一种波形钢腹板pc组合箱梁及其施工方法
【专利摘要】本发明属于组合箱梁【技术领域】，具体涉及一种波形钢腹板PC组合箱梁及其施工方法。该组合箱梁包括底板和顶板，底板和顶板之间设有至少两片波形钢腹板，波形钢腹板与底板和顶板形成封闭箱室，相邻波形钢腹板之间设置有剪刀撑，顶板的悬臂端部与所对应底板的端部之间设有斜撑杆。本发明通过相邻波形钢腹板之间剪刀撑和顶板翼缘板与底板之间斜撑杆的连接作用，从而提高箱梁的抗剪、抗扭性能和结构整体受力性能。
【专利说明】一种波形钢腹板PC组合箱梁及其施工方法
[0001]【技术领域】
本发明属于组合箱梁【技术领域】，具体涉及一种波形钢腹板PC组合箱梁及其施工方法。
[0002]【背景技术】
波形钢腹板PC组合箱梁是用波折形薄钢板代替混凝土腹板形成的一种新型钢-混组合结构，其显著的特点是用厚度10?20mm左右的波折形钢板取代300?800mm厚的混凝土腹板，它可以大幅度减轻箱梁的自重，减少下部结构的工程量，达到降低造价(与同跨径预应力混凝土桥相比，节约成本10%?20%)，从而实现桥梁的轻型化，同时波形钢腹板解决了传统预应力混凝土箱梁腹板开裂的问题。因此，自20世纪80年代法国建成第一座波形钢腹板PC组合箱梁桥以来，国内外已建成和在建的波形钢腹板PC组合箱梁桥达到数百座。但是波形钢腹板PC组合箱梁桥与一般的PC桥相比，横向刚度比较小，在架设过程中的横向稳定不易控制；成桥运营状态下，车辆的偏载亦会对箱梁承载传力提出更高的要求，同时对于较大悬臂的箱梁结构，悬臂部位是受力薄弱环节。
[0003]
【发明内容】
本发明涉及一种整体抗扭、抗剪性能好的波形钢腹板PC组合箱梁及其施工方法。
[0004]本发明采用以下技术方案:
一种波形钢腹板PC组合箱梁，包括底板和顶板，底板和顶板之间设有至少两片波形钢腹板，波形钢腹板与底板和顶板形成封闭箱室，相邻波形钢腹板之间设置有剪刀撑，顶板的悬臂端部与所对应底板的端部之间设有斜撑杆。
[0005]剪刀撑、第一斜撑杆和第二斜撑杆均为多个，沿箱梁纵向每隔一定距离分别设置一个。
[0006]剪刀撑的四个端点分别设置于相邻波形钢腹板的上部和下部。
[0007]波形钢腹板PC组合箱梁的施工方法，包括以下步骤:1)浇筑底板，底板浇筑时每隔一定距离在底板横向两端预埋底板斜撑杆节点板；
2)每隔一定距离在波形钢腹板的上部和下部设置位置对应的剪刀撑节点板，然后将波形钢腹板连接于底板上；
3)将剪刀撑连接到相邻波形钢腹板的位置对应的剪刀撑节点板上；
4)浇筑顶板，顶板浇筑时每隔一定距离在顶板的翼缘板位置预埋顶板斜撑杆节点板，使顶板斜撑杆节点板与底板斜撑杆节点板的位置对应；
5)将斜撑杆连接到顶板悬臂端部的顶板斜撑杆节点板与所对应底板端部的底板斜撑杆节点板上。
[0008]当波形钢腹板位于最外侧时，仅在波形钢腹板的一侧设置剪刀撑节点板即可；当波形钢腹板为三片以上时，位于中间的波形钢腹板的两侧均需设置剪刀撑节点板。
[0009]剪刀撑之间、斜撑杆之间以及波形钢腹板之间的间隔距离可以根据桥梁结构体系选型、荷载等级、跨度、桥面宽度等设计参数进行计算调整。
[0010]本发明的波形钢腹板PC组合箱梁，首先进行波形钢腹板PC组合箱梁底板混凝土浇筑，按设计要求预埋底板斜撑杆节点板，浇筑波形钢腹板PC组合箱梁的底板(如需张拉预应力束，则按照预应力张拉工艺施加纵向预应力钢束)；底板混凝土浇筑前可在工厂进行波形钢腹板的制作，制作波形钢腹板板件时需在剪刀撑位置焊接(或栓接)剪刀撑节点板；进行波形钢腹板除锈、现场焊接，随后进行波形钢腹板架设，将运输到现场的波形钢腹板板件吊装就位，并尽快连接波形钢腹板箱内的剪刀撑以确保施工中波形钢腹板的横向稳定；浇筑波形钢腹板PC组合箱梁顶板混凝土时，按设计要求预埋顶板斜撑杆节点板，确保波形钢腹板PC组合箱梁顶板混凝土浇筑质量(如需张拉预应力束，则按照预应力张拉工艺施加纵向预应力钢束)；然后组拼斜撑杆，根据预留顶板斜撑杆节点板和底板斜撑杆节点板的位置焊接或栓接斜撑杆，最后按照常规工艺完成整个桥跨结构施工。通过相邻波形钢腹板之间剪刀撑和顶板与底板之间斜撑杆的连接作用，并联合传统箱梁桥中混凝土横隔板(如果设计有横隔板)，大幅度增强箱梁结构稳定性，从而提高箱梁的抗剪、抗扭性能和结构整体受力性能。
[0011]本发明的波形钢腹板PC组合箱梁在制作、箱梁施工时不需要对既有设备进行大的改变，对人员技术要求不变，且施工工艺流程几乎不变。通过设置相邻波形钢腹板之间的剪刀撑和顶板与底板之间的斜撑杆，这些杆件作为波形钢腹板PC组合箱梁永久构件的一部分，能提高波形钢腹板PC组合箱梁的施工稳定性和成桥后整体抗扭、抗剪的受力性能，克服现有波形钢腹板PC组合箱梁仅靠波形钢腹板受剪以及整体抗扭能力、承受偏载能力不足的缺点，有效增强了波形钢腹板PC组合箱梁的整体受力能力。
[0012]本发明的有益效果为:
(I)波形钢腹板中的剪刀撑和斜撑杆可大幅度增强结构整体性，进而提高波形钢腹板PC组合箱梁的抗剪、抗扭性能和结构整体受偏载性能。
[0013](2)波形钢腹板PC组合箱梁桥整体的抗扭、抗剪和整体受力性能与波形钢腹板中的剪刀撑和斜撑杆的强弱相关，可根据波形钢腹板PC组合箱梁桥的跨径和结构体系的不同，依据整体受力设置不同形式的剪刀撑和斜撑杆，以满足波形钢腹板PC组合箱梁结构不同受力要求，解决传统波形钢腹板PC组合箱梁承受偏载能力弱的缺点。
[0014](3)波形钢腹板内设置剪刀撑杆件可以有效提高波形钢腹板板件的抵抗整体屈曲能力，进而增强波形钢腹板PC组合箱梁桥的抵抗屈曲能力。
[0015](4)在波形钢腹板顶板与底板之间设置斜撑杆，对提高波形钢腹板PC组合箱梁桥在车辆偏载作用下的整体受力性能可起到有利作用。
[0016](5)本发明一种波形钢腹板PC组合箱梁的制作及施工工艺基本不改变，对人员技术要求不变，仅需对波形钢腹板的部分位置焊接或栓接剪刀撑节点板，顶、底板浇筑混凝土时预埋顶板斜撑杆节点板与底板斜撑杆节点板，操作易于实现，施工方便。
[0017](6)本发明适合各种结构体系的波形钢腹板PC组合箱梁桥，对于单箱室、多箱室的波形钢腹板PC组合箱梁均适用。
[0018]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
[0019]【具体实施方式】
以下以单箱单室波形钢腹板PC组合箱梁为例进行详细说明。
[0020]如图1所示的单箱单室波形钢腹板PC组合箱梁，包括混凝土的底板I和顶板7，底板I和顶板7之间设有第一波形钢腹板4和第二波形钢腹板41，第一波形钢腹板4和第二波形钢腹板41与底板I和顶板7形成封闭箱室，第一波形钢腹板4和第二波形钢腹板41之间设置有剪刀撑6，剪刀撑6的四个端点分别固定于第一波形钢腹板4、第二波形钢腹板41的上部和下部；顶板7的悬臂端部与所对应底板I的端部之间分别设有第一斜撑杆3和第二斜撑杆31。
[0021]剪刀撑6、第一斜撑杆3和第二斜撑杆31均为多个，沿箱梁纵向每隔一定距离(例如5-10m)，设置一个剪刀撑6、第一斜撑杆3和第二斜撑杆31。
[0022]具体在设计时，剪刀撑6通过剪刀撑节点板5固定在第一波形钢腹板4和第二波形钢腹板41之间，第一斜撑杆3、第二斜撑杆31固定在顶板7悬臂端部的顶板斜撑杆节点板8与所对应底板I端部的底板斜撑杆节点板2之间。
[0023]施工时，包括以下步骤:1)采用悬臂或满堂支架法，组拼箱梁底板I的模板，按设计要求预埋第一斜撑杆3和第二斜撑杆31的底板斜撑杆节点板2 (节点板板材与波形钢腹板相同，板厚取14_)，注意预埋的底板斜撑杆节点板2与附近的钢筋可靠连接；浇筑波形钢腹板PC组合箱梁的底板I (如需张拉预应力束，则按照预应力张拉工艺施加纵向预应力钢束);
2)在工厂完成波形钢腹板板件的制作，在第一波形钢腹板4、第二波形钢腹板41的剪刀撑6固定位置焊接(或栓接)剪刀撑节点板5 (节点板板材与波形钢腹板相同，板厚取16mm);波形钢腹板板件须由工厂制作成型，钢材的弯折加工以冷加工为原则，必须注意不能使钢材韧性下降及表面开裂；为了使波形钢腹板在设计正常使用期间内发挥所应有的功能，应进行合理的防锈处理；
3)在架设波形钢腹板的各个施工阶段必须保证安全，将运输到现场的第一波形钢腹板
4、第二波形钢腹板41板件吊装到底板I上就位，使剪刀撑节点板5位置相对应且位于第一波形钢腹板4和第二波形钢腹板41的之间，将剪刀撑6连接到第一波形钢腹板4和第二波形钢腹板41位置对应的剪刀撑节点板5上(剪刀撑6的材质可选择角钢L160X 14)；
4)组拼箱梁顶板7的模板，按设计要求在顶板翼缘板位置预埋第一斜撑杆3和第二斜撑杆31的顶板斜撑杆节点板8 (节点板板材与波形钢腹板相同，板厚取14mm)，使顶板斜撑杆节点板8与底板斜撑杆节点板2的位置对应，注意预埋的顶板斜撑杆节点板8与附近的钢筋可靠连接；浇筑波形钢腹板PC组合箱梁的顶板7(如需张拉预应力束，则按照预应力张拉工艺施加纵向预应力钢束)；
5)将第一斜撑杆3和第二斜撑杆31连接到顶板7悬臂端部的顶板斜撑杆节点板8与所对应底板I端部的底板斜撑杆节点板2上；
6)最后按照常规工艺完成整个桥跨结构施工。
[0024]施工前可根据桥梁结构体系选型、荷载等级、跨度、桥面宽度等设计参数进行波形钢腹板PC组合箱梁结构分析，计算确定波形钢腹板PC组合箱梁的截面尺寸、波形钢腹板参数、普通钢筋及纵向预应力钢筋，并根据波形钢腹板PC组合箱梁桥的抗扭、抗剪设计要求计算确定剪刀撑和斜撑杆的构件尺寸。
[0025]以上【具体实施方式】是结合图1所示单箱单室等截面波形钢腹板PC组合箱梁的单跨简支梁桥进行说明，本发明同样适用于采用波形钢腹板PC组合箱梁的连续梁、斜拉桥等其它结构体系的桥梁。
[0026]当波形钢腹板PC组合箱梁为多箱室时，其结构仅是增加了一定数量的波形钢腹板，每相邻波形钢腹板之间均设置剪刀撑，施工时参考以上单箱单室的施工方法，不一样的是:在步骤2)增加相应数量的波形钢腹板并设置对应的剪刀撑节点板5，在步骤3)将所增加的波形钢腹板吊装到相应位置并增加相应的剪刀撑6即可。
【权利要求】
1.一种波形钢腹板PC组合箱梁，包括底板和顶板，底板和顶板之间设有至少两片波形钢腹板，波形钢腹板与底板和顶板形成封闭箱室，其特征在于:相邻波形钢腹板之间设置有剪刀撑，顶板的悬臂端部与所对应底板的端部之间设有斜撑杆。
2.如权利要求1所述的波形钢腹板PC组合箱梁，其特征在于:剪刀撑、斜撑杆均为多个，沿箱梁纵向分布。
3.如权利要求1所述的波形钢腹板PC组合箱梁，其特征在于:剪刀撑的四个端点分别设置于相邻波形钢腹板的上部和下部。
4.权利要求1-3任一项所述的波形钢腹板PC组合箱梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤:1)浇筑底板，底板浇筑时每隔一定距离在底板横向两端预埋底板斜撑杆节点板； 2)每隔一定距离在波形钢腹板的上部和下部设置位置对应的剪刀撑节点板，然后将波形钢腹板连接于底板上； 3)将剪刀撑连接到相邻波形钢腹板的位置对应的剪刀撑节点板上； 4)浇筑顶板，顶板浇筑时每隔一定距离在顶板的翼缘板位置预埋顶板斜撑杆节点板，使顶板斜撑杆节点板与底板斜撑杆节点板的位置对应； 5)将斜撑杆连接到顶板悬臂端部的顶板斜撑杆节点板与所对应底板端部的底板斜撑杆节点板上。
【文档编号】E01D2/04GK103741582SQ201310742235
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】李 杰, 陈淮, 高冰, 陈代海, 王艳, 葛素娟, 罗军, 付志方, 赵文龙, 杨立甫, 郑洋 申请人:郑州大学