一种大挑臂钢箱梁的制作方法

本发明属于桥梁技术领域，具体涉及一种大挑臂钢箱梁。

背景技术：

随着社会经济的发展，交通量越来越大，桥梁的宽度也越来越大，近些年来出现了桥宽达60多米的大跨径钢箱（组合钢箱）连续梁。

在这些大跨径钢箱（组合钢箱）连续梁，梁高一般较高，而且梁高沿桥纵向变化，跨中梁高比支点处梁高较低，其横向如果设置成等高截面，则自重太大，且外观上显得笨重。对于这种桥宽很大、等高或变高的钢箱梁或组合钢箱梁桥，其横向设计是一项复杂而又必需的任务。

其中，横隔板的设计极其重要。现有横隔板一般采用实腹式横隔板或空腹式横隔板。对于这种桥宽很大、等高或变高的钢箱梁或组合钢箱梁桥，若横隔板采用实腹式横隔板，为了保证横隔板不发生失稳，需要设置足够的竖向加劲肋和横向加劲肋，这样设置会增加结构自重，造成资源的浪费；若横隔板采用空腹式横隔板，斜撑一般采用槽钢和圆形截面，但槽钢截面的面外刚度很小，而圆形截面和节点板的焊接处易出现疲劳破坏，难以应付斜撑上复杂的应力状态。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种大挑臂钢箱梁。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种大挑臂钢箱梁，包括顶板、底板、内侧腹板、外侧腹板、主箱室横隔板、斜底板、挑臂腹板、挑臂箱室横隔板、顶板纵向加劲肋、底板纵向加劲肋、内侧腹板纵向加劲肋、外侧腹板第一纵向加劲肋、外侧腹板第二纵向加劲肋；所述顶板的内侧部分、底板、内侧腹板、外侧腹板、主箱室横隔板构成主箱室，所述顶板的外侧部分、斜底板、挑臂腹板、外侧腹板、挑臂箱室横隔板构成挑臂箱室，所述斜底板的内侧边焊接连接于外侧腹板的外侧面上，所述顶板的内侧面上设有顶板纵向加劲肋，所述底板的内侧面上设有底板纵向加劲肋，所述内侧腹板和外侧腹板的内侧面上分别相对应地设有内侧腹板纵向加劲肋和外侧腹板第一纵向加劲肋，所述外侧腹板的内侧面上设有一对应斜底板内侧边的外侧腹板第二纵向加劲肋；所述挑臂箱室横隔板包括横隔板腹板、横隔板翼缘板、斜撑组件，所述横隔板腹板上开设有孔，所述横隔板翼缘板沿孔的边缘设置，多组所述斜撑组件设置于横隔板腹板的孔内，每组斜撑组件包括斜撑、节点板、高强螺栓，所述斜撑为角钢，每组斜撑组件的两根斜撑背靠背布置，并且两端分别通过高强螺栓与两块节点板连接，两块节点板连接于横隔板翼缘板上。

进一步地，所述主箱室横隔板同样包括横隔板腹板、横隔板翼缘板、斜撑组件。更进一步地，所述主箱室横隔板的多组斜撑组件在横隔板腹板的孔内呈v型或x型布置。

进一步地，所述主箱室横隔板为实腹式横隔板。

进一步地，还包括挑臂腹板纵向加劲肋，所述挑臂腹板的内侧面上设有挑臂腹板纵向加劲肋。

进一步地，所述外侧腹板第二纵向加劲肋呈t形，外侧腹板第二纵向加劲肋包括加劲肋腹板和加劲肋翼缘板，所述加劲肋腹板垂直于外侧腹板，并且加劲肋腹板的一侧边与外侧腹板的内侧面连接，所述加劲肋翼缘板平行于外侧腹板，并与加劲肋腹板的另一侧边连接。

进一步地，还包括斜底板纵向加劲肋，所述斜底板的内侧面上设有斜底板纵向加劲肋。

进一步地，所述斜底板上开有孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果：受力形式明确，主箱室为主要纵向受力构件，主箱室横隔板既可以采用实腹式横隔板，又可以采用实腹式横隔板和空腹式桁架相结合的结构，其中，空腹式桁架可以根据不同梁高布置成v型或x型空腹式桁架；挑臂箱室满足梁宽较宽的构造要求和横向受力要求，挑臂箱室横隔板采用实腹式横隔板和空腹式桁架相结合的结构；在外侧腹板的内侧面上设有对应斜底板内侧边的加劲肋，保证了外侧腹板和挑臂根部连接处的结构横向稳定；空腹式桁架的斜撑采用角钢，并配有高强螺栓保证连接强度，配有填板保证刚度；挑臂箱室的斜底板可以采用未开孔和开孔两种结构类型。该大挑臂钢箱梁的构造不但保证提供足够的横向刚度，而且结构轻盈，全桥挑臂统一，便于工厂化施工，既适用于等高钢箱梁桥，又适用于变高变宽钢箱梁桥。

附图说明

图1为本发明的斜底板未开孔的大挑臂钢箱梁的立面图。

图2为本发明的斜底板未开孔的大挑臂钢箱梁的立体图。

图3为本发明的斜底板开孔的大挑臂钢箱梁的立面图。

图4为本发明的斜底板开孔的大挑臂钢箱梁的立体图。

图5为本发明中的斜撑组件的结构示意图。

图6为图5中a-a的剖面图。

图7为图5中b-b的剖面图。

图8为本发明中的多组斜撑组件呈x型布置的结构示意图。

图9为图1和图3中a处的结构示意图。

图10为图9中c-c的剖面图。

图11为图9中d-d的剖面图。

图中部件标号如下：

1顶板

2底板

3内侧腹板

4外侧腹板

5主箱室横隔板

6斜底板

7挑臂腹板

8挑臂箱室横隔板

9顶板纵向加劲肋

10底板纵向加劲肋

11内侧腹板纵向加劲肋

12外侧腹板第一纵向加劲肋

13挑臂腹板纵向加劲肋

14斜底板纵向加劲肋

15外侧腹板第二纵向加劲肋

16横隔板腹板

17横隔板翼缘板

18斜撑

19节点板

20填板

21高强螺栓

22加劲肋腹板

23加劲肋翼缘板。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1至图4，一种大挑臂钢箱梁，主要包括顶板1、底板2、内侧腹板3、外侧腹板4、主箱室横隔板5、斜底板6、挑臂腹板7、挑臂箱室横隔板8。

所述顶板1的内侧部分、底板2、内侧腹板3、外侧腹板4、主箱室横隔板5构成主箱室。主箱室主要满足承受结构纵向抗弯、抗剪和抗扭的受力要求。主箱室根据梁高，主箱室横隔板5既可以采用实腹式横隔板，又可以采用实腹式横隔板和空腹式桁架相结合的结构。

所述顶板1的外侧部分、斜底板6、挑臂腹板7、外侧腹板4、挑臂箱室横隔板8构成挑臂箱室，所述斜底板6的内侧边焊接连接于外侧腹板4的外侧面上。挑臂箱室主要满足梁宽较宽的构造要求和结构的横向受力要求。挑臂箱室全桥保持不变，挑臂箱室横隔板8采用实腹式横隔板和空腹式桁架相结合的结构。

其中，所述顶板1的内侧面上设有多根顶板纵向加劲肋9，所述底板2的内侧面上设有多根底板纵向加劲肋10，所述内侧腹板3和外侧腹板4的内侧面上分别相对应地设有两根以上的内侧腹板纵向加劲肋11和两根以上的外侧腹板第一纵向加劲肋12，所述挑臂腹板7的内侧面上设有一根以上的挑臂腹板纵向加劲肋13。内侧面指朝向箱室的一面。

所述斜底板6可以采用未开孔和开孔两种结构类型。若采用未开孔结构，参见1和图2，斜底板6的内侧面上需设置斜底板纵向加劲肋14。若采用开孔结构，参见图3和图4，斜底板6的开孔位置和孔的形状需根据实际结构受力确定。

由于钢箱梁采用大挑臂构造，挑臂根部受力较大，外侧腹板4存在较大的面外应力和变形，为了增加其面外刚度，保持结构横向稳定，外侧腹板4的内侧面上设有一根外侧腹板第二纵向加劲肋15，所述外侧腹板第二纵向加劲肋15对应斜底板6的内侧边设置。

在本实施例中，所述主箱室横隔板5和挑臂箱室横隔板8均采用实腹式横隔板和空腹式桁架相结合的结构。

以下对此作说明，所述主箱室横隔板5和挑臂箱室横隔板8均包括横隔板腹板16、横隔板翼缘板17、多组斜撑组件，所述横隔板腹板16为横隔板的主体，横隔板腹板16上开设有作为桁架设置区域的孔，该孔沿边设置横隔板翼缘板17，孔内设有多组斜撑组件，多组斜撑组件构成空腹式桁架，每组斜撑组件包括斜撑18和节点板19，斜撑18的两端通过节点板19连接于横隔板翼缘板17上。其中，实腹式横隔板即横隔板腹板16，其宽度和高度随着桥梁的变宽变高同步变化，空腹式桁架则全桥保持统一，便于工厂化批量生产。

进一步地，由于在外载荷作用下，斜撑18受到的轴向力及两端的弯矩均较大，而传统斜撑常采用槽钢截面，槽钢截面的面外刚度很小，难以满足稳定要求，故斜撑18采用角钢以解决该问题。参见图5至图7，对于每组斜撑组件，两根斜撑18背靠背布置，并且两端分别通过高强螺栓21与两块节点板19连接构成一斜撑组件，每组斜撑组件通过节点板19连接于横隔板翼缘板17上，高强螺栓21能保证斜撑18和节点板19的连接强度。其中，部分斜撑组件的两根斜撑3之间设有两块以上的填板20，填板20能进一步地保证斜撑组件的刚度；相邻斜撑组件的相邻端可共用节点板19。

进一步地，由于钢箱连续梁桥、组合钢箱连续梁桥常采用变高度断面，跨中梁高比支点处梁高较低，根据不同梁高，主箱室横隔板5的多组斜撑组件在横隔板腹板16的孔内可以呈v型或x型布置，即可以构成v型或x型空腹式桁架。参见图1至图3，若梁高不高，全桥主箱室横隔板5仅采用v型空腹式桁架的主箱室横隔板5。若梁高较高，全桥主箱室横隔板5中不仅有采用v型空腹式桁架的主箱室横隔板5，还有采用x型空腹式桁架的主箱室横隔板5。v型空腹式桁架的主箱室横隔板5见图1至图3，x型空腹式桁架的主箱室横隔板5见图8。

在本实施例中，所述顶板纵向加劲肋9和斜底板纵向加劲肋14均为u肋。

在本实施例中，所述底板纵向加劲肋10、内侧腹板纵向加劲肋11、外侧腹板第一纵向加劲肋12、挑臂腹板纵向加劲肋13呈板状。

在本实施例中，参见图9至图11，所述外侧腹板第二纵向加劲肋15呈t形，外侧腹板第二纵向加劲肋15包括加劲肋腹板21和加劲肋翼缘板23，所述加劲肋腹板21垂直于外侧腹板4，并且加劲肋腹板21的一侧边与外侧腹板4的内侧面连接，所述加劲肋翼缘板23平行于外侧腹板4，并与加劲肋腹板21的另一侧边连接。

本大挑臂钢箱梁既适用于等高钢箱梁，又适用于变高变宽钢箱梁。对于变高变宽钢箱梁，通过主箱室实现变高变宽的构造要求，挑臂箱室全桥保持不变。施工时，主箱室和挑臂箱室分开加工，全桥挑臂箱室统一，方便工厂化施工。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。