专利名称：一种pbl加劲型薄壁钢箱混凝土结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢箱混凝土结构，尤其是涉及一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构。
背景技术：
两孔和两孔以上的桥梁中，除两端与路堤衔接的桥台外，其余的中间支撑结构称为桥墩。桥墩分为实体墩、柱式墩、排架墩等。建筑桥墩的材料可用木料、石料、混凝土、钢筋混凝土、钢材等。目前，所施工的桥墩一般为用混凝土或石砌成的实体结构。墩身上设墩帽，下接基础，其特点是能充分利用圬工材料的抗压性能，借自身的较大截面尺寸和重量承受竖直方向和水平方向的外力，具有坚固耐久、施工简易、取材方便、节约钢材等优点，但其缺点是所用的圬工材料量大，外形粗大笨重，减少了桥下的有效孔径，增大了地基负荷，并且当桥墩较高且地基承载力较低时尤为不利。虽现如今出现一些钢箱混凝土桥墩，但也均为实体墩，所施工成型的钢管混凝土桥墩自重很大。针对实体桥墩的缺点而出现的空心桥墩，其外形似重力式桥墩，但它是中空的薄壁墩，具有外形轻盈美观、圬工材料量少、可减轻地基负荷、节省基础工程、便于用拼装结构或用滑升模板施工、有利于加速施工进度、提高劳动生产率等优点，目前正得到迅速发展。但现如今，所采用的空心桥墩均不同程度地存在施工不便、受力性能较差、易发生局部屈曲等缺陷和不足。另外，现如今在桥梁跨径不断被刷新的今天，斜拉桥和悬索桥以其独有的优势，在大跨径桥梁中发挥着重要的作用。桥塔作为斜拉桥和悬索桥的共有结构，随着斜拉桥和悬索桥的发展，也经历了漫长的发展过程。桥塔是缆索支承桥梁中的重要受力构件，承担着将桥梁的恒载和活载传递到下部结构的作用，桥塔常用的材料有钢筋混凝土和钢材，或者将两者结合形成钢-混凝土桥塔。60年代以前，大跨径悬索桥一般都采用钢桥塔；60年代后，随着高耸结构混凝土浇注技术的发展，大跨径悬索桥开始广泛采用混凝土桥塔；而80年代以后，因钢桥塔具有工厂化加工、体积小，自重轻，施工进度快等特点，大量斜拉桥多采用钢桥塔。对于桥塔材料的选择，钢桥塔和混凝土桥塔各有利弊。在相同重量下前者的承载能力远远大于后者，因此，在满足桥梁承载能力的情况下，钢桥塔可以比混凝土桥塔更为轻巧，对基础承载力的要求也可以降低。并且，钢结构可以在工厂加工生产、现场进行拼装，施工要比混凝土结构方便快捷。但由于钢材的自身性质，钢桥塔结构存在着易发生局部屈曲和失稳、耐火性能差、造价较高、维护工作量大等缺陷。近年来，钢-混凝土组合桥塔因其优良的性能，逐渐被发掘应用。利用钢壁板和混凝土在受力过程中的相互作用，即钢壁板对其核心混凝土的约束作用，使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，核心混凝土的存在又对钢壁板有很好的支承作用，可以提高钢塔臂抵抗局部失稳的能力，避免或延缓钢壁板发生局部屈曲，从而保证其材料性能的充分发挥。另外，在钢-混凝土组合桥塔的施工过程中，钢壁板还可以作为浇筑其核心混凝土的模板，节省模板费用，加快施工进度。总之，组合桥塔通过钢壁板和混凝土的结合，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，克服了钢桥塔的局部稳定问题，并且比钢桥塔具有更高的承载力。但目前的钢-混凝土组合桥塔结构核心混凝土的体积大，结构笨重，对地基要求高，且钢与混凝土两种材料界面性能有待进一步优化。综上，现有的桥塔结构普遍存在几个问题:第一、混凝土桥塔自重大、施工不便；第二、钢桥塔易发生局部屈曲，耐火耐久性能差；第三、目前的钢-混凝土组合桥塔结构圬工材料体积较大，自重大，且混凝土组合作用较差，不能充分发挥两种材料的强度。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其结构简单、设计合理、施工方便且施工成本较低、力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有桥梁塔墩结构存在的自重大、施工不便、钢箱侧壁易发生局部失稳、钢箱对混凝土套箍作用小等问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:包括外层钢箱、套装于外层钢箱内的内层钢箱、多个分别布设在外层钢箱内侧壁上的加劲肋板组一、多个分别布设在内层钢箱外侧壁上的加劲肋板组二和由填充于外层钢箱与内层钢箱之间的混凝土浇筑成型的混凝土结构，所述外层钢箱和内层钢箱的纵向长度相同且二者的上下端部均平齐，所述混凝土结构的上下端部分别与外层钢箱的上下端部相平齐；所述外层钢箱的横截面形状为矩形或正多边形，且内层钢箱的横截面形状为矩形或正多边形；多个所述加劲肋板组一的组数与外层钢箱的内侧壁数量相同，且多个所述加劲肋板组一分别布设在外层钢箱的多个内侧壁上；多个所述加劲肋板组二的组数与内层钢箱的外侧壁数量相同，且多个所述加劲肋板组二分别布设在内层钢箱的多个外侧壁上；每一个所述加劲肋板组一均包括多道呈平行布设的PBL加劲肋一，多道所述PBL加劲肋一的结构和尺寸均相 同且多道所述PBL加劲肋一均为长条形钢肋板一，每一道所述长条形钢肋板一的纵向延伸方向均与外层钢箱的中心轴线方向一致，且每一道所述长条形钢肋板一均与其所布设外层钢箱的内侧壁呈垂直布设；每一道所述长条形钢肋板一的纵向长度均与外层钢箱的纵向长度相同，且每一道所述长条形钢肋板一的横向宽度均为其所
布设位置处外层钢箱和内层钢箱之间间距的I ~ I;每一个所述加劲肋板组二均包括多道
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呈平行布设的PBL加劲肋二，多道所述PBL加劲肋二的结构和尺寸均相同且多道所述PBL加劲肋二均为长条形钢肋板二，每一道所述长条形钢肋板二的纵向延伸方向均与内层钢箱的中心轴线方向一致，且每一道所述长条形钢肋板二均与其所布设内层钢箱的外侧壁呈垂直布设；每一道所述长条形钢肋板二的纵向长度均与内层钢箱的纵向长度相同，且每一道所述长条形钢肋板二的横向宽度均为其所布设位置处外层钢箱和内层钢箱之间间距的
7 ~ 多个所述加劲肋板组一中的所有PBL加劲肋一和多个所述加劲肋板组二中的所有5 4
PBL加劲肋二均与混凝土结构紧固连接为一体，所述外层钢箱、内层钢箱、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构组成一个整体式钢箱混凝土柱形结构件或一个钢箱混凝土柱形节段，多个所述钢箱混凝土柱形节段由上至下拼装组成一个组合式钢箱混凝土柱形结构件。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:所述外层钢箱和内层钢箱的横截面形状相同，且所述外层钢箱和内层钢箱呈同轴布设。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:所述钢箱混凝土柱形节段中内层钢箱的上下两端内侧均设置有一个横隔板，所述横隔板与内层钢箱呈垂直布设，且横隔板的结构和尺寸均与内层钢箱的内部结构和尺寸相同，所述横隔板的中部开有一个多边形孔。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:多个所述加劲肋板组一的组数和多个所述加劲肋板组二的组数相同，且多个所述加劲肋板组二分别与多个所述加劲肋板组一呈一一正对布设；每一个所述加劲肋板组二中的多道所述长条形钢肋板二均和与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中的多道所述长条形钢肋板一呈交错布设，每一个所述加劲肋板组二中所包括长条形钢肋板二的数量=与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中所包括长条形钢肋板一的数量-1。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:每一个所述加劲肋板组二中的多道所述长条形钢肋板二呈均匀布设，且每一个所述加劲肋板组一中的多道所述长条形钢肋板一呈均匀布设。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:所述外层钢箱和内层钢箱的壁厚均为8mm 20mm，且Al: A2=l: (0.6 0.8)，其中Al为外层钢箱内侧中空部分的横截面积，A2为内层钢箱内侧中空部分的横截面积。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:每一道所述长条形钢肋板一的中部均由上至下开有多个通孔一，且每一道所述长条形钢肋板二的中部均由上至下开有多个通孔二。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:多个所述加劲肋板组一中所有PBL加劲肋一的结构和尺寸均相同，且多个所述加劲肋板组二中所有PBL加劲肋二的结构和尺寸均相同；多个所述加劲肋板组一中所有长条形钢肋板一上所开设通孔一的数量和各通孔一的布设位置均相同；多个所述通孔一呈均匀布设，且多个所述通孔一的结构和尺寸均相同；多个所述加劲肋板组二中所有长条形钢肋板二上所开设通孔二的数量和各通孔二的布设位置均相同；多个所述通孔二呈均匀布设，且多个所述通孔二的结构和尺寸均相同。上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:所述外层钢箱和内层钢箱的壁厚均优选为12mm 16mm，所述外层钢箱的横截面积优选为Sm2 20m2，所述钢箱混凝土桥墩中所述纵向加劲肋一和纵向加劲肋二的横向宽度均优选为200mm 350mm且其厚度均优选为12臟 14mm ;所述通孔一为圆形孔一,所述圆形孔一的孔径dl=(1/5~1/3)d2，其中d2为所述圆形孔一所处长条形钢肋板一的横向宽度；所述通孔二为圆形孔二，所述圆形孔二的孔径d3=(1/5~1/3)d4，其中d4为所述圆形孔二所处长条形钢肋板二的横向宽度；相邻两个所述圆形孔一和相邻两个所述圆形孔二之间的间距均优选为200mm 300mm。[0018]上述一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征是:所述钢箱混凝土柱形节段的纵向长度为3m 4m ;所述横隔板的板厚d6= (0.8 1.2) Xd5，其中d5为内层钢箱的壁厚。本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1、结构简单、设计合理且施工成本较低。2、施工方便、使用效果好、力学性能好且结构轻盈，内外两层钢箱之间通过所浇注的混凝土连接成为一个整体。实际使用时，本实用新型能充分改善现有桥墩结构自重大、施工不便等缺陷，其利用外层钢箱较大的截面积来提供较大的截面抗扭与抗弯惯性矩，利用内层钢箱形成的空间有效减小混凝土体积来减轻自重，夹层混凝土处于三向受压状态并将内外两层钢箱连成整体，内层钢箱形成的空间有利于布设管线。3、传统的钢筋混凝土结构，钢筋网较密，本实用新型将钢筋网用内层钢箱代替，不仅使结构承载力提高，同时内外层钢箱可以兼作模板，使施工方便、快速。另外，结构轻盈，利用内层钢箱形成的空间，减小混凝土体积，节省材料，同时由于自重减轻，降低了对基础的要求，而大大减低工程造价。4、内外两层钢箱之间通过所浇注的混凝土连接成为一个整体。同时两层钢箱对夹层混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，充分利用了两种材料的优缺点，达到了最好的使用效果。5、抗震、抗弯、抗扭性能良好，设置有内外两层钢箱结构，且利用外层钢箱较大的截面积提供较大的抗扭、抗弯惯性矩，增强了结构的整体稳定性。6、通过对在钢箱混凝土结构内布设开孔加劲肋(简称PBL加劲肋)后钢管混凝土的力学性能进行研究，表面PBL加劲肋的增设提高了核心混凝土的抗压强度，增强了钢管管壁的稳定性；同时PBL加劲肋充当了剪力件的作用，使钢管与混凝土连成整体，提高了钢与混凝土的组合作用。而本实用新型利用PBL加劲肋增强钢箱钢壁板的面外稳定性，并相应大幅度增强结构抗剪能力，同时将整个桥墩、桥塔等柱形结构件的各组成部分紧密连成整体，增强了整个钢箱混凝土结构的整体性。所设置的开孔加劲肋不仅提高了夹层混凝土的抗压强度，增强钢箱箱壁的稳定性；同时开孔加劲肋充当了剪力件的作用，使钢箱与混凝土连成整体，提高了钢与混凝土的组合作用。7、两层薄壁钢箱之间所浇注的混凝土既可以采用高强混凝土，也可以采用轻质钢纤维混凝土。并且，所述钢纤维混凝土为纤维体积率为1% 2%且密度为300kg/m3 1800kg/m3的轻质钢纤维混凝土。8、本实用新型能充分改善现有桥塔结构自重大、施工不便等缺陷，其利用外层钢箱较大的截面积来提供较大的截面抗扭与抗弯惯性矩，利用内层钢箱形成的空间有效减小混凝土体积来减轻自重，夹层混凝土处于三向受压状态并将内外两层钢箱连成整体，内层钢箱形成的空间有利于布设索缆锚固和布置管线。9、适用范围广且推广应用前景广泛，不仅适用于桥墩和桥塔，同时也可适用于桥拱、承重梁等其它类型的柱形结构件。综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、施工方便且施工成本较低、力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有桥梁塔墩结构存在的自重大、施工不便、钢箱侧壁易发生局部失稳、钢箱对混凝土套箍作用小等问题。[0030]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。图2为本实用新型PBL加劲肋一的结构示意图。图3为本实用新型实施例2的结构示意图。图4为本实用新型实施例3的结构示意图。图5为本实用新型实施例4的结构示意图。图6为本实用新型实施例5的结构示意图。图7为本实用新型实施例6的结构示意图。附图标记说明:I一外层钢箱；2—内层钢箱；3-1—PBL加劲肋一；3-2一PBL加劲肋二 ； 4一混凝土结构； 5-1—通孔一；6—横隔板。
具体实施方式
实施例1如图1所示，本实用新型`包括外层钢箱1、套装于外层钢箱I内的内层钢箱2、多个分别布设在外层钢箱I内侧壁上的加劲肋板组一、多个分别布设在内层钢箱2外侧壁上的加劲肋板组二和由填充于外层钢箱I与内层钢箱2之间的混凝土浇筑成型的混凝土结构4，所述外层钢箱I和内层钢箱2的纵向长度相同且二者的上下端部均平齐，所述混凝土结构4的上下端部分别与外层钢箱I的上下端部相平齐。所述外层钢箱I的横截面形状为矩形或正多边形，且内层钢箱2的横截面形状为矩形或正多边形。多个所述加劲肋板组一的组数与外层钢箱I的内侧壁数量相同，且多个所述加劲肋板组一分别布设在外层钢箱I的多个内侧壁上。多个所述加劲肋板组二的组数与内层钢箱2的外侧壁数量相同，且多个所述加劲肋板组二分别布设在内层钢箱2的多个外侧壁上。每一个所述加劲肋板组一均包括多道呈平行布设的PBL加劲肋一 3-1，多道所述PBL加劲肋一 3-1的结构和尺寸均相同且多道所述PBL加劲肋一 3-1均为长条形钢肋板一，每一道所述长条形钢肋板一的纵向延伸方向均与外层钢箱I的中心轴线方向一致，且每一道所述长条形钢肋板一均与其所布设外层钢箱I的内侧壁呈垂直布设。每一道所述长条形钢肋板一的纵向长度均与外层钢箱I的纵向长度相同，且每一道所述长条形钢肋板一的横向宽度均为其所布设位置处外层钢箱I和
内层钢箱2之间间距的I ~与。每一个所述加劲肋板组二均包括多道呈平行布设的PBL加
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劲肋二 3-2，多道所述PBL加劲肋二 3-2的结构和尺寸均相同且多道所述PBL加劲肋二 3_2均为长条形钢肋板二，每一道所述长条形钢肋板二的纵向延伸方向均与内层钢箱2的中心轴线方向一致，且每一道所述长条形钢肋板二均与其所布设内层钢箱2的外侧壁呈垂直布设。每一道所述长条形钢肋板二的纵向长度均与内层钢箱2的纵向长度相同，且每一道所述长条形钢肋板二的横向宽度均为其所布设位置处外层钢箱I和内层钢箱2之间间距的τ ~ 7°多个所述加劲肋板组一中的所有PBL加劲肋一 3-1和多个所述加劲肋板组二中的5 4
所有PBL加劲肋二 3-2均与混凝土结构4紧固连接为一体，所述外层钢箱1、内层钢箱2、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构4组成一个整体式钢箱混凝土柱形结构件或一个钢箱混凝土柱形节段，多个所述钢箱混凝土柱形节段由上至下拼装组成一个组合式钢箱混凝土柱形结构件。本实施例中，所述外层钢箱1、内层钢箱2、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构4组成所施工桥梁的钢箱混凝土桥墩，即所述组合式钢箱混凝土柱形结构件为钢箱混凝土桥墩。实际施工时，所述外层钢箱1、内层钢箱2、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构4也可以组成其它类型的整体式柱形结构件，如承重梁、拱等结构件。同时，所述外层钢箱1、内层钢箱2、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构4所组成的柱形结构件也可以应用其它土建项目，如房屋、隧道等的支撑结构件。本实施例中，所述外层钢箱I和内层钢箱2的纵向长度，均与所施工钢箱混凝土桥墩的高度相同。实际加工时，所述外层钢箱I和内层钢箱2的壁厚均为8mm 20mm，且Al:A2=l: (0.6 0.8)，其中Al为外层钢箱I内侧中空部分的横截面积，A2为内层钢箱2内侧中空部分的横截面积。本实施例中，所述外层钢箱I和内层钢箱2的壁厚均优选为12mm 16mm,所述外层钢箱I的横截面积优选为8m2 20m2，所述钢箱混凝土桥墩中所述纵向加劲肋一 3_1和纵向加劲肋二 3-2的横向宽度均优选为200mm 350mm且其厚度均优选为12mm 14mm。本实施例中，实际加工制作时，所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状相同，且所述外层钢箱I和内层钢箱2呈同轴布设。实际加工时，所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状也可以不相同，相应地，多个所述加劲肋板组一的组数和多个所述加劲肋板组二的组数也不相同。多个所述加劲肋板组一的组数和多个所述加劲肋板组二的组数相同，且多个所述加劲肋板组二分别与多个所述加劲肋板组一呈一一正对布设；每一个所述加劲肋板组二中的多道所述长条形钢肋板二均和与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中的多道所述长条形钢肋板一呈交错布设，每一个所述加劲肋板组二中所包括长条形钢肋板二的数量=与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中所包括长条形钢肋板一的数量-1。也就是说，每一个所述加劲肋板组二中所包括长条形钢肋板二的数量，比与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中所包括长条形钢肋板一的数量少一个。本实施例中，每一个所述加劲肋板组二中的多道所述长条形钢肋板二呈均匀布设，且每一个所述加劲肋板组一中的多道所述长条形钢肋板一呈均匀布设。本实施例中，所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状均为长方形。并且，每一个所述加劲肋板组二中相邻两道所述长条形钢肋板二之间的间距和每一个所述加劲肋板组一中相邻两道所述长条形钢肋板一之间的间距相同。实际加工时，所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状也可以为其它正多边形。[0055]本实施例中，所述外层钢箱I的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述外层钢箱I的前侧壁和后侧壁上所布设纵向加劲肋一 3-1的数量均为NI，且所述外层钢箱I的左侧壁和右侧壁上所布设纵向加劲肋一 3-1的数量均为N2，其中NI彡N2，其中NI和N2均为正整数且N2彡2 ;所述外层钢箱I中，LI > L2，其中LI为所述外层钢箱I的前侧壁和后侧壁的横向宽度，且L2为所述外层钢箱I的左侧壁和右侧壁的横向宽度。所述内层钢箱2的四个外侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述内层钢箱2的前侧壁和后侧壁上所布设纵向加劲肋二 3-2的数量均为N3，且所述内层钢箱2的左侧壁和右侧壁上所布设纵向加劲肋二 3-2的数量均为N4，其中N3 ^ N4，其中N3和N4均为正整数且N4 ^ 2 ;所述内层钢箱2中，L3 > L4，其中L3为所述内层钢箱2的前侧壁和后侧壁的横向宽度，且L4为所述内层钢箱2的左侧壁和右侧壁的横向宽度。其中，N3=N1-1，且N4=N2-1。本实施例中，所述PBL加劲肋一 3-1焊接固定在外层钢箱I的内侧壁上，且PBL加劲肋二 3-2焊接固定在内层钢箱2的外侧壁上。实际加工时，所述PBL加劲肋一 3-1也可以采用临时紧固件等其它方式固定在外层钢箱I的内侧壁上，且PBL加劲肋二 3-2也可以采用临时紧固件等其它方式固定在内层钢箱2的外侧壁上。本实施例中，多个所述加劲肋板组一中所有PBL加劲肋一 3-1的结构和尺寸均相同，且多个所述加劲肋板组二中所有PBL加劲肋二 3-2的结构和尺寸均相同。并且，多个所述加劲肋板组一中所有PBL加劲肋一 3-1的结构和尺寸和多个所述加劲肋板组二中所有PBL加劲肋二 3-2的结构和尺寸均相同。实际加工时，多个所述加劲肋板组一中所有PBL加劲肋一 3-1的横向宽度和厚度也可以不相同，且多个所述加劲肋板组二中所有PBL加劲肋二 3-2的的横向宽度和厚度也可以不相同。本实施例中，结合图2，每一道所述长条形钢肋板一的中部均由上至下开有多个通孔一 5-1，且多个所述通孔一 5-1布设在同一直线上；每一道所述长条形钢肋板二的中部均由上至下开有多个通孔二，且多个所述通孔二布设在同一直线上。本实施例中，多个所述加劲肋板组一中所有长条形钢肋板一上所开设通孔一 5-1的数量和各通孔一 5-1的布设位置均相同。多个所述通孔一 5-1呈均匀布设，且多个所述通孔一 5-1的结构和尺寸均相同。多个所述加劲肋板组二中所有长条形钢肋板二上所开设通孔二的数量和各通孔二的布设位置均相同。多个所述通孔二呈均匀布设，且多个所述通孔二的结构和尺寸均相同。实际加工时，多个所述通孔一 5-1也可以不均匀布设，且多个所述通孔二也可以不均匀布设。所述通孔一5- 1为圆形孔一，所述圆形孔一的孔径dl= ( I ~ I ) d2，其中d2为
所述圆形孔一所处长条形钢肋板一的横向宽度；所述通孔二为圆形孔二，所述圆形孔二的
孔径d3= ( - ~ ) d4，其中d4为所述圆形孔二所处长条形钢肋板二的横向宽度。
5 3本实施例中，所述圆形孔一和所述圆形孔二的直径优选为Φ 50mm Φ 80mm，且相邻两个所述圆形孔一和相邻两个所述圆形孔二之间的间距均优选为200mm 300mm。实际加工时，所述通孔一 5-1和通孔二也可以采用其它形状的孔。本实施例中，所述混凝土结构4为高强混凝土结构或钢纤维混凝土结构。其中，所述钢纤维混凝土结构所采用钢纤维混凝土为纤维体积率为1% 2%且密度为300kg/m3 1800kg/m3的轻质钢纤维混凝土。实施例2本实施例中，如图3所示，与实施例1不同的是:所述外层钢箱1、内层钢箱2、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构4组成一个钢箱混凝土柱形节段，多个所述钢箱混凝土柱形节段由上至下拼装组成一个组合式钢箱混凝土柱形结构件。本实施例中，所述钢箱混凝土柱形节段为桥塔节段，且多个所述桥塔节段由上至下拼装组成所施工桥梁的钢箱混凝土桥塔。实际施工时，所述钢箱混凝土柱形节段也可以为承重梁节段、桥拱节段、桥墩节段等钢箱混凝土柱形节段。实际施工时，多个所述桥塔节段中所有外层钢箱I的纵向总长度，与所施工钢箱混凝土桥塔的高度相同。本实施例中，所述钢箱混凝土柱形节段的纵向长度为3m 4m。同时，所述钢箱混凝土柱形节段中内层钢箱2的上下两端内侧均设置有一个横隔板6，所述横隔板6与内层钢箱2呈垂直布设，且横隔板6的结构和尺寸均与内层钢箱2的内部结构和尺寸相同，所述横隔板6的中部开有一个多边形孔。所述横隔板6为钢板。所述横隔板6的板厚d6= (0.8 1.2) Xd5，其中d5为内层钢箱2的壁厚。本实施例中，所述多边形孔的形状与横隔板6的形状相同。本实施例中，所述横隔板6为长方形板，且所述多边形孔为长方形孔。所述横隔板6的结构和尺寸与所述内层钢箱2的内部结构和尺寸相同。实际施工时，所述横隔板6以焊接方式固定在内层钢箱2的内壁上，每一个所述钢箱混凝土柱形节段中所述横隔板6的数量为两个。本实施例中，多个所述钢箱混凝土柱形节段的纵向长度均相等。实际施工时，多个所述钢箱混凝土柱形节段的纵向长度也可以不相等，但多个所述钢箱混凝土柱形节段的横断面结构均相同，根据所施工桥塔的规格进行确定。本实施例中，所述钢箱混凝土桥塔的横截面尺寸由上至下均相同。实际所施工时，所述所述钢箱混凝土桥塔的横截面尺寸也可以由上至下逐渐增大。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和施工过程均与实施例1相同。实施例3本实施例中，如图4所示，与实施例1不同的是:所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状均为正方形。并且，每一个所述加劲肋板组二中相邻两道所述长条形钢肋板二之间的间距和每一个所述加劲肋板组一中相邻两道所述长条形钢肋板一之间的间距相同。本实施例中，所述外层钢箱I的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述外层钢箱I的前侧壁和后侧壁上所布设纵向加劲肋一 3-1的数量均为NI，且所述外层钢箱I的左侧壁和右侧壁上所布设纵向加劲肋一 3-1的数量均为N2，其中N1=N2，其中NI和N2均为正整数且N2彡2 ;所述外层钢箱I中，L1=L2，其中LI为所述外层钢箱I的前侧壁和后侧壁的横向宽度，且L2为所述外层钢箱I的左侧壁和右侧壁的横向宽度。所述内层钢箱2的四个外侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述内层钢箱2的前侧壁和后侧壁上所布设纵向加劲肋二 3-2的数量均为N3，且所述内层钢箱2的左侧壁和右侧壁上所布设纵向加劲肋二 3-2的数量均为N4，其中N3=N4，其中N3和N4均为正整数且N4彡2 ;所述内层钢箱2中，L3=L4，其中L3为所述内层钢箱2的前侧壁和后侧壁的横向宽度，且L4为所述内层钢箱2的左侧壁和右侧壁的横向宽度。其中，L3=L1-1，且L4=L2-1。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和施工过程均与实施例1相同。实施例4本实施例中，如图5所示，与实施例2不同的是:所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状均为正方形。并且，每一个所述加劲肋板组二中相邻两道所述长条形钢肋板二之间的间距和每一个所述加劲肋板组一中相邻两道所述长条形钢肋板一之间的间距相同。本实施例中，所述外层钢箱I的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述外层钢箱I的前侧壁和后侧壁上所布设纵向加劲肋一 3-1的数量均为NI，且所述外层钢箱I的左侧壁和右侧壁上所布设纵向加劲肋一 3-1的数量均为N2，其中N1=N2，其中NI和N2均为正整数且N2彡2 ;所述外层钢箱I中，L1=L2，其中LI为所述外层钢箱I的前侧壁和后侧壁的横向宽度，且L2为所述外层钢箱I的左侧壁和右侧壁的横向宽度。所述内层钢箱2的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述内层钢箱2的前侧壁和后侧壁上所布设纵向加劲肋二 3-2的数量均为N3，且所述内层钢箱2的左侧壁和右侧壁上所布设纵向加劲肋二 3-2的数量均为N4，其中N3=N4，其中N3和N4均为正整数且N4彡2 ;所述内层钢箱2中，L3=L4，其中L3为所述内层钢箱2的前侧壁和后侧壁的横向宽度，且L4为所述内层钢箱2的左侧壁和右侧 壁的横向宽度。其中，N3=N1-1，且N4=N2-1。本实施例中，所述横隔板6为正方形板，且所述多边形孔为正方形孔。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和施工过程均与实施例2相同。实施例5本实施例中，如图6所示，与实施例1不同的是:所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状均为正六边形。本实施例中，所述外层钢箱I的六个内侧壁上所设置纵向加劲肋一 3-1的数量均为N5 ;所述内层钢箱2的六个外侧壁上所设置纵向加劲肋二 3-2的数量均为N6，且N6=N5-1。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和施工过程均与实施例1相同。实施例6本实施例中，如图7所示，与实施例2不同的是:所述外层钢箱I和内层钢箱2的横截面形状均为正六边形。本实施例中，所述外层钢箱I的六个内侧壁上所设置纵向加劲肋一 3-1的数量均为N5 ;所述内层钢箱2的六个外侧壁上所设置纵向加劲肋二 3-2的数量均为N6，且N6=N5-1。[0098]本实施例中，所述横隔板6为正六边板，且所述多边形孔为正六边孔。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和施工过程均与实施例2相同。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:包括外层钢箱(I)、套装于外层钢箱(I)内的内层钢箱(2)、多个分别布设在外层钢箱(I)内侧壁上的加劲肋板组一、多个分别布设在内层钢箱(2)外侧壁上的加劲肋板组二和由填充于外层钢箱(I)与内层钢箱(2)之间的混凝土浇筑成型的混凝土结构(4)，所述外层钢箱(I)和内层钢箱(2)的纵向长度相同且二者的上下端部均平齐，所述混凝土结构(4)的上下端部分别与外层钢箱(I)的上下端部相平齐；所述外层钢箱(I)的横截面形状为矩形或正多边形，且内层钢箱(2)的横截面形状为矩形或正多边形；多个所述加劲肋板组一的组数与外层钢箱(I)的内侧壁数量相同，且多个所述加劲肋板组一分别布设在外层钢箱(I)的多个内侧壁上；多个所述加劲肋板组二的组数与内层钢箱(2)的外侧壁数量相同，且多个所述加劲肋板组二分别布设在内层钢箱(2)的多个外侧壁上；每一个所述加劲肋板组一均包括多道呈平行布设的PBL加劲肋一(3-1)，多道所述PBL加劲肋一(3-1)的结构和尺寸均相同且多道所述PBL加劲肋一(3-1)均为长条形钢肋板一，每一道所述长条形钢肋板一的纵向延伸方向均与外层钢箱(I)的中心轴线方向一致，且每一道所述长条形钢肋板一均与其所布设外层钢箱(I)的内侧壁呈垂直布设；每一道所述长条形钢肋板一的纵向长度均与外层钢箱(I)的纵向长度相同，且每一道所述长条形钢肋板一的横向宽度均为其所布设位置处外层钢箱(I)和内层钢箱(2)之间间距的！ ~ I;每一个所述加劲肋板组二均包括多道呈平行布设的PBL加劲肋二 5 4(3-2)，多道所述PBL加劲肋二(3-2)的结构和尺寸均相同且多道所述PBL加劲肋二(3-2)均为长条形钢肋板二，每一道所述长条形钢肋板二的纵向延伸方向均与内层钢箱(2)的中心轴线方向一致，且每一道所述长条形钢肋板二均与其所布设内层钢箱(2)的外侧壁呈垂直布设；每一道所述长条形钢肋板二的纵向长度均与内层钢箱(2)的纵向长度相同，且每一道所述长条形钢肋板二的 横向宽度均为其所布设位置处外层钢箱(I)和内层钢箱(2 )之间间距的I ~ 多个所述加劲肋板组一中的所有PBL加劲肋一(3-1)和多个所述加劲肋5 4板组二中的所有PBL加劲肋二(3-2)均与混凝土结构(4)紧固连接为一体，所述外层钢箱(I)、内层钢箱(2)、多个所述加劲肋板组一、多个所述加劲肋板组二和所述混凝土结构(4)组成一个整体式钢箱混凝土柱形结构件或一个钢箱混凝土柱形节段，多个所述钢箱混凝土柱形节段由上至下拼装组成一个组合式钢箱混凝土柱形结构件。
2.按照权利要求1所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:所述外层钢箱(I)和内层钢箱(2)的横截面形状相同，且所述外层钢箱(I)和内层钢箱(2)呈同轴布设。
3.按照权利要求1或2所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:所述钢箱混凝土柱形节段中内层钢箱(2)的上下两端内侧均设置有一个横隔板(6)，所述横隔板(6)与内层钢箱(2)呈垂直布设，且横隔板(6)的结构和尺寸均与内层钢箱(2)的内部结构和尺寸相同，所述横隔板(6)的中部开有一个多边形孔。
4.按照权利要求2所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:多个所述加劲肋板组一的组数和多个所述加劲肋板组二的组数相同，且多个所述加劲肋板组二分别与多个所述加劲肋板组一呈一一正对布设；每一个所述加劲肋板组二中的多道所述长条形钢肋板二均和与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中的多道所述长条形钢肋板一呈交错布设，每一个所述加劲肋板组二中所包括长条形钢肋板二的数量=与该加劲肋板组二正对的加劲肋板组一中所包括长条形钢肋板一的数量-1。
5.按照权利要求4所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:每一个所述加劲肋板组二中的多道所述长条形钢肋板二呈均匀布设，且每一个所述加劲肋板组一中的多道所述长条形钢肋板一呈均匀布设。
6.按照权利要求1或2所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:所述外层钢箱(I)和内层钢箱(2)的壁厚均为8mm 20mm，且Al: A2=l: (0.6 0.8)，其中Al为外层钢箱(I)内侧中空部分的横截面积，A2为内层钢箱(2)内侧中空部分的横截面积。
7.按照权利要求6所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:每一道所述长条形钢肋板一的中部均由上至下开有多个通孔一(5-1)，且每一道所述长条形钢肋板二的中部均由上至下开有多个通孔二。
8.按照权利要求7所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:多个所述加劲肋板组一中所有PBL加劲肋一(3-1)的结构和尺寸均相同，且多个所述加劲肋板组二中所有PBL加劲肋二(3-2)的结构和尺寸均相同；多个所述加劲肋板组一中所有长条形钢肋板一上所开设通孔一(5-1)的数量和各通孔一(5-1)的布设位置均相同；多个所述通孔一(5-1)呈均匀布设，且多个所述通孔一(5-1)的结构和尺寸均相同；多个所述加劲肋板组二中所有长条形钢肋板二上所开设通孔二的数量和各通孔二的布设位置均相同；多个所述通孔二呈均匀布设，且多个所述通孔二的结构和尺寸均相同。
9.按照权利要求7所述的 一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:所述外层钢箱(I)和内层钢箱(2 )的壁厚均优选为12mm 16mm，所述外层钢箱(I)的横截面积优选为Sm2 20m2，所述钢箱混凝土桥墩中所述纵向加劲肋一(3-1)和纵向加劲肋二(3-2)的横向宽度均优选为200mm 350mm且其厚度均优选为12mm 14mm ;所述通孔一(5_1)为圆形孔一，所述圆形孔一的孔径dl= ( * ~ + ) 其中d2为所述圆形孔一所处长条形钢肋板一的横向宽度；所述通孔二为圆形孔二，所述圆形孔二的孔径d3=h d4，其 5 3中d4为所述圆形孔二所处长条形钢肋板二的横向宽度；相邻两个所述圆形孔一和相邻两个所述圆形孔二之间的间距均优选为200mm 300mm。
10.按照权利要求3所述的一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其特征在于:所述钢箱混凝土柱形节段的纵向长度为3m 4m ;所述横隔板(6)的板厚d6= (0.8 1.2) Xd5,其中d5为内层钢箱(2)的壁厚。
专利摘要本实用新型公开了一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，包括外层钢箱、套装于外层钢箱内的内层钢箱、多个分别布设在外层钢箱内侧壁上的加劲肋板组一、多个分别布设在内层钢箱外侧壁上的加劲肋板组二和由填充于外层钢箱与内层钢箱之间的混凝土浇筑成型的混凝土结构，所述外层钢箱和内层钢箱的纵向长度相同；外层钢箱、内层钢箱、多个加劲肋板组一、多个加劲肋板组二和混凝土结构组成一个整体式钢箱混凝土柱形结构件或一个钢箱混凝土柱形节段，多个钢箱混凝土柱形节段由上至下拼装组成一个组合式钢箱混凝土柱形结构件。本实用新型结构简单、设计合理、施工方便且施工成本较低、力学性能优良、使用效果好，能解决现有桥梁塔墩结构存在的多种问题。
文档编号E01D19/02GK203065957SQ20132004406
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月27日 优先权日2013年1月27日
发明者刘永健, 江祥林, 龙刚, 王旭, 程高 申请人:长安大学