一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造及设计方法 |
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| 申请号 | CN202310295760.9 | 申请日 | 2023-03-23 | 公开(公告)号 | CN116289511A | 公开(公告)日 | 2023-06-23 |
| 申请人 | 中铁二院工程集团有限责任公司; | 发明人 | 陈天地; 戴胜勇; 邓勇灵; 张宇; 李伟; 徐硕; 陈建峰; 李锐; 蔡超; 向律楷; 谭清泉; 李川; | ||||
| 摘要 | 本 发明 关于一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造， 钢 桁梁下 弦杆 伸入0# 块 混凝土 ，且下弦杆端部设有端承板，伸入0#块混凝土的下弦杆上设有若干个剪 力 钉，相邻两个端承板之间通过永临结合部件连接，横桥向相邻的下弦杆之间通过下层钢 底板 和下横梁连接，下横梁嵌入0#块混凝土，下弦杆内灌注有下弦杆填充混凝土，下层钢底板上浇筑有下层混凝土板，下层混凝土板连接0#块混凝土。本发明有效降低下弦杆 应力 水 平，改善下弦杆与0#块混凝土交界面应力传递机制，通过降低钢结构压应力水平，消除钢结构局部屈曲 风 险，提高钢桁梁下部整体 稳定性 ，通过设置永临结合部件提高0#块施工的精确性、安全性和便捷性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，其特征在于，钢桁梁下弦杆(2)伸入0#块混凝土(1)，且所述下弦杆(2)端部设有端承板(8)，伸入所述0#块混凝土(1)的所述下弦杆(2)上设有若干个剪力钉(10)，相邻两个所述端承板(8)之间通过永临结合部件(6)连接，横桥向相邻的所述下弦杆(2)之间通过下层钢底板(3)和下横梁(9)连接，所述下横梁(9)嵌入所述0#块混凝土(1)，所述下弦杆(2)内灌注有下弦杆填充混凝土(5)，所述下层钢底板(3)上浇筑有下层混凝土板(4)，所述下层混凝土板(4)连接所述0#块混凝土(1)。 |
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| 说明书全文 | 一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造及设计方法技术领域背景技术[0002] 针对混凝土抗拉性能较差和混凝土梁自重大的问题，钢‑混组合结构充分发挥了钢材抗拉性能和混凝土受压性能，同时还降低了结构自重，在近断层强震区有利于结构抗震。现有钢‑混组合结构用于新型双层板桁结合刚构桥时有如下缺点： [0003] 1、钢桁梁下弦杆与0#块混凝土结合部位的传力可靠性需要改善，由于嵌入混凝土的下弦杆在0#块位置纵向断开，压力需要全部传递至混凝土，钢桁梁下弦杆与0#块混凝土结合界面截面突变，下弦杆受压较大，钢结构板件受力不均匀导致局部屈曲，影响结构安全； [0004] 2、靠近0#块下弦杆承受较大压力，在构件加工导致制造误差和残余应力的影响下，易导致下弦杆局部或整体屈曲，影响结构安全； [0006] 因而需要提出一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造解决上述问题。 发明内容[0007] 本发明的目的在于：针对现有技术存在的新型双层板桁结合刚构桥0#块下弦杆与混凝土结合部位传力机制不合理、应力分布不均匀、局部屈曲隐患和施工难度高的问题，提供一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造及设计方法。 [0008] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： [0009] 第一方面，本发明提供了一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，钢桁梁下弦杆伸入0#块混凝土，且所述下弦杆端部设有端承板，伸入所述0#块混凝土的所述下弦杆上设有若干个剪力钉，相邻两个所述端承板之间通过永临结合部件连接，横桥向相邻的所述下弦杆之间通过下层钢底板和下横梁连接，所述下横梁嵌入所述0#块混凝土，所述下弦杆内灌注有下弦杆填充混凝土，所述下层钢底板上浇筑有下层混凝土板，所述下层混凝土板连接所述0#块混凝土。 [0010] 采用本发明所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，通过设置所述下层钢底板和所述下横梁保证节段横向稳定和与所述0#块混凝土的连接，通过所述剪力钉保证所述下弦杆轴力在混凝土中均匀连续传递，通过设置所述下弦杆填充混凝土使得其与0#块交界面几何均匀过渡，通过设置所述下层混凝土板保证所述下弦杆大部分压力由混凝土(所述下层混凝土板)传递至0#块，有效降低所述下弦杆应力水平，极大改善了所述下弦杆至所述0#块混凝土交界面应力传递机制，降低钢结构压应力水平，消除钢结构局部屈曲风险，提高钢桁梁下部整体稳定性，通过设置所述永临结合部件提高0#块施工的精确性、安全性和便捷性。 [0012] 作为本发明优选地技术方案，所述剪力钉呈阵列设置。 [0013] 作为本发明优选地技术方案，所述钢桁梁合拢后向所述下弦杆中灌注所述下弦杆填充混凝土。 [0014] 作为本发明优选地技术方案，灌注所述下弦杆填充混凝土后在所述下层钢底板上浇筑所述下层混凝土板。 [0015] 作为本发明优选地技术方案，所述下层混凝土板与所述0#块混凝土之间通过预埋钢筋连接。 [0016] 第二方面，本发明还提供了一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造的设计方法，用于设计如以上任一项所述的新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，该设计方法包括以下步骤： [0017] S1、根据全桥内力分析，确定灌注所述下弦杆填充混凝土的所述下弦杆压力，并开展构件整体失稳检算，初步确定所述下层混凝土板的厚度； [0018] S2、依据局部详细应力分析结果，分析所述下弦杆、所述下层混凝土板传递压力比例，进一步确定所述下层混凝土板的厚度； [0019] S3、考虑所述下弦杆与所述0#块混凝土之间的传力均匀性，确定所述下层混凝土板结合部位构造； [0020] S4、考虑伸入所述0#块混凝土的所述下弦杆区域的传力规律，确定该部位所述下弦杆的所述剪力钉的间距； [0021] S5、根据0#块钢桁节段施工时荷载工况，确定施工过程中所述永临结合部件的结构及尺寸。 [0022] 采用本发明所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造的设计方法，以受力合理和传力均匀为导向，通过层次先后确定所述下层混凝土板的结构及尺寸、所述下弦杆的传力结构布置和所述永临结合部件的结构及尺寸，使得在常规力作用下0#块下部钢‑混结合部的所述下弦杆和所述下层钢底板压应力水平显著降低，所述下弦杆与0#块交界截面传力合理均匀，减少应力集中范围，施工过程中0#块下部钢‑混结合部能够提高0#块钢桁架节段拼装过程中的安装精度，0#块混凝土达到凝期前为0#块钢桁节段提供临时支撑。 [0023] 第三方面，本发明还提供了一种桥梁，包括如以上任一项所述的新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造。 [0024] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： [0025] 1、本发明所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，通过设置所述下层钢底板和所述下横梁保证节段横向稳定和与所述0#块混凝土的连接，通过所述剪力钉保证所述下弦杆轴力在混凝土中均匀连续传递，通过设置所述下弦杆填充混凝土使得其与0#块交界面几何均匀过渡，通过设置所述下层混凝土板保证所述下弦杆大部分压力由混凝土(所述下层混凝土板)传递至0#块，有效降低所述下弦杆应力水平，极大改善了所述下弦杆至所述0#块混凝土交界面应力传递机制，降低钢结构压应力水平，消除钢结构局部屈曲风险，提高钢桁梁下部整体稳定性，通过设置所述永临结合部件提高0#块施工的精确性、安全性和便捷性； [0026] 2、本发明所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造的设计方法，以受力合理和传力均匀为导向，通过层次先后确定所述下层混凝土板的结构及尺寸、所述下弦杆的传力结构布置和所述永临结合部件的结构及尺寸，使得在常规力作用下0#块下部钢‑混结合部的所述下弦杆和所述下层钢底板压应力水平显著降低，所述下弦杆与0#块交界截面传力合理均匀，减少应力集中范围，施工过程中0#块下部钢‑混结合部能够提高0#块钢桁架节段拼装过程中的安装精度，0#块混凝土达到凝期前为0#块钢桁节段提供临时支撑。附图说明 [0027] 图1为新型双层板桁结合刚构桥0#块下部由外向内纵剖断面示意图； [0028] 图2为新型双层板桁结合刚构桥0#块下部由内向外纵剖断面示意图； [0029] 图3为新型双层板桁结合刚构桥0#块下部下弦结合段平面投影示意图。 [0030] 图中标记：1‑0#块混凝土，2‑下弦杆，3‑下层钢底板，4‑下层混凝土板，5‑下弦杆填充混凝土，6‑永临结合部件，7‑螺栓，8‑端承板，9‑下横梁，10‑剪力钉。 具体实施方式[0031] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。 [0032] 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用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0033] 实施例1 [0034] 如图1至图3所示，本发明所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，钢桁梁下弦杆2伸入0#块混凝土1。 [0035] 伸入所述0#块混凝土1的所述下弦杆2端部设有端承板8，相邻两个所述端承板8之间通过永临结合部件6连接；具体地，所述端承板8上设有节点板，所述永临结合部件6和所述节点板通过高强螺栓7连接，图示的所述永临结合部件6为杆件，共计四根，沿矩形柱体的四边布设，并连接于所述端承板8上对应的所述节点板。通过所述永临结合部件6连接不连续的所述下弦杆2，保证施工过程的精度和安全。 [0036] 伸入所述0#块混凝土1的所述下弦杆2上设有若干个剪力钉10，所述剪力钉10呈阵列设置。通过所述剪力钉10保证所述下弦杆2轴力在混凝土中均匀连续传递。 [0037] 横桥向相邻的所述下弦杆2之间通过下层钢底板3和下横梁9连接，所述下横梁9嵌入所述0#块混凝土1。通过设置所述下层钢底板3和所述下横梁9保证节段横向稳定和与所述0#块混凝土1的连接。 [0038] 所述钢桁梁合拢后向所述下弦杆2中灌注所述下弦杆填充混凝土5，随后在所述下层钢底板3上浇筑下层混凝土板4，所述下层混凝土板4通过预埋钢筋连接所述0#块混凝土1。通过设置所述下弦杆填充混凝土5使得0#块交界面均匀过渡；通过设置所述下层混凝土板4保证所述下弦杆2大部分压力由混凝土传递至0#块。 [0039] 本实施例所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，有效降低所述下弦杆2应力水平，改善所述下弦杆2与所述0#块混凝土1交界面应力传递机制，通过降低钢结构压应力水平，消除钢结构局部屈曲风险，提高钢桁梁下部整体稳定性，通过设置所述永临结合部件6提高0#块施工的精确性、安全性和便捷性。 [0040] 实施例2 [0041] 如图1至图3所示，本发明所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造的设计方法，用于设计如实施例1所述的新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造，该设计方法包括以下步骤： [0042] S1、根据全桥内力分析，确定灌注所述下弦杆填充混凝土5的所述下弦杆2压力，并开展构件整体失稳检算，初步确定所述下层混凝土板4的厚度； [0043] S2、依据局部详细应力分析结果，分析所述下弦杆2、所述下层混凝土板4传递压力比例，进一步确定所述下层混凝土板4的厚度； [0044] S3、考虑所述下弦杆2与所述0#块混凝土1之间的传力均匀性，确定所述下层混凝土板4结合部位构造； [0045] S4、考虑伸入所述0#块混凝土1的所述下弦杆2区域的传力规律，确定该部位所述下弦杆2的所述剪力钉10的间距； [0046] S5、根据0#块钢桁节段施工时荷载工况，确定施工过程中所述永临结合部件6的结构及尺寸。 [0047] 本实施例所述的一种新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造的设计方法，以受力合理和传力均匀为导向，通过层次先后确定所述下层混凝土板4的结构及尺寸、所述下弦杆2的传力结构布置和所述永临结合部件6的结构及尺寸，使得在常规力作用下0#块下部钢‑混结合部的所述下弦杆2和所述下层钢底板3压应力水平显著降低，所述下弦杆2与0#块交界截面传力合理均匀，减少应力集中范围，施工过程中0#块下部钢‑混结合部能够提高0#块钢桁架节段拼装过程中的安装精度，0#块混凝土达到凝期前为0#块钢桁节段提供临时支撑。 [0048] 实施例3 [0049] 本发明所述的一种桥梁，包括如实施例1所述的新型双层板桁结合刚构桥下层组合构造。 |
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