩。
【专利说明】能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造及其施工方法。
【背景技术】
[0002]钢箱梁斜拉桥因其自重小，施工方便等特点广泛应用于大跨度斜拉桥中。但在钢箱梁斜拉桥中，温度荷载带来的效应十分明显。据分析，斜拉桥各构件对温度荷载敏感性较强。研究表明体系温差、索梁温差会对主塔弯矩、塔顶位移，梁端位移带来较大的影响。
[0003]对于钢箱梁的斜拉桥，由于钢材线膨胀系数较大，当钢箱梁温度跨度较大时，温度变化造成的钢箱梁两端伸缩量值较大。由于钢梁变形与斜拉索变形不一致，钢梁伸缩时牵动与之相连的斜拉索，导致斜拉索索力变化。索力变化在塔的左右两侧并不相等，造成斜拉桥的主塔两侧索在温度力作用下索力一侧增大而另一侧减小，使得桥塔根部产生较大的弯矩，增大了主塔以及基础的设计难度。
[0004]针对上述情况，优化钢箱梁斜拉桥的结构体系，减小温度效应对其影响，既可以优化结构受力，提高结构的安全性，又可以减少工程量，降低工程造价。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于针对上述现状，旨在提供一种构造简单，传力明确；工程造价低，可显著降低温度荷载作用下主塔的弯矩的能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造。
[0006]本发明目的的实现方式为，能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造，在斜拉桥两塔钢箱梁的跨中设置预留结构缝，预留结构缝一端的钢箱梁与剪力铰内嵌小钢箱梁的一端采用焊接或者栓接的方式固定；另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座；插槽外装剪力铰限位装置；
[0007]所述剪力铰专用支座的上垫板通过螺栓连接在钢箱梁的内部，下垫板通过螺栓连接在小钢箱梁上；球冠衬板与上垫板相连，支座下座板顶面凹槽与球冠衬板及其下的球面聚四氟乙烯滑板吻合；支座下垫板与下座板之间设置平面聚四氟乙烯滑板，下垫板上有供平面聚四氟乙烯滑板滑动的不锈钢板。
[0008]能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造的施工方法，具体步骤如下:
[0009]I)选择剪力铰构造的最佳布置位置，两塔斜拉桥选择在钢箱梁的跨中；多塔斜拉桥根据需要设置多个；
[0010]2)根据设计荷载计算剪力铰需设置的伸缩量AL，其中由温度荷载造成的伸缩量表达式为AL=aLAT，式中，a为钢材线膨胀系数，L为钢箱梁的温度跨度，Λ T为温度变化量；
[0011]3)在需要设置剪力铰构造的位置，根据伸缩量需要设置预留结构缝，预留结构缝宽度不小于AL ;预留结构缝一端的钢箱梁与内嵌小钢箱梁的一端采用焊接或者栓接的方式固定；另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座；
[0012]4)斜拉桥安装剪力铰构造时，先将带有插槽的钢箱梁安装到位，再将带有内嵌小箱梁的钢箱梁准确定位，并安装在的插槽内的剪力铰专用支座之间，安装完毕后安装剪力铰限位装置。
[0013]本发明在钢箱梁跨中将钢梁断开，其中一端断开处设置成内嵌式小箱梁，插入到另一端钢箱梁中。内嵌式小钢箱梁与原钢箱梁通过剪力铰专用支座连接，内嵌式小钢箱梁可相对滑动并允许有一定的转动，沿顺桥向可以自由伸缩，传递竖向剪力，但不传递弯矩，这种形成的构造称之为剪力铰。
[0014]本发明通过设置剪力铰构造，缩短了钢梁的温度跨度，桥梁温度变化时钢梁梁端伸缩量值显著减小，斜拉桥主塔两侧斜拉索索力变化基本一致，可显著降低温度荷载作用下主塔的弯矩。
[0015]本发明具有以下优点:
[0016]1、构造简单，传力明确；
[0017]2、结构受力安全合理，运营性能良好，维护简便；
[0018]3、优化结构受力，减少工程造价。
[0019]本发明适用于双塔或多塔的钢箱梁斜拉桥，尤其适用于跨数较多或钢箱梁较长的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是采用本发明的钢箱梁斜拉桥剪力铰A设置位置图；
[0021]图2是剪力铰立面构造图；
[0022]图3是剪力铰断面构造图；
[0023]图4是剪力铰专用支座构造图。
【具体实施方式】
[0024]参照图1、 2、3，本发明在斜拉桥两塔钢箱梁I的跨中设置预留结构缝5，预留结构缝5 —端的钢箱梁I与剪力铰内嵌小钢箱梁2的一端采用焊接或者栓接的方式固定?’另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座3。插槽外装剪力铰限位装置4。
[0025]参照图4，所述剪力铰专用支座3的上垫板10通过螺栓连接在钢箱梁I的内部，下垫板11通过螺栓连接在小钢箱梁2上。球冠衬板6与上垫板相连，支座下座板12顶面凹槽与球冠衬板6及其下的球面聚四氟乙烯滑板7吻合，支座下垫板11与下座板12之间设置平面聚四氟乙烯滑板8，下垫板上有供平面聚四氟乙烯滑板8滑动的不锈钢板9。
[0026]球冠衬板6可沿球面聚四氟乙烯滑板7滑动，从而实现剪力铰专用支座的转动。平面聚四氟乙烯滑板8可沿下垫板表面上的不锈钢板9滑动，从而实现剪力铰专用支座的纵向滑动。
[0027]参照图2，剪力铰限位装置4为焊接或栓接在小钢箱梁上的挡板，剪力铰限位装置可防止相对位移过大时，小钢箱梁从斜拉桥钢箱梁设置的插槽内脱离。
[0028]能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造的施工方法，具体步骤如下:
[0029]I)选择剪力铰构造的最佳布置位置，两塔斜拉桥一般选择在钢箱梁的跨中；多塔斜拉桥根据需要设置多个；
[0030]2)根据设计荷载计算剪力铰需设置的伸缩量AL，其中由温度荷载造成的伸缩量表达式为AL=aLAT ;
[0031]式中，a为钢材线膨胀系数，L为钢箱梁的温度跨度，AT为温度变化量；
[0032]3)在需要设置剪力铰构造的位置，根据伸缩量需要设置预留结构缝5，预留结构缝宽度不小于AL ;预留结构缝一端的钢箱梁与内嵌小钢箱梁的一端采用焊接或者栓接的方式固定；另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座；
[0033]4)斜拉桥安装剪力铰构造时，先将带有插槽的钢箱梁I安装到位，再将带有内嵌小箱梁2的钢箱梁准确定位，并安装在的插槽内的剪力铰专用支座3之间，安装完毕后安装剪力铰限位装置，可防止相对位移过大时，小钢箱梁从插槽内脱离。剪力铰限位装置结构为焊接或栓接在小钢箱梁上的挡板。
[0034]剪力铰构造的安装方法为，先将剪力铰专用支座3上侧垫板10通过螺栓连接在钢箱梁的内部，下侧垫板11通过螺栓连接在小钢箱梁上；球冠衬板6与上垫板相连，支座下座板12顶面凹槽与球冠衬板6及球面聚四氟乙烯滑板7吻合。支座下垫板11与下座板12之间设置平面聚四氟乙烯滑板8，下垫板上装有供平面聚四氟乙烯滑板8滑动的不锈钢板9。
[0035]钢箱梁斜拉桥采用本发明6，当结构温度发生变化时，内嵌小钢箱梁2在斜拉桥钢箱梁I中滑动，预留结构缝5将发生变化，斜拉桥钢箱梁发生的伸缩量以主塔为中心向主塔两侧对称伸缩，由此造成的斜拉桥索力变化量以主塔为中心对称变化，而且其伸缩量值也会大为降低，不会对主塔造成附加弯矩。
[0036]本发明通过设置剪力铰构造，缩短了钢梁的温度跨度，桥梁温度变化时钢梁梁端伸缩量值显著减小，斜拉桥主塔两侧斜拉索索力变化基本一致，可显著降低温度荷载作用下主塔的弯矩。
[0037]本发明适用于两塔或多塔的钢箱梁斜拉桥，尤其适用于跨数较多或钢箱梁较长的情况。两塔斜拉桥一般的选择在钢箱梁的跨中；多塔斜拉桥则可根据需要，在中跨跨中设置一个或在每一跨的跨中在设置多个。
【权利要求】
1.能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造，其特征在于在斜拉桥两塔钢箱梁的跨中设置预留结构缝，预留结构缝一端的钢箱梁与剪力铰内嵌小钢箱梁的一端采用焊接或者栓接的方式固定；另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座；插槽外装剪力铰限位装置； 所述剪力铰专用支座的上垫板通过螺栓连接在钢箱梁的内部，下垫板通过螺栓连接在小钢箱梁上；球冠衬板与上垫板相连，支座下座板顶面凹槽与球冠衬板及其下的球面聚四氟乙烯滑板吻合；支座下垫板与下座板之间设置平面聚四氟乙烯滑板，下垫板上有供平面聚四氟乙烯滑板滑动的不锈钢板。
2.根据权利要求1所述的能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造，其特征在于剪力铰限位装置(4)为焊接或栓接在小钢箱梁上的挡板。
3.—种权利要求1所述的能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造的施工方法，其特征在于具体步骤如下: 1)选择剪力铰构造的最佳布置位置，两塔斜拉桥选择在钢箱梁的跨中；多塔斜拉桥根据需要设置多个； 2)根据设计荷载计算剪力铰需设置的伸缩量AL，其中由温度荷载造成的伸缩量表达式为AL=aLAT，式中，a为钢材线膨胀系数，L为钢箱梁的温度跨度，Λ T为温度变化量； 3)在需要设置剪力铰构造的位置，根据伸缩量需要设置预留结构缝，预留结构缝宽度不小于AL ;预留结构缝一端的钢箱梁与内嵌小钢箱梁的一端采用焊接或者栓接的方式固定；另一端的斜拉桥钢箱梁设置插槽，插槽内安装剪力铰专用支座； 4)斜拉桥安装剪力铰构造时，先将带有插槽的钢箱梁安装到位，再将带有内嵌小箱梁的钢箱梁准确定位，并安装在的插槽内的剪力铰专用支座之间，安装完毕后安装剪力铰限位装置。
4.根据权利要求3所述的一种权利要求1所述的能解决钢箱梁斜拉桥温度效应的剪力铰构造的施工方法，其特征在于剪力铰专用支座安装方法为，先将剪力铰专用支座(3)上侧垫板(10)通过螺栓连接在钢箱梁的内部，下侧垫板(11)通过螺栓连接在小钢箱梁上；球冠衬板(6)与上垫板相连，支座下座板(12)顶面凹槽与球冠衬板(6)及球面聚四氟乙烯滑板(7)吻合；支座下垫板(11)与下座板(12)之间设置平面聚四氟乙烯滑板(8)，下垫板上装有供平面聚四氟乙烯滑板(8 )滑动的不锈钢板(9 )。
【文档编号】E01D21/00GK103669199SQ201310681301
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】王碧波, 宁伯伟, 肖德存, 刘博 , 谢瑞杰 申请人:中铁大桥勘测设计院集团有限公司