一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接结构的制作方法

本发明属于钢-混凝土组合结构桥梁技术领域，具体涉及到一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接结构。

背景技术：

传统钢-混凝土组合结构箱间横梁连接形式多采用工字型组合梁或桁式组合结构，其利用了组合结构的受力优势和简单工艺，具有轻质高强、装配化、模块化、施工便捷迅速等特点，与钢-混凝土主梁匹配具有显著的技术经济效益。

随着钢结构桥梁应用日趋广泛，大跨、超宽钢结构桥梁也逐渐增多，而传统箱间横梁连接形式不再能完全适应双主梁或多主梁形式的大跨、超宽组合结构桥梁。

传统钢-混凝土组合结构箱间横梁连接形式存在以下不足：工字钢梁与混凝土顶板通过剪力连接件连接，易造成局部受力不均，混凝土顶板在横梁处易开裂；随着主梁箱间距增大，横梁须做到更大梁高，其稳定性难以保证，须布设较多的加筋肋或更多的施工临时支撑。

波形腹板钢箱-混凝土组合梁是近年来应用较多的组合结构形式，在大跨、超宽桥梁中应用优势明显，为适应其受力特点和外观样式，有必要研发一种与之匹配的波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接结构。

技术实现要素：

为了克服传统钢-混凝土组合梁箱间横梁连接形式的不足，本发明提供了一种与波形腹板钢箱-混凝土组合梁匹配的箱间横梁连接结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：

一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接结构，包括下翼缘2、波形钢腹板3、剪力钉4、箱间桥面板5和横梁拼装板6，所述下翼缘2安装于波形钢腹板3的底端，在波形钢腹板3侧两端平直段安装有拼装板6，用于栓接主梁预设连接板，所述波形钢腹板3的上端安装有上翼缘1，上翼缘与箱间桥面板5通过剪力钉4连接。

所述上翼缘1设置为直板结构、槽形结构、矩形结构和倒梯形结构四种形式。

所述直板结构为平面直板式上翼缘1，上翼缘1和下翼缘2均为平直等宽钢板。

所述槽形结构的上翼缘1由上翼板1-1、上翼板1-1两端对称布置的直腹板1-2以及安装于直腹板1-2上的上缘板1-3组成，上缘板1-3通过剪力钉4与箱间桥面板5连接。

所述上翼板1-1与下翼缘板2均为平直等宽钢板，直腹板1-2高度与混凝土桥面板厚度之比为1:1.67，上缘板1-3与上翼板1-1的宽度之比为1:5。

所述矩形结构的上翼缘1由矩形方钢1-4构成，所述矩形方钢1-4内填充有微膨胀混凝土7，所述矩形方钢1-4上端面通过剪力钉4与箱间桥面板5连接。

所述矩形方钢1-4与下翼缘2同宽，所述矩形方钢1-4的高度与宽度之比为1:5。

所述倒梯形结构的上翼缘1由倒梯形结构底板1-5、斜腹板1-6和倒梯形结构顶板1-7组成，所述倒梯形结构的上翼缘1内填充有微膨胀混凝土7，所述倒梯形结构顶板1-7通过剪力钉4与箱间桥面板5连接。

所述倒梯形结构顶板1-7与下翼缘2同宽，所述倒梯形结构底板1-5与斜腹板1-6的夹角为120°。

所述波形钢腹板3采用单层和双层两种连接形式，所述双层波形钢腹板3之间填充微膨胀混凝土7。

所述施工方法为：箱间横梁上翼缘1、下翼缘2、波形钢腹板3、剪力钉4在工厂焊接成形；将组装好的箱间横梁整体运抵施工安装现场；根据架设好的主梁实际位置确定箱间横梁与主梁的实际间距(20±△mm)及横梁拼装板6的开孔位置；将箱间横梁在主梁之间预定位置吊装就位，使用横梁拼装板6将箱间横梁与主梁栓接；浇筑箱间桥面板混凝土5。

本发明的有益效果为：本发明所提供的波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接形式，通过采用与主梁相同形式的波形腹板，并将上翼缘改进为槽形、矩形、倒梯形，或采用双层波形腹板，并在槽形、矩形、倒梯形截面内或两层波形腹板之间填充uhpc或微膨胀混凝土形成整体结构受力。采用不同的上翼缘形式可提高顶板刚度，因而可适应更大主梁间距，从而减少主梁箱室个数，提高技术经济效益。所述槽形、矩形和倒梯形上翼缘结构与混凝土顶板浇筑为受力整体，通过剪力连接件固定，保证箱间横梁和混凝土顶板的整体工作性能。另外，本发明采用波形腹板作为横梁腹板，可提高大跨横梁的侧向稳定性和剪切屈曲性能，不同形式的上翼缘可提高与主梁连接的整体性，使抗扭刚度增大，横向联系作用增强。

本发明所提供的波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接结构，通过采用与主梁相同形式的波形腹板，使桥梁腹板构造形式统一，便于施工及安装，又可提高整体美观程度，相对于传统工字型或桁式组合箱间横梁连接形式，与波形腹板钢箱-混凝土组合梁匹配程度更高，适应性更强，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明实施例1的箱间横梁连接形式结构三维模式示意图；

图2为本发明实施例1的箱间横梁连接形式结构示意图；

图3为本发明实施例2的箱间横梁连接形式结构示意图；

图4为本发明实施例3的箱间横梁连接形式结构示意图；

图5为本发明实施例4的箱间横梁连接形式结构示意图；

图6为本发明实施例5的箱间横梁连接形式结构示意图；

图中所示：上翼缘1、上翼板1-1、直腹板1-2、上缘板1-3、矩形方钢1-4、倒梯形结构底板1-5、斜腹板1-6、倒梯形结构顶板1-7、下翼缘2、波形钢腹板3、剪力钉4、箱间桥面板5、横梁拼装板6、微膨胀混凝土7。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例1

本发明提供了一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接形式，本实施例根据所述箱间横梁连接形式包括：上翼缘1、下翼缘2、设置在所述上翼板上的剪力钉4、箱间桥面板5、波形钢腹板3以及与所述波形钢腹板采用螺栓连接的横梁拼装板6。

本实施例的上翼缘1、下翼缘2均为平直等宽钢板，波形钢腹板3与上翼缘1在顶端焊接，与下翼缘板2在底端焊接，参见图1和2。本实施例的箱间横梁长度为5330mm，高度为800mm，上翼缘板宽度为500mm，下翼缘2与上翼缘1同宽。采用的波形钢腹板波幅高度为200mm，与下翼缘2的宽度之比为1:2.5，并且保证波形钢腹板3宽度中心与上下翼缘板宽度在同一中心线上。本实施例所采用的波形钢腹板3厚度为16mm，上翼缘1厚度为16mm，下翼缘2厚度为16mm。本实施例为加强箱间横梁与混凝土顶板5的连接，在上翼缘1上对称布设三排φ19×150剪力钉4，与箱间现浇混凝土桥面板5连接，剪力钉5为紧固螺栓，在上翼缘1长度方向密集布设。本实施例采用与主梁相同的腹板形式，即波形钢腹板3，利用其抗剪性能好，稳定性好的优势，箱间横梁再无需设置加筋肋即可满足横梁受力要求。

本实施例的施工方法为：箱间横梁上翼缘1、下翼缘2、波形钢腹板3、剪力钉4在工厂焊接成形；将组装好的箱间横梁整体运抵施工安装现场；根据架设好的主梁实际位置确定箱间横梁与主梁的实际间距(20±△mm)及横梁拼装板6的开孔位置；将箱间横梁在主梁之间预定位置吊装就位，使用横梁拼装板6将箱间横梁与主梁栓接；浇筑箱间桥面板混凝土5。

实施例2

本发明提供了一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接形式，本实施例为实施例1的改进型，其箱间横梁长度、高度、波形钢腹板3形式均与实施例1相同。所述箱间横梁连接形式包括：由上翼板1-1、直腹板1-2和上缘板1-3组成的上翼缘1、下翼板2、设置在所述上翼缘1上的剪力钉4、箱间桥面板5、波形钢腹板3以及与所述波形钢腹板3采用螺栓连接的横梁拼装板6。

本实施例的上翼缘1为钢板拼接槽形结构，即由上翼板1-1、上翼板1-1两端对称布置的直腹板1-2，与两端直腹板1-2呈90°对称焊接的上缘板1-3构成，参见图3。本实施例所述槽形结构上翼板1-1与下翼缘2均为平直等宽钢板，宽度为500mm，为增强箱间横梁与桥面板连接和增大横梁刚度，在上翼板1-1两端对称焊接直腹板1-2，直腹板1-2高度与混凝土桥面板厚度之比为1:1.67，两侧直腹板1-2顶端对称水平焊接上缘板1-3，上缘板1-3与上翼板1-1的宽度之比为1:5。本实施例槽形上翼缘结构内对称布置三排剪力钉4，与箱间现浇混凝土桥面板5连接，剪力钉4为紧固螺栓，在上翼缘板长度方向密集布设。本实施例与实施例1的不同在于采用了槽形上翼缘结构，其作为箱间横梁与两侧主梁横向联系作用在混凝土顶板处得到加强，其自身抗扭刚度也随之增强。

本实施例的施工方法与实施例1相同。

实施例3

本发明提供了一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接形式，本实施例为实施例1的改进型，其箱间横梁长度、高度、腹板形式均与实施例1相同。所述箱间横梁连接形式包括：由矩形方钢1-4与所述方钢内填充的uhpc或微膨胀微膨胀混凝土7共同组成的上翼缘1、下翼板2、设置在所述上翼缘1上的剪力钉4、箱间桥面板5、波形钢腹板3以及与所述波形钢腹板3采用螺栓连接的横梁拼装板6。

本实施例的上翼缘1为矩形方钢内填充uhpc或微膨胀混凝土结构，即由矩形方钢1-4、uhpc或微膨胀微膨胀混凝土7构成，参见图4。本实施例所述上翼缘为闭合矩形方钢构造，方钢壁厚为16mm，方钢截面宽度为500mm，与下翼缘2同宽，方钢高度为100mm，即方钢高度与宽度之比为1:5。本实施例上翼缘1内填充的微膨胀混凝土是指在普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到提高混凝土性能的目的。本实施例上翼缘1内填充的uhpc是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料，uhpc具有非常高的强度，优良的韧性，优异的耐久性，良好的总体经济性，在市政、交通领域有良好的应用前景。本实施例上翼缘1内填充的微膨胀混凝土是指在普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到提高混凝土性能的目的。本实施例方钢上表面对称布设三排剪力钉4，与箱间现浇混凝土桥面板5连接，剪力钉4为紧固螺栓，在方钢长度方向密集布设。本实施例将横梁上翼缘改进为矩形方钢内填uhpc或微膨胀混凝土结构，使箱间横梁顶板刚度增大，承载能力更强，可更大程度利用材料性能。

本实施例的施工方法与实施例1相同。

实施例4

本发明提供了一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接形式，本实施例为实施例1的改进型，其箱间横梁长度、高度、腹板形式均与实施例1相同。所述箱间横梁连接形式包括：由倒梯形结构底板1-5、斜腹板1-6、倒梯形结构顶板1-7和倒梯形结构内填充的uhpc或微膨胀微膨胀混凝土7共同组成的上翼缘1、下翼板2、设置在所述倒梯形结构上的剪力钉4、箱间桥面板5、波形钢腹板3以及与所述波形钢腹板3采用螺栓连接的横梁拼装板6。

本实施例的上翼缘1为倒梯形构造内填充uhpc或微膨胀混凝土结构，即由倒梯形结构底板1-5、斜腹板1-6、倒梯形结构顶板1-7和所填充的uhpc或微膨胀微膨胀混凝土7构成，参见图5。本实施例所述倒梯形结构顶板1-7宽度为500mm，与下翼缘2同宽，倒梯形结构底板1-5与左侧斜腹板的夹角为120°，右侧斜腹板以腹板中心线对称布置，控制结构高度为150mm，随即确定出倒梯形结构底板宽度。本实施例倒梯形上翼缘1板厚为16mm，上翼缘1内填充实施例3所述uhpc或微膨胀混凝土。本实施例倒梯形上翼缘1倒梯形结构顶板1-7上表面对称布设三排剪力钉4，与箱间现浇混凝土桥面板5连接，剪力钉4为紧固螺栓，在倒梯形结构顶板1-7长度方向密集布设。本实施例采用倒梯形结构的上翼缘内填uhpc或微膨胀混凝土结构，使箱间横梁顶板刚度进一步增大，在横梁高度不变的情况下波形腹板高度降低，进一步提高了横梁的稳定性与抗剪屈曲强度，可适用于较大主梁间距的箱间横向连接。

本实施例的施工方法与实施例1相同。

实施例5

本发明提供了一种波形腹板钢箱-混凝土组合梁箱间横梁连接形式，本实施例为双层波形腹板连接形式，双层波形腹板之间填充实施例3所述uhpc或微膨胀微膨胀混凝土7，该种横梁连接形式可适用于端横梁。本实施例的其它部分，包括箱间横梁长度、高度均与实施例1相同。所述箱间横梁连接形式包括：上翼缘1、下翼缘2、相隔一定间距对称布置的两片波形钢腹板3、所述上翼板上等间距布置的剪力钉4、所述两片波形钢腹板之间和上下翼板两片波形钢腹板3之间填充的微膨胀混凝土以及与所述波形钢腹板3采用螺栓连接的横梁拼装板6。

本实施例的波形钢腹板3为相隔一定间距的两片腹板以间距中心对称布置，上翼缘1为延伸到两片波形腹板顶端外侧的平直钢板，下翼缘2为延伸到波形腹板底端外侧的平直钢板，并与上翼缘1平行等宽，两侧波形腹板3与上翼缘1和下翼缘2共同形成一个箱室结构，箱室内部上翼板下侧、下翼板上侧、左侧腹板右侧以及右侧腹板左侧等间距或对称布设四排剪力钉，箱室内部浇灌uhpc或微膨胀微膨胀混凝土7，上翼缘1上册等间距布设九排剪力钉，参见图6。本实施例两片波形腹板中心间距为800mm，上翼缘与下翼缘厚度均为20mm，两片波形腹板中心线间距与横梁高度之比为1:1。本实施例所述箱间横梁连接形式刚度大，抗剪强度高，但其自重大，可应用于端横梁或连续体系的中横梁。

本实施例的施工方法为：箱间横梁上翼缘1、下翼缘2、两片波形钢腹板3、剪力钉4在工厂焊接形成箱形结构，并在上翼缘1上预留混凝土灌注孔；将组装好的箱间横梁整体运抵施工安装现场；根据架设好的主梁实际位置确定箱间横梁与主梁的实际间距(20±△mm)及横梁拼装板6的开孔位置；将箱间横梁在主梁之间预定位置吊装就位，使用横梁拼装板6将箱形横梁结构与主梁栓接；在所形成的箱形横梁内灌注微膨胀混凝土7；浇筑箱间桥面板混凝土5。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。