一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合梁斜拉桥用结合段构造，包括连接于混凝土梁与组合梁之间的混凝土梁-组合梁连接结构，组合梁包括纵桥向布设的钢主梁，钢主梁为工字形且其包括钢主梁顶板、钢主梁底板和主梁钢腹板；钢主梁顶板和钢主梁底板均伸入至混凝土梁内，混凝土梁-组合梁连接结构包括前承压板、后承压板和结合段钢腹板，该结合段构造简单、设计合理且施工速度快、使用效果好，能解决钢-混结合部构造存在的构造复杂、结合效果较差等问题。本发明还公开了一种结合段构造施工方法，包括步骤：一、施工支架搭设；二、钢结构吊装；三、混凝土梁-组合梁连接结构施工；四、混凝土浇注，该方法步骤简单、设计合理、施工方便且施工速度快，施工效果好。
【专利说明】一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于桥梁施工【技术领域】，尤其是涉及一种混合梁斜拉桥用结合段构造及其 施工方法。
【背景技术】
[0002] 斜拉桥的主梁材料一般有钢和混凝土两种，主梁按这两种材料的不同组合可分为 钢梁、混凝土梁、组合梁和混合梁。组合梁在横截面内由钢和混凝土两种材料组成，是不同 材料在截面内的组合。组合梁的优点是用混凝土板代替正交异性钢桥面板，经济性好、刚度 大，可拆分为小构件，易于运输和安装；但其缺点是需要解决好桥面板开裂问题。组合梁斜 拉桥在300m-600m跨度范围内，具有良好的适用性。混合梁斜拉桥中跨采用钢梁以减轻自 重、增大跨越能力；边跨采用混凝土梁起到了配重的作用，提高全桥的整体刚度。该桥型能 够充分发挥钢和混凝土两种材料的优势，经济性好。混合梁斜拉桥是跨越能力最大的一种 斜拉桥桥型，具有十分广阔的应用前景。但目前所建成的有结合段的混合梁斜拉桥均采用 的是钢箱梁与混凝土梁相结合的方式，即边跨采用的是混凝土箱梁，边跨的断面形式为整 体混凝土箱型断面或双边箱型混凝土断面；而中跨采用的是钢箱梁，中跨的断面形式为整 体封闭式钢箱或双边钢箱断面。
[0003] 混合梁是指主梁沿梁的长度方向由钢和混凝土两种材料组成，主梁的梁体为钢 梁，边跨的梁体为混凝土梁。钢主梁重量较轻，跨越能力强，而混凝土主梁自重大，造价低。 混合梁合理使用钢材和混凝土两种材料，充分发挥钢梁和混凝土梁各自的优势，改善了结 构体系的受理力性能，灵活利用施工条件，优化工程经济性，但是钢梁和混凝土梁连接部 (简称钢-混结合部）是主梁刚度突变点，容易形成结构体系的弱点，是有待深入研究的关 键技术问题之一，并且钢-混结合部的位置及构造是混合梁斜拉桥设计的关键。现如今，实 际施工时所采用的钢-混结合部构造均不同程度地存在施工工艺复杂、施工速度快、结合 效果较差等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种混合梁斜 拉桥用结合段构造及其施工方法，其构造简单、设计合理且施工速度快、施工质量易于保 证，能有效解决钢-混结合部构造存在的构造复杂、施工不便、结合效果较差等问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种混合梁斜拉桥用结合段构 造，其特征在于：包括连接于混凝土梁与组合梁之间的混凝土梁-组合梁连接结构，所述组 合梁包括沿纵桥向布设的钢主梁；所述钢主梁的横截面形状为工字形且其包括钢主梁顶 板、位于钢主梁顶板下方的钢主梁底板和连接于钢主梁顶板与钢主梁底板之间的主梁钢腹 板，所述钢主梁顶板、钢主梁底板和主梁钢腹板均沿纵桥向布设；所述钢主梁顶板和钢主梁 底板均伸入至混凝土梁内，所述钢主梁顶板伸入至混凝土梁内的节段为顶板伸入段，所述 钢主梁底板伸入至混凝土梁内的节段为底板伸入段，所述顶板伸入段的长度小于所述底板 伸入段的长度；所述混凝土梁-组合梁连接结构包括位于所述底板伸入段前后两端上方的 前承压板和后承压板以及连接于前承压板与后承压板之间的结合段钢腹板，所述前承压板 的高度与钢主梁顶板和钢主梁底板的间距相同且其位于钢主梁顶板和钢主梁底板之间，所 述后承压板和前承压板均沿横桥向布设，所述结合段钢腹板沿纵桥向布设，且后承压板的 高度小于前承压板的高度；所述结合段钢腹板的左右两侧均安装有多个腹板剪力钉，多个 所述腹板剪力钉均沿横桥向布设且其均浇筑于混凝土梁内，所述底板伸入段上设置有多个 底板剪力钉，多个所述底板剪力钉均浇筑于混凝土梁内。
[0006] 上述混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征是：所述混凝土梁为双边肋梁，所述双边 肋梁包括两道沿纵桥向布设的混凝土梁肋，两道所述混凝土梁肋呈左右对称布设；所述组 合梁中钢主梁的数量为两道，两道所述钢主梁呈左右对称布设且二者通过多道钢横梁连接 为一体并形成组合梁梁体，多道所述钢横梁均沿横桥向布设且其沿纵桥向由前至后连接于 两道所述钢主梁之间；所述混凝土梁-组合梁连接结构为混凝土梁肋-钢主梁连接结构，所 述混凝土梁肋-钢主梁连接结构的数量为两个，两个所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构呈 左右对称布设且二者分别连接于混凝土梁的两道混凝土梁肋与组合梁的两道钢主梁之间； 所述顶板伸入段和所述底板伸入段均位于混凝土梁肋内，多个所述腹板剪力钉和多个所述 底板剪力钉均浇筑于混凝土梁肋内。
[0007] 上述混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征是：所述组合梁梁体上铺装有预制混凝 土桥面板；所述预制混凝土桥面板的左右两侧均设置有一道呈纵桥向布设的混凝土湿接 缝，两道所述混凝土湿接缝分别位于两个所述钢主梁上方；所述预制混凝土桥面板通过两 道所述混凝土湿接缝分为中部桥面板和两个分别位于所述中部桥面板左右两侧的侧部桥 面板，两个所述钢主梁的钢主梁顶板上部均设置有多个钢主梁顶部剪力钉，多个所述钢主 梁顶部剪力钉均呈坚直向布设且其均位于混凝土湿接缝内。
[0008] 上述混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征是：所述结合段钢腹板由上部腹板和位 于所述上部腹板下方的下部腹板组成，所述上部腹板位于后承压板上方且其为直角梯形， 所述下部腹板为长方形；所述上部腹板的上部长度与所述顶板伸入段的长度相同；所述上 部腹板的下部宽度与所述下部腹板的长度均与后承压板和前承压板之间的间距相同，所述 下部腹板的宽度与后承压板高度相同。
[0009] 上述混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征是：所述顶板伸入段的长度为Ll = (
【权利要求】
1. 一种混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：包括连接于混凝土梁（1)与组合 梁（2)之间的混凝土梁-组合梁连接结构，所述组合梁（2)包括沿纵桥向布设的钢主梁 (2-1);所述钢主梁（2-1)的横截面形状为工字形且其包括钢主梁顶板（2-11)、位于钢主梁 顶板（2-11)下方的钢主梁底板（2-12)和连接于钢主梁顶板（2-11)与钢主梁底板（2-12) 之间的主梁钢腹板（2-13)，所述钢主梁顶板（2-11)、钢主梁底板（2-12)和主梁钢腹板 (2-13)均沿纵桥向布设；所述钢主梁顶板（2-11)和钢主梁底板（2-12)均伸入至混凝土 梁⑴内，所述钢主梁顶板（2-11)伸入至混凝土梁⑴内的节段为顶板伸入段，所述钢主 梁底板（2-12)伸入至混凝土梁（1)内的节段为底板伸入段，所述顶板伸入段的长度小于 所述底板伸入段的长度；所述混凝土梁-组合梁连接结构包括位于所述底板伸入段前后两 端上方的前承压板（3-2)和后承压板（3-3)以及连接于前承压板（3-2)与后承压板（3-3) 之间的结合段钢腹板（3-1)，所述前承压板（3-2)的高度与钢主梁顶板（2-11)和钢主梁底 板（2-12)的间距相同且其位于钢主梁顶板（2-11)和钢主梁底板（2-12)之间，所述后承压 板（3-3)和前承压板（3-2)均沿横桥向布设，所述结合段钢腹板（3-1)沿纵桥向布设，且 后承压板（3-3)的高度小于前承压板（3-2)的高度；所述结合段钢腹板（3-1)的左右两侧 均安装有多个腹板剪力钉（3-6)，多个所述腹板剪力钉（3-6)均沿横桥向布设且其均浇筑 于混凝土梁（1)内，所述底板伸入段上设置有多个底板剪力钉（3-4)，多个所述底板剪力钉 (3-4)均浇筑于混凝土梁（1)内。
2. 按照权利要求1所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述混凝土梁（1) 为双边肋梁，所述双边肋梁包括两道沿纵桥向布设的混凝土梁肋（1-1)，两道所述混凝土梁 肋（1-1)呈左右对称布设；所述组合梁（2)中钢主梁（2-1)的数量为两道，两道所述钢主梁 (2-1)呈左右对称布设且二者通过多道钢横梁（2-4)连接为一体并形成组合梁梁体，多道 所述钢横梁（2-4)均沿横桥向布设且其沿纵桥向由前至后连接于两道所述钢主梁（2-1)之 间；所述混凝土梁-组合梁连接结构为混凝土梁肋-钢主梁连接结构，所述混凝土梁肋-钢 主梁连接结构的数量为两个，两个所述混凝土梁肋-钢主梁连接结构呈左右对称布设且二 者分别连接于混凝土梁（1)的两道混凝土梁肋（1-1)与组合梁（2)的两道钢主梁（2-1)之 间；所述顶板伸入段和所述底板伸入段均位于混凝土梁肋（1-1)内，多个所述腹板剪力钉 (3-6)和多个所述底板剪力钉（3-4)均浇筑于混凝土梁肋（1-1)内。
3. 按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述组合 梁梁体上铺装有预制混凝土桥面板（2-2);所述预制混凝土桥面板（2-2)的左右两侧均设 置有一道呈纵桥向布设的混凝土湿接缝（2-21)，两道所述混凝土湿接缝（2-21)分别位于 两个所述钢主梁（2-1)上方；所述预制混凝土桥面板（2-2)通过两道所述混凝土湿接缝 (2-21)分为中部桥面板和两个分别位于所述中部桥面板左右两侧的侧部桥面板，两个所述 钢主梁（2-1)的钢主梁顶板（2-11)上部均设置有多个钢主梁顶部剪力钉（2-111)，多个所 述钢主梁顶部剪力钉（2-111)均呈坚直向布设且其均位于混凝土湿接缝（2-21)内。
4. 按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述结合段 钢腹板（3-1)由上部腹板和位于所述上部腹板下方的下部腹板组成，所述上部腹板位于后 承压板（3-3)上方且其为直角梯形，所述下部腹板为长方形；所述上部腹板的上部长度与 所述顶板伸入段的长度相同；所述上部腹板的下部宽度与所述下部腹板的长度均与后承压 板（3-3)和前承压板（3-2)之间的间距相同，所述下部腹板的宽度与后承压板（3-3)高度 相同。
5. 按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述顶板伸 入段的长度为
所述底板伸入段的长度为L2 = (1.8?2.5) XH，所述后 承压板（3-3)的高度为
其中Η为钢主梁顶板（2-11)和钢主梁底板 (2-12)之间的间距且其为前承压板（3-2)的高度。
6. 按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述前承压 板（3-2)和后承压板（3-3)分别位于结合段钢腹板（3-1)的前后两侧，多个所述腹板剪力 钉（3-6)均位于结合段钢腹板（3-1)后部，所述结合段钢腹板（3-1)上安装腹板剪力钉 (3-6)的区域为剪力钉布设区；所述结合段钢腹板（3-1)上开有多个通孔（3-5)，所述结合 段钢腹板（3-1)上开设通孔（3-5)的区域为开孔区，所述开孔区位于所述剪力钉布设区的 前侧和下方。
7. 按照权利要求6所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述混凝土梁（1) 内设置有钢筋笼；所述混凝土梁-组合梁连接结构还包括多道沿横桥向布设的普通钢筋， 所述普通钢筋自通孔（3-5)穿过且其与所述钢筋笼紧固连接为一体；所述混凝土梁（1)上 下部均设置有多道沿纵桥向布设的纵向预应力筋（1-11)，所述纵向预应力筋（1-11)的一 端锚固在混凝土梁（1)的外端和其另一端锚固在前承压板（3-2)上，所述前承压板（3-2) 和后承压板（3-3)上均开有多个供纵向预应力筋（1-11)穿过的纵向预应力孔道（3-8); 所述混凝土梁（1)内设置有多道沿横桥向布设的横向预应力筋（1-21)，所述结合段钢腹板 (3-1)上开有多个分别供横向预应力筋（1-21)穿过的横向预应力孔道（3-7)。
8. 按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述前承压 板（3-2)和后承压板（3-3)均呈坚直向布设，多个所述底板剪力钉（3-4)均呈坚直向布设； 所述钢主梁顶板（2-11)和钢主梁底板（2-12)的宽度相同，所述钢主梁顶板（2-11)位于 钢主梁底板（2-12)的正上方且二者呈平行布设，所述主梁钢腹板（2-13)位于钢主梁顶板 (2-11)和钢主梁底板（2-12)之间的中部，所述主梁钢腹板（2-13)与钢主梁顶板（2-11)呈 垂直布设；所述前承压板（3-2)和后承压板（3-3)均为矩形板且二者的宽度均与钢主梁顶 板（2-11)的宽度相同。
9. 按照权利要求1或2所述的混合梁斜拉桥用结合段构造，其特征在于：所述顶板伸 入段上开有多个排气孔；所述钢主梁顶板（2-11)中位于所述顶板伸入段后侧的节段为顶 板过渡段，所述顶板过渡段的长度为1000mm?2000mm，所述顶板伸入段和所述顶板过渡段 上均设置有多个顶板剪力钉（3-9)，所述顶板剪力钉（3-9)与底板剪力钉（3-4)呈平行布 设。
10. -种如权利要求1所述结合段构造的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步 骤： 步骤一、施工支架搭设：在施工现场，对当前所施工结合段（3)的施工支架进行搭设； 所述结合段（3)为连接于混凝土梁（1)与组合梁（2)之间的混凝土梁-组合梁连接结 构；所述组合梁（2)中的钢主梁（2-1)沿纵桥向方向由多个钢主梁段拼装而成，多个所述钢 主梁段中与混凝土梁（1)连接的钢主梁段为结合段钢主梁段；所述混凝土梁（1)沿纵桥向 方向由多个混凝土梁段拼装而成，多个所述混凝土梁段中与组合梁（2)连接的混凝土梁段 为结合段混凝土梁段； 步骤二、钢结构吊装：将预先加工完成的前承压板（3-2)、后承压板（3-3)和结合段钢 腹板（3-1)均吊装至步骤一中所述施工支架上； 步骤三、混凝土梁-组合梁连接结构施工：对所述结合段混凝土梁段进行混凝土浇注 之前，对当前所施工的混凝土梁-组合梁连接结构进行施工； 对所述混凝土梁-组合梁连接结构进行施工时，先将所述结合段钢主梁段的钢主梁顶 板（2-11)和钢主梁底板（2-12)均插入至对所述结合段混凝土梁段进行成型施工的成型模 板内，并对步骤二中吊装至所述施工支架上的前承压板（3-2)、后承压板（3-3)和结合段钢 腹板（3-1)分别进行安装；同时，在所述底板伸入段上布设多个底板剪力钉（3-4)，并在结 合段钢腹板（3-1)上安装多个腹板剪力钉（3-6); 步骤四、混凝土浇注：对所述结合段钢主梁段进行混凝土浇注施工，便完成结合段（3) 的施工过程。
【文档编号】E01D19/12GK104294748SQ201410489579
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】蒲广宁, 肖汝诚, 张晓栋, 程进 申请人:同济大学