CN107905083A - 一种缀条连接的倒置式冷弯u形钢组合梁桥及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥及施工方法,包括若干平行设置的冷弯U形钢梁,若干冷弯U形钢梁上设置有预制混凝土桥面板;每个冷弯U形钢梁包括上翼缘板和下翼缘板,上翼缘板和下翼缘板之间设置有腹板,上翼缘板、下翼缘板以及腹板形成横截面为梯形的结构;下翼缘板包括间隔设置的两块下翼缘板,两块间隔设置的下翼缘板的两端之间通过梁底缀条相连。本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥传力效率高,抗弯刚度大幅度增加,节约钢材用量,可以获得较好的经济效益。U形钢梁可以工厂化预制和拼装,适应快速施工的要求;同时,桥梁在满足安全、实用、经济的条件下,造型新颖、小巧,能很好地与环境相协调。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁建造技术领域,尤其涉及一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥及施工方法。
背景技术
冷弯U形钢组合梁桥由于其经济性和技术性优势,在中小跨径桥梁工程中应用广泛,尤其适用于跨径范围在5~18m的桥梁。传统的冷弯U形钢组合梁桥各主梁之间没有一定的横向联结系,在桥梁的施工和使用过程中,冷弯U形钢组合梁桥的横桥向只能依靠桥面板联系,导致桥梁结构的横向稳定性较差,桥梁的整体刚度和抗扭较低,桥梁的跨径受到一定的限制。若本桥型使用在较大跨径范围(40~80m)内,可能会由于横向整体刚度不够出现主梁单片受力的现象,危及行车和行人安全。因此对于较大跨径范围桥梁有必要提供一种既经济又可以有效提高整体刚度和稳定性的冷弯U形钢组合梁桥及其施工方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有结构中存在的缺陷,提供一种整体稳定性好、成本较低、施工快速的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥及施工方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,包括若干平行设置的冷弯U形钢梁,若干冷弯U形钢梁上设置有预制混凝土桥面板;每个冷弯U形钢梁包括上翼缘板和下翼缘板,上翼缘板和下翼缘板之间设置有腹板,上翼缘板、下翼缘板以及腹板形成横截面为梯形的结构;下翼缘板包括间隔设置的两块下翼缘板,两块间隔设置的下翼缘板的两端之间通过梁底缀条相连。
本发明进一步的改进在于,腹板为两块,其中一块腹板设置在一块下翼缘板上,另外一块腹板设置在另外一块下翼缘板上。
本发明进一步的改进在于,腹板与上翼缘板之间的夹角为105°,腹板与下翼缘板之间的夹角为75°~77°。
本发明进一步的改进在于,每块下翼缘板的宽度为25cm。
本发明进一步的改进在于,梁底缀条通过螺栓设置在下翼缘板上。
本发明进一步的改进在于,相邻U形钢梁之间通过若干梁间缀条相连,并且梁间缀条与U形钢梁非垂直设置。
本发明进一步的改进在于,上翼缘板的中部沿纵向设置有凸起。
本发明进一步的改进在于,上翼缘板上设有若干均匀分布的剪力钉,预制混凝土桥面板通过剪力钉设置在若干冷弯U形钢梁上。
本发明进一步的改进在于,剪力钉长为10cm,共焊接4列,横向间距为30cm,纵向间距为13cm。
一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥的施工方法,包括以下步骤:
(一)工厂的制作加工:
首先将钢板在工厂进行螺栓孔的预留钻孔,然后用液压压力机对钢板两侧进行弯曲,形成下翼缘板,弯曲角度为75°~77°,接着在钢板的中部进行弯曲,形成上翼缘板和腹板,两侧腹板和上翼缘板的角度为105°,上翼缘板的中部沿纵向弯曲凸起,制成一个底部开口的冷弯U形钢梁;
将梁间缀条用螺栓栓接在冷弯U形钢梁两侧的下翼缘板之间,冷弯U形钢梁上翼缘板焊接若干剪力钉;
然后在冷弯U形钢梁上安装绑扎好钢筋网的模板,伸出冷弯U形钢梁的部分用支架进行支护,向模板内灌注混凝土,振捣均匀后进行养护,得到倒置式钢-混U形组合梁;
(二)现场的安装施工:
将预制好的倒置式钢-混U形组合梁运到施工现场,然后在相邻U形钢梁之间安装梁间缀条,得到缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明由于采用在冷弯U形钢梁的下翼缘板之间栓接梁间缀条的构造形式,可以有效增强桥梁的横向联系,提高整体稳定性、刚度和抗扭性能,翼缘较宽,在桥面板重新铺装或旧桥拆除时会具有良好的稳定性。与混凝土梁桥相比,其重量可降低到混凝土梁桥重量的1/3;与典型的钢组合梁纵梁相比,冷弯U形钢梁不设加劲肋,重量更轻,对于运输和吊装能力的要求更小,U形结构在制造、运输和安装工程中更加稳定。
进一步的,梁间缀条相比于组合梁中的横梁,制作简单,用料节省,只需要对预留在U形钢梁底的螺栓孔进行栓接,安装方便,大大减少了栓接工作量,无需焊接,减少了焊缝处应力集中引起的钢材开裂,不易产生疲劳破坏,在桥梁的养护维修阶段也可以进行缀条的快速更换。经计算,缀条斜向连接,产生的次内力小,传力效率更高。
进一步的,由于在冷弯U形钢组合梁之间设置了斜向梁间缀条,不仅很好的解决了桥梁的横向稳定问题,而且增加了截面的抗扭刚度,截面畸变变形很小,在施工和使用过程中都具有良好的稳定性;通过有限元计算发现,相比横向缀条,斜向的缀条连接形式产生的次内力更小,传力效率更高;而且冷弯U形钢组合梁可以工厂化生产和拼装,适应现代化施工方法,施工速度快;同时,桥梁在满足安全、实用、经济的条件下,造型新颖、小巧,能很好地与环境相协调。
本发明的桥型可适用于各种下部结构构造,适用于各种桥面铺装方法,桥梁可以不设桥头搭板,也可以建造无缝桥,减少湿接缝的养护维修费用,钢梁可以使用耐候钢,减少涂装油漆防腐工作量。安装的零部件种类和数量少,与封闭的钢箱梁相比,更易于检查、养护和维修,可实现全寿命周期的低成本目标。本发明中梁间缀条构造在不影响桥梁轻盈美观的前提下,以较少的钢材用量有效地提高了桥梁的稳定性。可见,本发明受力性能良好,可以增强钢梁桥的刚度和整体稳定性,结构合理、施工便捷、用料节省,能解决现有U形钢组合梁桥横向联系不强,工字型钢梁的横梁材料用量多、栓接工作量大等缺陷。本发明的结构可在工厂进行预制装配,需要的现场施工人员少,安全性高,可以有效的减少施工工期,24小时之内即可实现通车运行,符合快速施工的要求。
附图说明
图1为本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥立体结构示意图。
图2为本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥立体结构正视示意图。
图3为本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥正视图。
图4为本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢梁仰视图。
图5为本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢梁细部结构示意图。
图6为本发明的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥局部构造正视图。
图7为本发明的倒置式冷弯U形钢梁正视图。
图8为本发明的梁间缀条仰视示意图。
图中,
1—冷弯U形钢梁; 1-1—上翼缘板; 1-2—腹板;
1-3—下翼缘板; 2—螺栓; 2-1—螺栓孔;
3—剪力钉; 4—预制混凝土桥面板; 5—梁底缀条;
6—梁间缀条; 7—湿接缝; 8—纵向钢筋;
9—横向钢筋; 10—栏杆。
具体实施方式
下面通过附图对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示,本发明包括:若干平行设置的冷弯U形钢梁1和预制混凝土桥面板4,若干冷弯U形钢梁1的顶面上焊接有若干剪力钉3,若干剪力钉3上设置有预制混凝土桥面板4,即预制混凝土桥面板4通过剪力钉3设置在冷弯U形钢梁1上。
每个冷弯U形钢梁1包括上翼缘板1-1和下翼缘板1-3,上翼缘板1-1和下翼缘板1-3之间设置有腹板1-2,上翼缘板1-1、下翼缘板1-3以及腹板1-2形成横截面为梯形的结构。
具体的,下翼缘板1-3为间隔设置的两块下翼缘板,腹板1-2为两块,其中一块腹板设置在一块下翼缘板1-3上,另外一块腹板设置在另外一块下翼缘板1-3上。
上翼缘板1-1的中部沿纵向凸起,可以增大与混凝土的接触面积,使得冷弯U形钢梁1与预制混凝土桥面板4的连接更加可靠,上翼缘板1-1上设有均匀分布的剪力钉3,剪力钉3长为10cm,横向间距为30cm,共焊接4列,纵向间距为13cm;
腹板1-2与上翼缘板1-1之间的夹角为105°,腹板1-2与下翼缘板1-3之间的夹角为75°~77°,下翼缘板1-3可适当倾斜以便于排水;
两块间隔设置的下翼缘板的两端之间通过梁底缀条5相连,并且梁底缀条5通过螺栓2设置在下翼缘板1-3上。
下翼缘板1-3宽度为25cm,下翼缘板1-3上两侧每隔一定距离各预留两个或四个螺栓孔,使得螺栓孔成行成列。具体的,每隔3米在下翼缘板1-3两端各预留四个螺栓孔,使得四个螺栓孔呈两排两列的田字格形状排列;梁底缀条5的两端也各预留四个螺栓孔,螺栓孔与下翼缘板1-3上螺栓孔的数量和位置一致,通过螺栓2将梁底缀条5固定在下翼缘板1-3上。
相邻U形钢梁1之间通过梁间缀条6相连,具体的,梁间缀条有两种设置方式,一种是与冷弯U形钢梁1垂直设置,并且设置在相连的冷弯U形钢梁1的下翼缘板1-3之间,即若干梁间缀条6平行设置。另一种设置方式为:梁间缀条6两端进行斜向切割,切割后的缀条两端呈倾斜状,并且在两端各预留一个螺栓孔;将两个梁间缀条6斜向栓接在相邻的U形冷弯钢梁1的下翼缘板外侧,与梁底缀条5共用一个螺栓孔,使得这两个梁间缀条6与其中一个下翼缘板形成三角形。若干个梁间缀条采用上述方式设置时,整体形成折线形。
本发明中U形钢梁内侧的梁底缀条沿纵桥向设置的间距为2~3m,具体可根据设计进行调整。
一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥的施工方法,按以下步骤进行:
(一)工厂的制作加工:
将一块平钢板首先在工厂进行螺栓孔的预留钻孔,然后用液压压力机对钢板两侧进行弯曲,形成下翼缘板1-3,弯曲角度为75°,接着在钢板的中部进行弯曲,形成上翼缘板1-1和腹板1-2,使得两侧腹板1-2和上翼缘板1-1的弯曲角度为105°,上翼缘板1-1的中部沿纵向弯曲凸起,制成一个底部开口的U形钢梁1。
将预制好的梁间缀条5用螺栓栓接在冷弯U形钢梁1两侧的下翼缘板之间,使得开口的U形钢梁近似形成一个闭口截面。
冷弯U形钢梁1的上翼缘板焊接均匀分布的剪力钉,剪力钉长10cm,沿梁纵向焊接4列。
预制混凝土桥面板4按设计配筋进行预制,首先在冷弯U形钢梁上安装好用于浇筑桥面板的模板,伸出钢梁的部分要注意用支架进行支护,然后在绑扎好钢筋网的模板里灌注混凝土,振捣均匀后进行养护,得到倒置式钢-混U形组合梁。其中,钢筋网包括若干垂直设置的横向钢筋9和纵向钢筋8。
(二)现场的安装施工:
将预制好的倒置式钢-混U形组合梁运到施工现场,采用汽车吊安装到位。
然后在相邻U形钢梁之间安装梁间缀条6,梁间缀条6上的螺栓孔可以与下翼缘板外侧的螺栓孔横向连接,也可以斜向栓接在下翼缘板外侧,与梁底缀条5共用螺栓孔,使得相邻两个梁间缀条6与下翼缘板外形成三角形状结构,相邻U形钢梁之间若干梁间缀条6的形成锯齿状结构。
相邻U形钢梁1之间的梁间缀条6在连接时,梁间缀条6的右端与右侧冷弯U形钢梁1的第一道预留螺栓孔栓接,梁间缀条6左端与左侧的冷弯U形钢梁1的第二道预留螺栓孔栓接,右侧的第二道螺栓孔与其左侧第三道螺栓孔之间栓接梁间缀条6,以此类推。预制混凝土桥面板4与冷弯U形钢梁1通过预先焊接在梁顶的剪力钉3进行连接。
若干预制混凝土桥面板4之间通过湿接缝7连接。湿接缝7处需要安装模板,浇筑湿接缝7,当混凝土浇筑完成后,应及时采取有效的养护措施。施工中采用现浇桥面板的话就没有湿接缝。
梁间缀条6栓接完成后,需要在纵向湿接缝7处安装模板进行浇筑,当混凝土浇筑完成后,应及时采取有效的养护措施。
预制混凝土桥面板4上两侧安装有栏杆10。
本发明中梁底缀条5和梁间缀条6均为厚1cm~2cm的钢板。
本发明的冷弯U形钢组合梁桥抗弯刚度大幅度增加,节约了钢材,可以获得较好的经济效益。由于在冷弯U形钢组合梁之间设置了斜向梁间缀条,不仅很好的解决了桥梁的横向稳定问题,而且增加了截面的抗扭刚度,截面畸变变形很小,在施工和使用过程中都具有良好的稳定性;通过有限元计算发现,相比横向缀条,斜向的缀条连接形式产生的次内力更小,传力效率更高;而且冷弯U形钢组合梁可以工厂化生产和拼装,适应现代化施工方法,施工速度快;同时,桥梁在满足安全、实用、经济的条件下,造型新颖、小巧,能很好地与环境相协调。
在本发明基础上的修改均为本发明所保护的权利。
Claims (10)
1.一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,包括若干平行设置的冷弯U形钢梁(1),若干冷弯U形钢梁(1)上设置有预制混凝土桥面板(4);每个冷弯U形钢梁(1)包括上翼缘板(1-1)和下翼缘板(1-3),上翼缘板(1-1)和下翼缘板(1-3)之间设置有腹板(1-2),上翼缘板(1-1)、下翼缘板(1-3)以及腹板(1-2)形成横截面为梯形的结构;下翼缘板(1-3)包括间隔设置的两块下翼缘板,两块间隔设置的下翼缘板的两端之间通过梁底缀条(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,腹板(1-2)为两块,其中一块腹板设置在一块下翼缘板上,另外一块腹板设置在另外一块下翼缘板上。
3.根据权利要求2所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,腹板(1-2)与上翼缘板(1-1)之间的夹角为105°,腹板(1-2)与下翼缘板(1-3)之间的夹角为75°~77°。
4.根据权利要求2所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,每块下翼缘板(1-3)的宽度为25cm。
5.根据权利要求2所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,梁底缀条(5)通过螺栓(2)设置在下翼缘板(1-3)上。
6.根据权利要求5所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,相邻U形钢梁(1)之间通过若干梁间缀条(6)相连,并且梁间缀条(6)与U形钢梁(1)非垂直设置。
7.根据权利要求1所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,上翼缘板(1-1)的中部沿纵向设置有凸起。
8.根据权利要求1所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,上翼缘板(1-1)上设有若干均匀分布的剪力钉(3),预制混凝土桥面板(4)通过剪力钉(3)设置在若干冷弯U形钢梁(1)上。
9.根据权利要求8所述的一种缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥,其特征在于,剪力钉(3)长为10cm,共焊接4列,横向间距为30cm,纵向间距为13cm。
10.一种如权利要求6中任意一项所述的缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(一)工厂的制作加工:
首先将钢板在工厂进行螺栓孔的预留钻孔,然后用液压压力机对钢板两侧进行弯曲,形成下翼缘板(1-3),弯曲角度为75°~77°,接着在钢板的中部进行弯曲,形成上翼缘板(1-1)和腹板(1-2),两侧腹板(1-2)和上翼缘板(1-1)的角度为105°,上翼缘板(1-1)的中部沿纵向弯曲凸起,制成一个底部开口的冷弯U形钢梁(1);
将梁间缀条(5)用螺栓栓接在冷弯U形钢梁(1)两侧的下翼缘板(1-3)之间,冷弯U形钢梁(1)的上翼缘板(1-1)焊接若干剪力钉;
然后在冷弯U形钢梁(1)上安装绑扎好钢筋网的模板,伸出冷弯U形钢梁的部分用支架进行支护,向模板内灌注混凝土,振捣均匀后进行养护,得到倒置式钢-混U形组合梁;
(二)现场的安装施工:
将预制好的倒置式钢-混U形组合梁运到施工现场,然后在相邻U形钢梁之间安装梁间缀条(6),得到缀条连接的倒置式冷弯U形钢组合梁桥。
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