一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的制作方法

本发明涉及桥梁技术领域，具体涉及到一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥。

背景技术：

传统钢桁梁桥虽然设计、制作、安装较为简便，适应跨度范围很大，应用非常广泛，但是钢桁梁桥结构空间大，结构整体刚度较小，梁高较高，一般为跨度的1/12～1/8；钢桁梁侧向刚度弱，需要设置大量的横向支撑，把各桁架连成整体，使之具有空间刚度，以抵抗纵向、横向力，支撑按构造长细比等要求确定截面，结构材料不经济；上、下弦杆疲劳应力较大，往往是疲劳问题控制弦杆尺寸；桥面铺装层与钢桁梁共同承担活载，铺装层容易出现各种不同程度的缺陷。

同时现有的钢-混凝土组合梁桥，多为工字型组合梁、箱型组合梁、波纹钢腹板组合梁，传统的组合梁结构形式单一，承载力较小，抗弯刚度较弱，经济性较低，跨越能力较差，不能满足大跨径桥梁的使用。

传统的钢桁架桥弦杆多采用箱形和工字形截面，造成钢桁梁自重过大，经济指标较高，焊接工作量大，焊缝过多且集中，焊接残余应力对结构的精确连接及成桥后的疲劳强度影响力大，不利于后期检修和维护，同时节点板尺寸过大，影响桁梁桥的空间通透性。

技术实现要素：

为了克服钢桁梁桥、组合钢桁梁桥所存在的不足，本发明提供了一种能够保证钢桁梁与混凝土桥面板整体工作性能，提高了结构的强度、刚度和稳定性，且便于设计与施工，使结构受力更加合理的π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：

一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，包括箱式结构桁片组、钢横梁、上平联10、下平联11、剪力钉群14、桥面板12和湿接缝桥面板13组成，箱式结构桁片组由主桁梁腹杆3通过节点板5连接π型的主桁上弦杆1、π型的主桁下弦杆2，连接桁片形成桁片组；

桁片组之间通过钢横梁连接，钢横梁斜腹杆8通过节点板9连接π型的横梁上弦杆6、π型的横梁下弦杆7；

多片π型的横梁上弦杆6、π型的横梁下弦杆7通过上平联10、下平联11依次连接；

桥面板12与湿接缝桥面板13通过剪力钉群14固定在主桁上弦杆1、横梁上弦杆6上。

所述π型的主桁上弦杆1分为分离式主桁梁上弦杆和组合式主桁梁上弦杆，所述分离式主桁梁上弦杆由一个分离式上弦杆钢顶板15和两个分离式上弦杆竖向板16组成，组合式主桁梁上弦杆由一个组合式上弦杆钢顶板19和四个组合式上弦杆竖向板20组成。

所述两个分离式上弦杆竖向板16之间的距离和所述四个组合式上弦杆竖向板20每两个之间的距离均与主桁梁腹杆3的截面高度相等。

所述π型结构的主桁下弦杆2分为分离式主桁梁下弦杆和组合式主桁梁下弦杆，所述分离式主桁梁下弦杆由一个分离式下弦杆钢底板17和两个分离式下弦杆竖向板18组成，组合式主桁梁下弦杆由一个组合式下弦杆钢底板21和四个组合式下弦杆竖向板22组成。

所述两个分离式下弦杆竖向板18之间的距离和所述四个组合式下弦杆竖向板22每两个之间的距离均与主桁梁腹杆3的截面高度相等。

所述π型的横梁上弦杆6由一个横梁上弦杆钢顶板23和两个横梁上弦杆竖向板24焊接而成，π型的横梁下弦杆7由一个横梁下弦杆钢底板25和两个横梁下弦杆竖向板26焊接而成。

所述两个横梁上弦杆竖向板24之间的距离，两个横梁下弦杆竖向板26之间的距离均与钢横梁上的横梁腹杆8截面高度相等。

本发明的有益效果为：

1.本发明具有箱式结构桁片组传力路径清晰，设计灵活等特点，弦杆尺寸根据受力，可增加水平钢板的宽度和厚度，主桁梁腹杆和横梁腹杆有工字型型钢、焊接工字钢、焊接箱型结构等多种结构形式可供选择，增大了截面使用率，满足不同跨度，不同受力位置的需求。

2.本发明π型主桁梁上弦杆、主桁梁下弦杆截面，属于开口型截面，可维修，可检查，可维护，具有长寿命、耐久性等特点。

3.本发明箱式结构桁片组截面尺寸较小，在运输途中能够保证结构质量，架设中可采用顶推、吊装等施工方法，丰富施工方法，安装中利用箱式结构桁片组铺设临时工作平台，便于后续的施工，提高经济效益。

4.本发明采用桁式横梁结构，结构受力明确，提高桁梁的抗扭能力，同时使主桁片组受力均匀，横梁上弦杆同桥面板共同受压，横梁下弦杆受拉，横梁腹杆分为受拉斜腹杆、受压斜腹杆，共同抵抗剪力，横梁弦杆面外自由长度通过上、下平联的布置大幅减少。

5.本发明采用在横梁节点处设置剪力钉群，连接钢桁梁和桥面板，桥面板、铺装护栏等恒载和车辆荷载通过剪力钉群传递到钢梁，上部荷载的传递以轴向力为主，减少附加弯矩等因素对主桁梁、横梁内力的影响，节省材料。

6.本发明在多跨连续梁中支点附近可以采用抗拔不抗剪剪力钉群，连接钢桁梁和桥面板，提供了抗掀起力，减少了钢混凝土结合面纵向剪力流，有效提高了桥面板使用性能。

7.本发明在钢桁梁支点位置箱式结构桁片组空腔内可灌注uhpc高强度混凝土、微膨胀混凝土等材料，形成组合结构受力，增大支点截面刚度，增强支座截面的稳定性，具有抗扭刚度大，抗剪能力强，整体性能好等优点。

8.本发明箱式结构桁片组、横梁、平联、节点板均为钢结构，钢材性能稳定，容易保证结构的安全性。结构之间的连接可采用焊接或栓接，加工、施工方便。

9.本发明桥面板包括压型钢板组合桥面板、预制uhpc华夫型桥面板、预制普通混凝土桥面板，桥面板制作龄期较长，后期收缩徐变较小，工厂化制作，质量优良，减少后期安装模板工作量，简化施工流程，钢材与混凝土桥面板组合，两种材料性能提高钢桁组合梁的承载力，相比传统钢桁梁具有更广阔的应用前景。

10.本发明分离式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，结构受力明确，节省钢材，外形美观简洁，可广泛应用于中大跨径桥梁的设计。

11.本发明组合式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，结构受力明确，优化π型截面的几何尺寸，增大翼缘板的有效宽度，满足大跨度桥梁的受力需求，尤其是在大跨连续梁中支点附近部位的设计，不但增大上弦杆的受拉面积，而且提供受压下弦杆的尺寸，同时可与支点底板混凝土共同受压，形成钢-混组合下弦杆。

附图说明

图1为本发明分离式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的横截面示意图；

图2为本发明分离式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的结构立面示意图；

图3为本发明分离式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的结构上平面示意图；

图4为本发明分离式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的结构下平面示意图；

图5为本发明主桁梁分离式上弦杆横截面图；

图6为本发明主桁梁分离式下弦杆横截面图；

图7为本发明组合式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的横截面示意图；

图8为本发明组合式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的结构立面示意图；

图9为本发明组合式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的结构上平面示意图；

图10为本发明组合式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的结构下平面示意图；

图11本发明主桁梁组合式上弦杆横截面图；

图12本发明主桁梁组合式下弦杆横截面图；

图13本发明横梁上弦杆横截面图；

图14本发明横梁下弦杆横截面图；

图中所示：1.主桁梁上弦杆；2.主桁梁下弦杆；3.主桁梁腹杆；4.桁片连接钢板；5.主桁梁节点板；6.横梁上弦杆；7.横梁下弦杆；8.横梁腹杆；9.横梁节点板；10.上平联；11.下平联；12.桥面板；13.湿接缝桥面板；14.剪力钉群；15.分离式上弦杆钢顶板；16.分离式上弦杆竖向板；17.分离式下弦杆钢底板；18.分离式下弦杆竖向板；19.组合式上弦杆钢顶板；20.组合式上弦杆竖向板；21.组合式下弦杆钢底板；22.组合式下弦杆竖向板；23.横梁上弦杆钢顶板；24.横梁上弦杆竖向板；25.横梁下弦杆钢底板；26.横梁下弦杆竖向板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例1

本发明提供了一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，本实施例包括箱式结构桁片组、钢横梁、上平联10、下平联11、剪力钉群14、桥面板12和湿接缝桥面板13，如图1～6、13～14所示。

本实施例所述π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥为分离式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，桥梁宽度为25.5m，桥梁跨径为单跨70m。

本实施例中箱式结构桁片组由桁片连接钢板4连接两片桁片组成，各箱式结构桁片组之间通过钢横梁连接，所述钢横梁通过上平联10、下平联11依次连接，桥面板12与湿接缝桥面板13通过剪力钉群14固定在箱式结构桁片组和钢横梁上。

所述桁片由主桁梁腹杆3通过节点板5连接π型的主桁上弦杆1、π型的主桁下弦杆2组成，桁片高度为5m。箱式结构桁片组中两片桁片的中心间距为2m。

所述主桁梁上弦杆1由一个分离式上弦杆钢顶板15和两个分离式上弦杆竖向板16组成π型截面。两个分离式上弦杆竖向板16之间的距离与主桁梁腹杆3的截面高度相等。

所述主桁梁下弦杆2由一个分离式下弦杆钢底板17和两个分离式下弦杆竖向板18组成π型截面。两个分离式下弦杆竖向板18之间的距离与主桁梁腹杆3的截面高度相等。

所述主桁梁腹杆3布置形式为连续三角形式，腹杆纵向节点布置间距为5m，截面形式为工字型，截面高度为400mm。

其中分离式上弦杆钢顶板15宽度为1000mm，厚度为40mm；分离式上弦杆竖向板16高度为400mm，厚度为40mm，两个分离式上弦杆竖向板16之间的距离为400mm。

其中分离式下弦杆钢底板17宽度为1000mm，厚度为50mm；分离式下弦杆竖向板18高度为400mm，厚度为40mm，两个分离式下弦杆竖向板18之间的距离为400mm。

其中一块桁片连接钢板4，长度为500mm，宽度为1000mm，钢板厚度与分离式上弦杆钢顶板15和分离式下弦杆钢底板17对应相等。

所述钢横梁由钢横梁斜腹杆8通过节点板9连接π型横梁上弦杆6、π型横梁下弦杆7组成，钢横梁高度与主桁片相等，为5m；钢横梁纵向布置间距为5m，与腹杆纵向节点布置间距相同。

所述π型的横梁上弦杆6由一个横梁上弦杆钢顶板23和两个横梁上弦杆竖向板24焊接而成，π型的横梁下弦杆7由一个横梁下弦杆钢底板25和两个横梁下弦杆竖向板26焊接而成。

所述两个横梁上弦杆竖向板24之间的距离，两个横梁下弦杆竖向板26之间的距离均与钢横梁上的横梁腹杆8截面高度相等。

所述钢横梁腹杆8布置形式为连续倒v式，腹杆纵向节点布置间距为2.9m，截面形式为工字型，截面高度为300mm。

其中横梁上弦杆钢顶板23宽度为500mm，厚度为25mm；横梁上弦杆竖向板24高度为230mm，厚度为22mm，两个横梁上弦杆竖向板24之间的距离为300mm。

其中横梁下弦杆钢底板25宽度为500mm，厚度为25mm；横梁下弦杆竖向板26高度为230mm，厚度为22mm，两个横梁下弦杆竖向板26之间的距离为300mm。

多片π型的横梁上弦杆6、π型的横梁下弦杆7通过上平联10、下平联11依次连接；

其中上平联10、下平联11采用统一的截面尺寸、连接形式、布置形式，截面采用工字型型钢，采用螺栓的连接形式，局部布置形式为v形，整体按对称布置。

所述桥面板12与湿接缝桥面板13通过剪力钉群14固定在主桁上弦杆1、横梁上弦杆6上。

其中桥面板12采用预制uhpc华夫型桥面板，uhpc华夫型桥面板纵横向布置为t形矮肋板形式，桥面板总高度22cm，桥面板翼缘厚度8cm，矮肋板厚度14cm，宽度18cm。

其中湿接缝桥面板13采用uhpc高强度混凝土，湿接缝厚度45cm。

其中剪力钉群14采用普通栓钉连接件，高度为180mm，直径22mm，焊接在在主桁梁上弦杆1和横梁上弦杆6节点位置上。

本实施例所述一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的施工方法为：

1.施工桥梁基础、桥墩和盖梁，工厂预制桥面板12、制作钢桁梁的各个杆件；检验合格后，运输至桥位或施工现场存放地；

2.逐段吊装箱式结构桁片组；拼装横梁上弦杆6、下弦杆7和腹杆8，连接横梁与箱式结构桁片组及上平联10、下平联11，形成空间钢桁梁结构；

3.吊装预制桥面板12至桥面指定位置，浇筑湿接缝桥面板13；

4.安装防撞护栏，完成防水层、桥面铺装及其他附属工程。

实施例2

本发明提供了一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，本实施例包括箱式结构桁片组、钢横梁、上平联10、下平联11、剪力钉群14、桥面板12和湿接缝桥面板13，如图7～14所示。

本实施例所述π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥为组合式π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥，桥梁宽度为25.5m，桥梁跨径为单跨90m。

本实施例中箱式结构桁片组由两组主桁梁腹杆3通过节点板5连接主桁上弦杆1、主桁下弦杆2组成，各箱式结构桁片组之间通过钢横梁连接，所述钢横梁通过上平联10、下平联11依次连接，桥面板12与湿接缝桥面板13通过剪力钉群14固定在箱式结构桁片组和钢横梁上。

所述箱式结构桁片组高度为6m。

所述主桁梁上弦杆1由一个组合式上弦杆钢顶板19和四个组合式上弦杆竖向板20组成π型截面。四个组合式上弦杆竖向板20每两个之间的距离与主桁梁腹杆3的截面高度相等。

所述主桁梁下弦杆2由一个组合式下弦杆钢底板21和四个组合式下弦杆竖向板22组成π型截面。四个组合式下弦杆竖向板22每两个之间的距离与主桁梁腹杆3的截面高度相等。

所述主桁梁腹杆3布置形式为连续三角形式，腹杆纵向节点布置间距为6m，截面形式为工字型，截面高度为458mm，箱式结构桁片组中两组主桁梁腹杆3的中心间距为2m。

其中组合式上弦杆钢顶板19宽度为3000mm，厚度为45mm；组合式上弦杆竖向板20高度为400mm，厚度为45mm，每两个组合式上弦杆竖向板20之间的距离为458mm。

其中组合式下弦杆钢底板21宽度为3000mm，厚度为55mm；组合式下弦杆竖向板22高度为400mm，厚度为45mm，每两个组合式下弦杆竖向板22之间的距离为458mm。

所述钢横梁由钢横梁斜腹杆8通过节点板9连接π型横梁上弦杆6、π型横梁下弦杆7组成，钢横梁高度与箱式结构桁片组高度相等，为6m；钢横梁纵向布置间距为6m，与腹杆纵向节点布置间距相同。

所述π型的横梁上弦杆6由一个横梁上弦杆钢顶板23和两个横梁上弦杆竖向板24焊接而成，π型的横梁下弦杆7由一个横梁下弦杆钢底板25和两个横梁下弦杆竖向板26焊接而成。

所述两个横梁上弦杆竖向板24之间的距离，两个横梁下弦杆竖向板26之间的距离均与钢横梁上的横梁腹杆8截面高度相等。

所述钢横梁腹杆8布置形式为连续倒v式，腹杆纵向节点布置间距为2.9m，截面形式为工字型，截面高度为338mm。

其中横梁上弦杆钢顶板23宽度为500mm，厚度为28mm；横梁上弦杆竖向板24高度为250mm，厚度为25mm，两个横梁上弦杆竖向板24之间的距离为338mm。

其中横梁下弦杆钢底板25宽度为500mm，厚度为28mm；横梁下弦杆竖向板26高度为250mm，厚度为25mm，两个横梁下弦杆竖向板26之间的距离为338mm。

多片π型的横梁上弦杆6、π型的横梁下弦杆7通过上平联10、下平联11依次连接；

其中上平联10、下平联11采用统一的截面尺寸、连接形式、布置形式，截面为矩形型钢，采用焊接的连接形式，局部布置形式为n形，整体按对称布置。

所述桥面板12与湿接缝桥面板13通过剪力钉群14固定在主桁上弦杆1、横梁上弦杆6上。

其中桥面板12采用预制普通混凝土桥面板，桥面板厚度25cm。

其中湿接缝桥面板13采用uhpc高强度混凝土，湿接缝厚度50cm。

其中剪力钉群14采用普通栓钉连接件，高度为200mm，直径25mm，焊接在在主桁梁上弦杆1和横梁上弦杆6节点位置上。

本实施例所述一种π型桁腹钢箱-混凝土组合梁桥的施工方法为：

1.施工桥梁基础、桥墩和盖梁，工厂预制桥面板12、制作钢桁梁的各个杆件；检验合格后，运输至桥位或施工现场存放地；

2.顶推箱式结构桁片组至桥位处，拼装横梁上弦杆6、下弦杆7和腹杆8，连接横梁与箱式结构桁片组及上平联10、下平联11，形成空间钢桁梁结构；

3.吊装箱式结构桁片组上方的部分预制桥面板12，浇筑部分湿接缝桥面板13，待这部分湿接缝混凝土达到设计强度后，吊装剩余的预制桥面板12和浇筑剩余的湿接缝桥面板13。

4.安装防撞护栏，完成防水层、桥面铺装及其他附属工程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。