钢管混凝土-组合梁斜拉桥桥面体系及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于大跨斜拉桥组合结构桥面，属于桥梁工程技术领域。
【背景技术】
[0002]大跨斜拉桥桥面承受巨大的轴向力，目前常用的主梁形式主要包括混凝土梁、钢箱梁、钢桁梁、双工字钢组合梁等。工程实践表明，钢结构桥面系存在构造复杂，桥面刚度较低且承受轴向巨大轴力，存在材料应用不合理、施工周期长等问题。而普通组合桥面系主要依靠纵向组合梁承受轴向力，组合梁受弯能力强的优势不能充分发挥，且由于混凝土收缩徐变导致纵向受力的效率受到很大影响。将钢管混凝土纵梁与横向组合梁形成桥面结构，可充分发挥钢管混凝土轴向抗压性能好和简支组合梁抗弯性能好的优势，适用于斜拉桥主梁纵向压弯、横向受弯的受力模式，可以有效降低结构自重，提升材料利用效率。钢管混凝土纵梁和组合横梁均可采用工厂预制、现场拼装或部分现浇的施工方式，符合建筑工业化的发展趋势。同时，这种桥面系具有较小的受风面及较高的横向刚度、抗扭刚度，可提升桥梁整体抗风性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种受力合理、材料利用率高、施工便捷的新型组合结构桥面，可综合钢管混凝土和钢-混凝土组合梁技术的优势，使斜拉桥桥面系在纵桥向和横桥向都能充分发挥组合作用并具有极高的受力效率，从而获得更好的受力性能、施工性能、长期性能和综合经济指标。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种钢管混凝土 -组合梁斜拉桥桥面体系，其特征在于，该桥面体系包括钢管混凝土纵梁、横向组合梁、混凝土桥面板钢管混凝土纵梁与横向组合梁固接形成桥面结构，钢管混凝土纵梁内浇筑混凝土，所述横向组合梁上焊接有抗剪连接件，与混凝土桥面板形成整体。
[0006]所述桥面结构下安装有三钢管混凝土纵梁，其两肢分别与钢管混凝土纵梁固接，形成空间桁架纵向主梁结构。
[0007]所述横向组合梁为工字形钢梁或箱型钢梁。
[0008]所述混凝土桥面板采用预制板或叠合板技术形成混凝土桥面板。
[0009]所述钢管混凝土纵梁的一端内焊接有一锥形内衬钢管，所述锥形内衬钢管伸出钢管混凝土纵梁的长度满足钢管嵌固传弯的要求。
[0010]本发明的一种钢管混凝土 -组合梁斜拉桥桥面体系的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤:
[0011]I)工厂预浇筑钢管混凝土纵梁；
[0012]2)现场吊装拼接钢管混凝土梁与横向组合梁；
[0013]3)在桥面横向组合梁的顶板上焊接抗剪连接件；
[0014]4)叠合板或预制板搭在横向组合梁上，铺设胡子筋和抗剪构造钢筋，浇筑混凝土后形成
[0015]混凝土桥面板；
[0016]所述横向组合梁为工字形钢梁或箱型钢梁。
[0017]该施工方法还包括以下步骤:
[0018]在步骤I)中的钢管混凝土纵梁(I)的一端焊接一段锥形内衬钢管，在钢管竖直状态下浇筑管内混凝土，保证两端平齐并在外钢管预先设置坡口 ；
[0019]在步骤2)施工现场将钢管混凝土纵梁(I)两节段对中后拼接，通过对接焊缝连接外钢管，之后自灌浆口灌入高强砂浆或高强灌浆料，至出浆口有砂浆溢出后将灌浆口和出浆口焊封。
[0020]本发明相对于现有技术具有以下优点及突出性效果:①综合钢管混凝土和钢-混凝土组合梁技术的优势，受力合理、材料利用率高、施工便捷。②钢管混凝土轴向刚度大、承载能力高，可承担纵桥向巨大的轴力和弯矩，减小混凝土层厚度，减轻结构自重。③横向钢-混凝土组合梁板承受正弯矩，充分利用组合效应，提高材料利用效率，。④钢管混凝土纵梁和组合横梁均可采用工厂预制、现场拼装或部分现浇的施工方式，符合建筑工业化的发展趋势。⑤桥面体系受风面较小，横向刚度、抗扭刚度较高，整体抗风性能良好
【附图说明】
[0021]图1为本发明采用叠合板混凝土板技术的桥面系立体示意图。
[0022]图2为本发明采用预制混凝土板技术的桥面系立体示意图。
[0023]图3为采用三肢钢管形成空间桁架桥面结构的立体示意图。
[0024]图4为本发明钢管混凝土纵梁的一端内焊接锥形内衬钢管示意图。
[0025]图中:1 一钢管混凝土 ；2 —横向组合梁；3 —混凝土桥面板；4 一栓钉抗剪连接件；5 —混凝土板内配筋；6 —叠合板；7 —胡子筋；8 —抗剪构造钢筋；9 一预制板；10 —湿接缝；11 一斜拉索；12_钢管弦杆；2_1—锥形内衬钢管；3_1—预饶筑混凝土 ；4_1一尚强砂楽或高强灌浆料；5-1—灌浆口 ；6-1—出浆口 ；7-1—对接焊缝。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。
[0027]本发明所提供的预制钢管混凝土 -组合梁桥面体系，如图1、图2所示，桥面钢结构由钢管混凝土纵梁I与横向组合梁2形成桥面结构，横向组合梁2包括工字形钢梁或箱型钢梁。钢管内浇筑混凝土，施工现场节段拼接，在横向组合梁上焊接抗剪连接件4，与混凝土桥面板3形成整体，共同抵抗荷载作用。对于抗弯刚度要求较高的斜拉桥(如多塔桥)，可使用三钢管混凝土作为纵向主梁，如图3所示，焊接钢管弦杆12形成空间桁架，与横向组合梁2形成桥面结构。在钢管混凝土纵梁I的一端内还可以焊接有一锥形内衬钢管，如图4所示所述锥形内衬钢管伸出钢管混凝土纵梁I的长度满足钢管嵌固传弯的要求。采用锥形内衬钢管连接构造受力性能良好，传力可靠；节段间存在空隙，可现场做一定调节以纠正结构轴线偏差。
[0028]本发明的施工方法，包括以下步骤:
[0029]I)工厂预浇筑钢管混凝土纵梁；
[0030]2)现场吊装拼接钢管混凝土梁与横向组合梁，横向组合梁采用工字形钢梁或箱型钢梁；
[0031]3)在桥面横向组合梁的顶板上焊接抗剪连接件；
[0032]4)叠合板或预制板搭在横向组合梁上，铺设胡子筋和抗剪构造钢筋，浇筑混凝土后形成
[0033]混凝土桥面板；
[0034]该施工方法还包括以下步骤:
[0035]在步骤I)中的钢管混凝土纵梁(I)的一端焊接一段锥形内衬钢管，在钢管竖直状态下浇筑管内混凝土，保证两端平齐并在外钢管预先设置坡口 ；
[0036]在步骤2)施工现场将钢管混凝土纵梁(I)两节段对中后拼接，通过对接焊缝连接外钢管，之后自灌浆口灌入高强砂浆或高强灌浆料，至出浆口有砂浆溢出后将灌浆口和出浆口焊封。
【主权项】
1.一种钢管混凝土 -组合梁斜拉桥桥面体系，其特征在于，该桥面体系包括钢管混凝土纵梁(I)、横向组合梁(2)、混凝土桥面板(3)钢管混凝土纵梁(I)与横向组合梁(2)固接形成桥面结构，钢管混凝土纵梁内浇筑混凝土，所述横向组合梁(2)上焊接有抗剪连接件(4)，与混凝土桥面板(3)形成整体。2.按照权利要求1所述的钢管混凝土-组合梁斜拉桥桥面体系，其特征在于，在所述桥面结构下安装有三钢管混凝土纵梁，其两肢分别与钢管混凝土纵梁(I)固接，形成空间桁架纵向主梁结构。3.按照权利要求1或2所述的钢管混凝土-组合梁斜拉桥桥面体系，其特征在于，所述横向组合梁(2)为工字形钢梁或箱型钢梁。4.按照权利要求1或2所述的钢管混凝土-组合梁斜拉桥桥面体系，其特征在于，所述混凝土桥面板(3)采用预制板或叠合板技术形成混凝土桥面板(3)。5.按照权利要求1或2所述的钢管混凝土-组合梁斜拉桥桥面体系，其特征在于，所述钢管混凝土纵梁(I)的一端内焊接有一锥形内衬钢管，所述锥形内衬钢管伸出钢管混凝土纵梁(I)的长度满足钢管嵌固传弯的要求。6.一种钢管混凝土 -组合梁斜拉桥桥面体系的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤: 1)工厂预浇筑钢管混凝土纵梁(I); 2)现场吊装拼接钢管混凝土梁(I)与横向组合梁(2); 3)在桥面横向组合梁(2)的顶板上焊接抗剪连接件(4); 4)叠合板(6)或预制板(9)搭在横向组合梁(2)上，铺设胡子筋(7)和抗剪构造钢筋(8)，浇筑混凝土后形成混凝土桥面板(3); 所述横向组合梁(2)为工字形钢梁或箱型钢梁。7.按照权利要求6所述的施工方法，其特征在于，该施工方法还包括以下步骤: 在步骤I)中的钢管混凝土纵梁(I)的一端焊接一段锥形内衬钢管，在钢管竖直状态下浇筑管内混凝土，保证两端平齐并在外钢管预先设置坡口 ； 在步骤2)施工现场将钢管混凝土纵梁(I)两节段对中后拼接，通过对接焊缝连接外钢管，之后自灌浆口灌入高强砂浆或高强灌浆料，至出浆口有砂浆溢出后将灌浆口和出浆口焊封。
【专利摘要】本发明涉及一种钢管混凝土-组合梁斜拉桥桥面体系及其施工方法，该桥面体系包括钢管混凝土纵梁、横向组合梁、混凝土桥面板钢管混凝土纵梁与横向组合梁固接形成桥面结构，钢管混凝土纵梁内浇筑混凝土，所述横向组合梁上焊接有抗剪连接件，与混凝土桥面板形成整体。本发明受力合理、材料利用率高、施工便捷的新型组合结构桥面，可综合钢管混凝土和钢-混凝土组合梁技术的优势，使斜拉桥桥面系在纵桥向和横桥向都能充分发挥组合作用并具有极高的受力效率，从而获得更好的受力性能、施工性能、长期性能和综合经济指标。
【IPC分类】E01D21/00, E01D19/12
【公开号】CN104947588
【申请号】CN201510391792
【发明人】樊健生, 孙启力, 聂建国
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月6日