一种型钢组合桥梁的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁技术领域，特别是一种型钢组合桥梁。


背景技术：

2.国内外设计的钢结构主梁的用钢量指标大致分布在350~600kg/
㎡
范围内；根据目前钢结构的综合单价已达14000元/吨，因此，钢结构桥梁按用钢量和综合单价的指标测算得到的工程造价，超过了相同跨径的混凝土主梁1倍。
3.钢结构主梁加工步骤为：板材下料、单元件校平、单元件定位组拼、单元件焊接、焊缝检测、成型的钢结构校平、钢结构尺寸检查、钢结构涂装、涂装检测、钢结构运输出厂等。钢结构加工流程路径长，加之钢结构的加劲构造种类和数量多，每一个加劲构造均需要重复一次上述步骤，导致了钢结构完整的加工流程繁琐，并且钢结构加工所需焊接工人、涂装工人等高级劳动力数量巨大。
4.基于上述两点主要因素，限制了钢结构桥梁的大规模推广应用，但钢结构桥梁作为绿色低碳桥梁的主流代表，大规模推广建造钢结构桥梁是交通基础设施未来发展的必然趋势，也符合绿色发展理念。目前西部山区待建高速公路众多，桥隧比例极高，已超过85%，其中标准跨径（以30m和35m为主）桥梁占所有桥梁总里程的90%，因此，亟待探索一种材料指标低、加工制造简单、综合造价可控的新型钢结构桥梁。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：解决现有技术中的钢主梁由于加劲构造种类和数量繁多，而钢结构加工流程繁琐、人力成本高，因而导致钢主梁工程造价过高的问题，提供了一种型钢组合桥梁。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种型钢组合桥梁，包含若干个并排布置的h型钢，所述h型钢为一体成型结构，横向相邻两个所述h型钢的间距小于公路车辆荷载横桥向轮距，所述h型钢的端部设有端横梁，所述端横梁两端分别连接横向相邻的两个所述h型钢，所述端横梁包含钢箱，所述钢箱内浇筑有第一混凝土，所述钢箱包含腹板和底板，所述腹板为波折板，所述腹板的波折延伸方向沿竖向设置，同一个所述h型钢的纵向相邻的两个所述端横梁之间不设加劲构造，所述h型钢上设有桥面板，所述桥面板包含若干个桥面底板，所述桥面底板的两侧连接于相邻两个所述h型钢，所述桥面底板为波折板，所述桥面底板的波折延伸方向沿纵桥向设置，所述桥面底板上浇筑有第二混凝土。
8.公路车辆荷载横桥向轮距根据公路设计规范给定的尺寸确定。
9.采用本实用新型所述的一种型钢组合桥梁，通过缩小相邻两片主梁的间距，使车辆荷载至少是由两片主梁承担，尽量减少主梁受力，桥面底板与端横梁的腹板均采用波折型钢板，并将桥面底板的波沿纵桥向放置，腹板的波沿竖向放置，均是为了充分利用波折型钢板垂直于波方向的强大刚度侧，分别形成强劲的组合结构桥面板和强劲的组合结构端横
梁，从而起到较强横向联系作用，通过降低主梁的受力，配合桥面板受力性能的提升，加之主梁本身的一体成型结构，使主梁无需设置额外的加劲构造，即无需设置主梁侧面的加劲肋或连接相邻两片主梁的中隔板，进而省去了繁琐的钢结构加工流程，节约了加工时间，质量更可控，有效降低钢主梁的造价成本，有利于市场推广，主体结构简单、重量轻，更安装架设方便，尤其适用于标准跨径的公路桥梁，应用前景广阔。该结构直接采用一体成型的型钢结构作为主梁，简化生产工艺、节约人工和造价，还通过合理的构造设计，省去了主梁和桥面板的加劲结构，取消了多片中横隔板，简化了现场安装步骤，该结构体系在安全系数满足要求的前提下，大幅度提升了施工效率，并且减少了碳排放量，实现了智能及绿色低碳建造目标。
10.优选的，所述桥面板还包含沿横桥向设置的第一加劲件，所述第一加劲件连接于所有所述桥面底板的顶面。
11.进一步优选的，所述第一加劲件为型钢构件，所述第一加劲件位于跨中部。
12.进一步加强横向连接性能，联系各片h型钢，起到内力二次平均分配的作用，使得各片h型钢的应力水平趋于一致，可有效减小h型钢的顶板、腹板、底板应力峰值，进一步保障主梁不设中间加劲构造的安全性，提升适用范围。
13.优选的，所述桥面板还包含沿纵桥向设置的第二加劲件，所述第二加劲件连接于最外侧的所述h型钢顶面。
14.即在边梁位置增设第二加劲件，由于边梁除了承受桥面板混凝土湿重荷载以外，还要承受护栏等二期荷载重量，比中间梁受力更不利，因此上述方式能增强h型钢顶板局部受压稳定性，防止顶板受压局部屈曲先于结构整体破坏。
15.优选的，所述腹板内侧面连接有竖向设置的第三加劲件，所述第三加劲件沿横桥向间隔分布。
16.优选的，所述底板设有沿横桥向设置的第四加劲件。
17.避免所述端横梁在浇筑时造成钢箱变形。
18.提升端横梁的受力性能，进一步保障主梁不设中间加劲构造的安全性。
19.优选的，最外侧的所述h型钢的外侧在梁端处设有第五加劲件。
20.优选的，最外侧的所述h型钢与其相邻的所述h型钢相互连接呈箱型结构。
21.在边跨位置形成钢箱结构，其余h型钢仍满足小于公路车辆荷载横桥向轮距的限制，有效提升主梁的抗扭刚度，提高运营安全性及吊装稳定性，利于提升适用的跨径范围，而钢箱结构采用两个所述h型钢形成，相较于现有的钢箱结构，便于加工，其连接仅具有纵向连接的直线型焊缝，还可采用机器人焊接，有利于降低工程造价，降低钢结构加工难度、减少钢结构加工流程。
22.进一步优选的，所述第二混凝土为钢纤维混凝土，所述第一混凝土和所述第二混凝土一体浇筑成型。
23.进一步优选的，所述腹板包含两个单元板，所述单元板焊接于对应的所述h型钢，对应的两个所述单元板螺栓连接。
24.便于工厂进行加工，减少现场焊接工作量。
25.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
26.1. 通过缩小相邻两片主梁的间距，使车辆荷载至少是由两片主梁承担，尽量减少
主梁受力，桥面底板与端横梁的腹板均采用波折型钢板，并将桥面底板的波沿纵桥向放置，腹板的波沿竖向放置，均是为了充分利用波折型钢板垂直于波方向的强大刚度侧，分别形成强劲的组合结构桥面板和强劲的组合结构端横梁，从而起到较强横向联系作用，通过降低主梁的受力，配合桥面板受力性能的提升，横桥向传力范围更广，各片主梁受力分布更均匀，配合一体成型的型钢主梁，使主梁无需设置额外的加劲构造，即无需设置主梁侧面的加劲肋或连接相邻两片主梁的中隔板，进而省去了繁琐的钢结构加工流程，节约了加工时间，质量更可控，有效降低钢主梁的造价成本，有利于市场推广，主体结构简单、重量轻，更安装架设方便，尤其适用于标准跨径的公路桥梁，应用前景广阔。
附图说明
27.图1是实施例1的一种型钢组合桥梁的跨中断面示意图；
28.图2是实施例1的一种型钢组合桥梁的支座处断面示意图；
29.图3是图2的a-a的断面示意图；
30.图4是图2的b-b的断面示意图；
31.图5是图2的c-c的断面示意图；
32.图6是实施例1的一种型钢组合桥梁的纵剖示意图；
33.图7是实施例1的一种型钢组合桥梁的俯视示意图（桥面板未示出）
34.图8是实施例1的一种型钢组合桥梁的桥面板的加劲结构的俯视示意图；
35.图9是实施例1的第一加劲件的连接大样图；
36.图10是实施例1的第二加劲件的连接大样图；
37.图11是实施例2的一种型钢组合桥梁的跨中断面示意图；
38.图12是实施例2的一种型钢组合桥梁的支座处断面示意图；
39.图13是实施例2的一种型钢组合桥梁的桥面板的加劲结构的俯视示意图；
40.图14是实施例2的第一加劲件的连接大样图；
41.图15是实施例2的第二加劲件的连接大样图；
42.图标：1-h型钢；2-第一混凝土；31-腹板；32-底板；41-桥面底板，42-第二混凝土；51-第一加劲件；52-第二加劲件；53-第三加劲件；54-第四加劲件；55-第五加劲件。
具体实施方式
43.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
44.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
45.实施例1
46.如图1、图2、图6和图7所示，本实用新型所采用的一种型钢组合桥梁，包含若干个并排布置的h型钢1，所述h型钢1为一体成型结构，横向相邻两个所述h型钢1的间距小于公路车辆荷载横桥向轮距，所述h型钢1的端部设有端横梁，所述端横梁两端分别连接横向相邻的两个所述h型钢1，所述端横梁包含钢箱，所述钢箱内浇筑有第一混凝土2，所述钢箱包含腹板31和底板32，所述腹板31为波折板，所述腹板31的波折延伸方向沿竖向设置，同一个
所述h型钢1的纵向相邻的两个所述端横梁之间不设加劲构造，所述h型钢1上设有桥面板，所述桥面板包含若干个桥面底板41，所述桥面底板41的两侧连接于相邻两个所述h型钢1，所述桥面底板41为波折板，所述桥面底板41的波折延伸方向沿纵桥向设置，所述桥面底板41上浇筑有第二混凝土42。
47.具体的，如以跨径30m、单幅桥宽13m、设置3车道为例，按照现行规范，如公路桥涵设计通用规范jtg d60-2015，4.3.1条规定，车辆荷载横桥向轮距为1.8m，具体间距根据实际情况、设计要求、成本等综合确定，如以h型钢1间距小于1.8m的最少主梁片数确定主梁数量，则可采用8片h型钢1、按等间距1.76m布置，h型钢1的本身参数根据设计要求确定。端横梁位于h型钢1的端部，如在梁端40-50cm处，端横梁的所述腹板31包含两个单元板，所述单元板焊接于对应的所述h型钢1，对应的两个所述单元板螺栓连接，如图2所示。端横梁的底板32焊接于h型钢下翼缘板顶面，具有一定搭接长度。端横梁的厚度根据实际设计要求进行设置，端横梁的底板32的宽度大于端横梁的厚度，如图4-图5所示，端横梁处的h型钢底面还可在支座前后两侧增设加劲板。为避免钢箱在浇筑时变形，所述腹板31内侧面可焊接有竖向设置的第三加劲件53、底板32上可焊接有沿横桥向设置的第四加劲件54，第三加劲件53沿横桥向间隔分布，第三加劲件53可采用钢筋构件，第四加劲件54可采用钢板构件，如图3-图5所示。为方便连接及保障连接性能，腹板31和桥面底板41均采用具有平面的如梯形波形状的波折板，便于与h型钢或第三加劲件53具有足够的连接面。最外侧的所述h型钢1的外侧在梁端处设有第五加劲件55，可采用现有技术中的普通加劲肋板，具体数量、尺寸根据实际需要设置。
48.为保证主梁和桥面板的连接性能，作为主梁的h型钢1顶面采用现有技术中常用的剪力钉结构，以保证与第二混凝土42的连接，剪力钉结构的侧面设有侧板，用于封闭桥面底板41的侧面。桥面底板41在梁端处断开，便于第一混凝土2和第二混凝土42一体浇筑，桥面底板41上具有绑扎好的钢筋网片，浇筑宜钢纤维混凝土，形成高韧性的组合桥面板。
49.如图8-图10所示，所述桥面板内除本身具有的钢筋构造外，还预埋有沿横桥向设置的第一加劲件51和沿纵桥向设置的第二加劲件52，所述第一加劲件51连接于所有所述桥面底板41的顶面，如采用角钢构件，位于跨中部，具体数量、尺寸、间距、断面形式等根据实际需要确定，有效加强横向连接性能，联系各片h型钢1，起到内力二次平均分配的作用，使得各片h型钢1的应力水平趋于一致，可有效减小h型钢1的顶板、腹板、底板应力峰值，进一步保障主梁不设中间加劲构造的安全性，提升该结构的适用范围；所述第二加劲件52连接于最外侧的所述h型钢1顶面，第二加劲件52可选用钢筋构件，增强边梁顶板局部受压稳定性，防止顶板受压局部屈曲先于结构整体破坏。桥面板虽设置有上述加劲结构，但其并非钢结构加工，而是相当于钢筋焊接工艺，如采用单面设置的角焊缝，焊缝间隔分布，因此无需专门钢结构加工人员及繁琐的钢结构加工流程，有效简化现场施工流程，又能保证桥面板的受力性能。
50.该结构直接采用一体成型的型钢结构作为主梁，简化生产工艺、节约人工和造价，还通过合理的构造设计，省去了主梁和桥面板的加劲结构，取消了多片中横隔板，简化了现场安装步骤，该结构体系在安全系数满足要求的前提下，大幅度提升了施工效率，并且减少了碳排放量能达到45%，实现了智能及绿色低碳建造目标。
51.实施例2
52.如图11至图12所示，在实施例1的基础上，如想采用相同主梁高度但进一步提升桥梁跨径，可在最外侧的所述h型钢1与其相邻的所述h型钢1相互连接呈箱型结构，即在边跨位置形成钢箱结构，其余h型钢仍满足小于公路车辆荷载横桥向轮距的限制，如按实施例1的单幅桥宽不变，当跨径采用35m时，可设计为10片h型钢1，边梁位置的两个h型钢1对应的翼缘板相互焊接成箱型，其余h型钢1的间距按1.5657m布置。组成钢箱梁可以加大结构纵、横向抗弯刚度和抗扭刚度，提高运营安全性及吊装稳定性，两个h型钢1的焊接工艺，相较于现有的钢箱结构，无需采用钢结构加工流程，便于加工，有利于降低工程造价，降低钢结构加工难度、减少钢结构加工流程。
53.桥面板内的第一加劲件51可采用工字钢构件，仍位于跨中位置，第二加劲件52仍位于最外侧的h型钢1顶面外侧，如图13-图15所示。
54.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。