混合桥梁结构及混合斜拉桥的制作方法

本发明属于桥梁工程领域，尤其涉及一种混合桥梁结构及混合斜拉桥。

背景技术：

混合梁斜拉桥合理的使用了钢材和混凝土两种材料形成主梁，充分发挥了钢梁和混凝土梁各自的优势，改善了结构体系的受力性能，优化工程的经济性。目前，混合桥梁在大跨度斜拉桥中获得了广泛的运用。

相关技术中，钢箱梁通常为分离式双主梁，断面为底板开口的结构，而混凝土梁采用的是整箱断面，底板为全封闭结构。而钢梁和混凝土梁的结合段是主梁的刚度突变点，由于钢梁和混凝土梁的结合段的断面结构存在差异，使结合段处存在较大的刚度突变以及传力不平顺的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种混合桥梁结构及混合斜拉桥，以解决结合段处存在刚度突变以及传力不平顺的问题。

为解决上述问题，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种混合桥梁结构，包括：钢箱梁，包括钢梁顶板和设置在所述钢梁顶板底部的钢梁体，所述钢梁体至少间隔设置有两个，相邻两个所述钢梁体和所述钢梁顶板之间形成有朝下开口的凹槽；混凝土梁，与所述钢箱梁相连，所述钢箱梁和所述混凝土梁形成用于通行的桥面；其中，所述凹槽靠近于所述混凝土梁的位置处设置有用于供所述混凝土梁伸入连接的连接箱体，所述连接箱体朝向所述混凝土梁的一侧为开口。

优选地，所述连接箱体包括：连接底板，连接在相邻两个所述钢梁体之间，所述连接底板用于将所述凹槽朝下的开口密封；连接腹板，设置在所述凹槽内，并分别与两个所述钢梁体、所述钢梁顶板和所述连接底板相连，所述连接腹板用于将所述连接箱体远离所述混凝土梁一侧的开口密封。

优选地，所述连接底板上设置有缺口，所述缺口朝向远离所述混凝土梁的方向敞开，所述连接腹板的一侧沿所述缺口的轮廓形状与所述连接底板相连。

优选地，所述缺口的形状沿桥梁的中心线对称。

优选地，所述缺口的宽度沿朝向远离所述混凝土梁的方向渐扩设置。

优选地，所述缺口的边缘线与桥梁的中心线之间的夹角的范围为40°～50°。

优选地，所述钢梁体包括：钢梁腹板，间隔设置在所述钢梁顶板的底部，两个所述钢梁腹板的一端均与所述钢梁顶板固定连接；钢梁底板，设置在两个所述钢梁腹板之间，并分别与两个所述钢梁腹板的另一端相连；两个隔室组件，分别与所述钢梁顶板和所述钢梁顶板固定连接；其中，所述隔室组件和所述钢梁顶板以及所述隔室组件和所述钢梁顶板之间分别形成有供所述混凝土梁插入连接的钢格室。

优选地，所述混合桥梁结构还包括：第一加劲肋，倾斜设置在所述钢箱梁上，所述第一加劲肋的一端与所述钢梁顶板连接，另一端与连接在所述钢梁顶板上的隔室组件连接；第二加劲肋，倾斜设置在所述钢箱梁上，所述第二加劲肋的一端与所述钢梁底板连接，另一端与连接在所述钢梁底板上的隔室组件连接。

优选地，所述混合桥梁结构还包括：横隔板，设置在所述凹槽内，并沿所述凹槽的长度方向间隔有多个。

本发明实施例中还提供了一种斜拉桥，包括上述的混合桥梁结构。

本发明实施例所提供的一种混合桥梁结构，包括钢箱梁和混凝土梁，钢箱梁包括钢梁顶板和间隔设置在钢梁顶板底部的钢梁体，而且相邻两个钢梁体和钢梁顶板之间形成有朝下开口的凹槽。通过采用在凹槽靠近于混凝土梁的位置处设置有用于供混凝土梁伸入连接的连接箱体，并且，将连接箱体朝向所述混凝土梁的一侧为开口。这样设置，连接箱体便将连接位置处的凹槽开口封闭，使钢箱梁用于与混凝土梁相结合处的断面为整箱断面，能够与结合处的混凝土梁的断面形状保持一致。而结合段处的钢箱梁和混凝土梁均为整箱断面，能够避免刚度的剧烈变化，实现两者间受力的顺畅传递，提升了整体桥梁整体结构的稳定性，社会及经济效益显著、创新度高，具有重要的工程价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的钢箱梁与混凝土梁结合段的断面示意图；

图2是本发明实施例提供的混合桥梁结构中结合段在第一方向上的剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的混合桥梁结构中结合段的展开平面示意图；

图4是本发明实施例提供的混合桥梁结构中结合段在第二方向上的剖面示意图。

附图标记说明：

11、钢箱梁；111、钢梁顶板；112、钢梁体；1121、钢梁腹板；1122、钢梁底板；1124、钢格室；1125、连接钉；1126、结构钢板；1127、承压板；1128、隔室板；113、凹槽；12、混凝土梁；13、连接箱体；131、连接底板；132、连接腹板；133、缺口；14、第一加劲肋；15、第二加劲肋；16、横隔板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种混合桥梁结构，主要应用在通过钢箱梁11和混凝土梁12相结合而形成的斜拉桥上，用于能够提升钢箱梁11和混凝土梁12相结合段处连接的可靠性。该混合桥梁结构包括钢箱梁11和混凝土梁12。钢箱梁11通常设置在整个桥梁的中间部分，作为主梁；而混凝土梁12则设置在钢箱梁11的两端，作为边跨梁。混凝土梁12与钢箱梁11相连后能够形成用于通行的桥面。具体地，钢箱梁11包括钢梁顶板111和设置在钢梁顶板111底部的钢梁体112，钢梁体112通常为钢质材料制成的空心结构，结构强度高，从而通过钢梁体112来增强钢梁顶板111的结构强度。实际设置中，可根据刚箱体的宽度来设置钢梁体112的个数，通常采用将钢梁体112至少间隔设置有两个，以实现在满足钢箱梁11结构强度要求的前提下，能够将减少钢箱梁11整体的重量。而且，由于相邻两个钢梁体112间隔设置，便在相邻两个钢梁体112和钢梁顶板111之间形成有朝下开口的凹槽113。凹槽113的开口朝下是指朝向与桥面所在的方向相反的方向。凹槽113所设置的长度通常沿着钢箱梁11的长度方向延伸设置。当然，也可在保证结构强度的前提下，采取将凹槽113在长度方向上分段间隔或错位设置。

具体地，如图1和图2所示，钢箱梁11底部所设置的凹槽113使钢箱梁11的断面形状为底部开口的结构，与混凝土梁12的断面形状为底部全封闭的结构不同。而为了使钢箱梁11在结合段处的断面形状能够与混凝土梁12在结合段处的断面形状保持相同，以便于钢箱梁11和混凝土梁12之间的连接。在本发明实施例中，采用在靠近于混凝土梁12位置处的凹槽113中设置有用于供混凝土梁12伸入连接的连接箱体13，而且连接箱体13朝向混凝土梁12的一侧为开口，以便混凝土梁12用于连接的一端能够由该开口而插入到连接箱体13内。具体地，该连接箱体13设置在凹槽113内，便能够将该位置处的凹槽113朝下的开口密封而形成封闭结构，成为整体形状为朝向于混凝土梁12的一侧为开口的箱体结构。这样，在结合段的位置处，从垂直于钢箱梁11的长度方向上所获得的连接箱体13的断面为四周封闭的结构，使钢箱梁11用于与混凝土梁12相结合处的断面为整箱断面，能够与结合处的混凝土梁12的断面形状保持一致。如此，便实现了由于结合段处的钢箱梁11和混凝土梁12均为整箱断面，在连接后，相结合的位置处均能够进行力的传递，便能够实现两者间受力的顺畅传递，避免由于结合处的形状差异而造成的刚度剧烈变化，从而保证了结合段的结构安全。而且，此种采用在钢箱梁11上设置与混凝土梁12的断面形状相同的方式，使得构造简单，大幅简化了加工及加强构件的焊接，经济性好。

如图2和图3所示，在一种可能的实施方案中，连接箱体13包括连接底板131和连接腹板132。连接底板131连接在相邻两个钢梁体112之间，具体为连接底板131与相邻两个钢梁体112的底板相连为一体。从而，通过连接底板131能够将凹槽113朝下的开口密封。而连接腹板132设置在凹槽113内，并分别与两个钢梁体112、钢梁顶板111和连接底板131相连。即将连接腹板132竖直设置在凹槽113内，使连接腹板132的四周分别与两个钢梁体112、钢梁顶板111和连接底板131相连为一体，连接的方式可通过焊接来实现，从而，通过连接腹板132能够将连接箱体13远离混凝土梁12一侧的开口密封。这样，通过连接底板131、连接腹板132和相邻两个钢梁体112所围合构成的连接箱体13，断面形状为封闭的箱体结构，与相连的混凝土梁12的断面形状保持一致。从而，避免刚度的剧烈变化以及传力的不顺畅，钢箱梁11的内力能够匀顺传力，保证了结合段的结构安全。实际设置中，在需要设置形成连接箱体13的位置处，还可采用通过将相应位置处的两个钢梁体112的底板加宽的方式来构成连接底板131。而连接腹板132可以是与钢梁顶板111基本垂直的方式设置在凹槽113内。

如图2和图3所示，在一种可能的实施方案中，连接底板131上设置有缺口133，而且缺口133朝向远离混凝土梁12的方向敞开，连接腹板132的一侧沿缺口133的轮廓形状与连接底板131相连。具体地，如图2所示，从钢箱梁11底部朝向看，所获得的连接底板131上的开口大致呈“抛物线”的形状，缺口133的宽度沿朝向远离混凝土梁12的方向渐扩设置。而且，优选将缺口133的形状设置成沿桥梁的中心线保持对称。这样，通过将连接底板131设置具有缺口133的形状，从而使连接腹板132在沿着缺口133的轮廓形状与连接底板131相连后，连接腹板132相对于凹槽113的长度方向为倾斜设置，即连接腹板132相对于桥梁的中心线呈一定的夹角。而倾斜设置的连接腹板132，符合应力传递的规律，当混凝土梁12与连接腹板132接触后，能够可靠实现钢箱梁11与混凝土梁12之间的应力传递。当然，可以理解地，在其他实施例中，在满足所形成的连接箱体13符合使用需求的前提下，也可将缺口133的形状设置成其它形状，在此并不做限制。

在本发明实施例中，缺口133所设置的形状可保持在使缺口133的边缘线与桥梁的中心线之间的夹角的范围为40°～50°。具体地，优选将缺口133的边缘线与桥梁的中心线之间的夹角设置为45°。

如图2和图3所示，在一种可能的实施方案中，钢梁体112包括钢梁腹板1121、钢梁底板1122和两个隔室组件。每个钢梁体112设置有两个钢梁腹板1121，两个钢梁腹板1121间隔设置在钢梁顶板111的底部，而且两个钢梁腹板1121的一端均与钢梁顶板111固定连接。而钢梁底板1122则设置在两个钢梁腹板1121之间，并分别与两个钢梁腹板1121的另一端相连。这样设置，使钢梁体112成为内部中空的结构，既能够保证结构强度，又能够减少整体的重量。而两个隔室组件在分别与钢梁顶板111和钢梁顶板111固定连接后，其中的一个隔室组件和钢梁顶板111之间以及另一个隔室组件和钢梁顶板111之间分别形成有供混凝土梁12插入连接的钢格室1124(参照图4)。这样，将混凝土梁12的一端插入到钢格室1124内，便能够增加钢箱梁11与混凝土梁12之间相连接的接触面积，提升相连接的稳定性。实际设置时，采用将混凝土梁12的钢筋结构伸入到钢格室1124内，然后通过向钢格室1124内现浇混凝土的方式来实现混凝土梁12与钢箱梁11之间的连接。而此种通过现浇混凝土的方式，能够提升连接处相结合的紧密性。

如图2和图3所示，在一种可能的实施方案中，钢梁体112的钢梁腹板1121和钢梁底板1122可以是由不同的钢板通过焊接的方式形成，也可由同一块钢板通过弯折的方式成型。在本发明实施例中，采用将钢箱梁11设置成包括两个间隔设置的钢梁体112，并将两个钢梁体112分别设置在位于钢箱梁11宽度方向的两侧，而凹槽113(参照图1)则位于钢箱梁11宽度方向的中部。同时，将钢梁体112的钢梁腹板1121和钢梁底板1122由不同的钢板通过焊接的方式形成。这样设置，每个钢梁体112上的两个钢梁腹板1121便分别位于钢梁体112宽度方向的两侧，即其中一个钢梁腹板1121位于外侧，另一个钢梁腹板1121位于内侧，构成凹槽113的侧壁，从而，连接腹板132便与位于内侧的钢梁腹板1121相连。而设置在两个钢梁腹板1121之间的钢梁底部可以是平直状，以可以根据设计要求，如图2所示，将钢梁底部的一部分设置成为倾斜装状，用于提高钢箱梁11的结构强度。

如图3和图4所示，在本发明实施例中，隔室组件包括承压板1127和隔室板1128。具体地，与钢梁顶板111相连的隔室组件的设置方式为：承压板1127竖直设置，隔室板1128与钢梁顶板111基本平行设置，并使承压板1127的一端与钢梁顶板111相连，承压板1127的另一端便于隔室板1128的一端相连，而隔室板1128的另一端朝向混凝土梁12所在的方向延伸适当的长度，以能够形成体积大小满足使用需求的钢格室1124。隔室板1128的另一端延伸后与混凝土梁12中的钢筋结构焊接为一体，以能够增强整体的结构强度。并且，为了提高钢格室1124内的混凝土梁12与钢箱梁11之间的结合的牢靠性，还采用在位于钢格室1124区域内的钢梁顶板111、承压板1127和隔室板1128中的至少一个上设置有多个连接钉，起到能够提高与混凝土梁12连接的接触面积的作用。

同样，如图3和图4所示，与钢梁底板1122相连的隔室组件的设置方式为：承压板1127竖直设置，隔室板1128与钢梁底板1122基本平行设置，并使承压板1127的一端与钢梁底板1122相连，承压板1127的另一端便于隔室板1128的一端相连，而隔室板1128的另一端朝向混凝土梁12所在的方向延伸适当的长度，以能够形成体积能够满足使用需求的钢格室1124。隔室板1128的另一端延伸后与混凝土梁12中的钢筋结构焊接为一体，以能够增强整体的结构强度。并且，为了提高钢格室1124内的混凝土梁12与钢箱梁11之间的结合的牢靠性，还采用在位于钢格室1124区域内的钢梁底板1122、承压板1127和隔室板1128中的至少一个上设置有多个连接钉1125，起到能够提高与混凝土梁12连接的接触面积的作用。

如图4所示，在一种可能的实施方案中，为提高位于钢格室1124内的混凝土梁12与钢箱梁11之间连接的可靠性，采用在两个钢格室1124内分别设置有结构钢板1126，结构钢板1126按照设计要求可分别与钢格室1124钢板和/或混凝土梁12中的钢筋焊接，通过将结构钢板1126结合在混凝土梁12中，与混凝土梁12构成为一体，以达到增强整体结构强度的作用。

在一种可能的实施方案中，采用将钢格室1124的高度一般设置在600～1000mm，且不超过钢箱梁11整体高度的1/3。钢格室1124长度根据受力计算确定，且不小于0.5倍的钢格室1124的高度，优选设置为钢格室1124高度的2～3倍。钢梁顶板111上开设浇筑孔、隔室板1128上开设有压浆孔，并隔室板1128与承压板1127的连接处设置有出气孔，以保证混凝土有效浇筑及隔室板1128与承压板1127的连接处的混凝土密实。承压钢板15厚度为20～30mm。

如图4所示，在本发明实施例中，混合桥梁结构还包括第一加劲肋14和第二加劲肋15。第一加劲肋14倾斜设置在钢箱梁11上，第一加劲肋14的一端与钢梁顶板111连接，另一端与连接在钢梁顶板111上的隔室组件连接，具体为与连接在钢梁顶板111上的承压板1127连接。第二加劲肋15倾斜设置在钢箱梁11上，第二加劲肋15的一端与钢梁底板1122连接，另一端与连接在钢梁底板1122上的隔室组件连接，具体为与连接在钢梁底板1122上的承压板1127连接。第一加劲肋14和第二加劲肋15的设置，能够保证连接底板131及连接腹板132的板件局部稳定，在具体设置中，第一加劲肋14和第二加劲肋15所需要设置的尺寸以及倾斜的角度大小，需根据受力计算来设置。

如图3和图4所示，在一种可能的实施方案中，混合桥梁结构还包括横隔板16，横隔板16用于加强钢箱梁11的横向受力。横隔板16设置在凹槽113内，并沿凹槽113的长度方向间隔有多个。具体设置中，将每个横隔板16的两端分别与对应的钢梁体112固定连接，支撑在相邻两个钢梁体112之间。横隔板16设置的个数以及相邻两个横隔板16之间的间隔根据具体的设置要求来设置，在此并不作限制。

如图3所示，在一种可能的实施方案中，也可采用在对称设置的连接腹板132上也连接有多个横隔板16，各横隔板16也采用间隔设置。而且，位于此区域内的横隔板16自靠近混凝土梁12的一端至远离混凝土梁12的一端的方向上，根据连接箱体13的形状变化而长度不断增加。此种设置方式，通过各横隔板16的支撑，能够进一步增强连接箱体13结构的稳定性。

本发明实施例所提供的一种混合桥梁结构，通过采用在凹槽113靠近于混凝土梁12的位置处设置有用于供混凝土梁12伸入连接的连接箱体13。这样，连接箱体13起到了将连接位置处的凹槽113开口封闭的作用，使钢箱梁11用于与混凝土梁12相结合处的断面为整箱断面，能够与结合处的混凝土梁12的断面形状保持一致。从而，结合段处的钢箱梁11和混凝土梁12均为整箱断面，能够避免刚度的剧烈变化，实现两者间受力的顺畅传递，提升了结合段的结构安全性。

本发明实施例中还提供了一种混合斜拉桥，包括上述的混合桥梁结构。斜拉桥通过使用上述的混合桥梁结构，有效解决了钢箱梁11与混凝土梁12连接的钢混结合段处的刚度及应力突变问题，保证了结合段的传力匀顺，不会发生刚度突变的情况，提升了混合梁斜拉桥的经济性及功能性，创新度高，具有重要的工程价值以及较好的竞争力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。