CN114875780A - 一种钢盖梁门式墩结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于桥梁工程的设计与施工领域，具体涉及一种钢盖梁门式墩结构。本发明包括钢盖梁、承台、墩柱和预应力钢束***，墩柱包括混凝土墩柱，设置于承台上；钢墩柱，连接于钢盖梁下方，钢墩柱内设有预应力钢束锚室腔；及钢混结合段，用于连接钢墩柱和混凝土墩柱；预应力钢束***包括固定端锚固组件，设置于承台内；张拉端锚固组件，设置于钢墩柱内，张拉端锚固组件位于预应力钢束锚室腔外侧；及预应力钢束，预应力钢束的一端伸入承台内与固定端锚固组件相连，另一端贯穿混凝土墩柱、钢混结合段和预应力钢束锚室腔后与张拉端锚固组件相连；钢盖梁和墩柱均采用先预制后现场拼装的方式。本发明所提供的结构有利于保证墩柱和承台的稳定连接，能够降低对既有营运线的影响。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程的设计与施工领域，具体涉及一种钢盖梁门式墩结构。
背景技术
目前在国内高速铁路的建设中，如兰中铁路，包银高铁、福厦高铁、杭衢高铁、宁淮高铁等，均已开始大量使用钢盖梁门式墩。
目前，钢盖梁门式墩结构的形式多种多样，如整体钢立柱式、***钢立柱式和锚栓连接式等。但现有钢盖梁门式墩结构的耐久性较差，且现有钢盖式门墩结构的施工周期较长，从而对既有营运线的影响较大。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中，现有钢盖梁门式墩结构的耐久性较差，且现有钢盖式门墩结构的施工周期较长，从而对既有营运线影响较大的问题，提供一种钢盖梁门式墩结构。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种钢盖梁门式墩结构，包括钢盖梁、承台、墩柱和预应力钢束***，所述墩柱包括
混凝土墩柱，设置于所述承台上；
钢墩柱，连接于所述钢盖梁下方，所述钢墩柱内设有预应力钢束锚室腔；以及钢混结合段，用于连接所述钢墩柱和所述混凝土墩柱；
所述预应力钢束***包括
固定端锚固组件，设置于所述承台内；
张拉端锚固组件，设置于所述钢墩柱内，且所述张拉端锚固组件位于所述预应力钢束锚室腔外侧；以及
预应力钢束，所述预应力钢束的一端伸入所述承台内与所述固定端锚固组件相连，另一端贯穿所述混凝土墩柱、所述钢混结合段和所述预应力钢束锚室腔后与所述张拉端锚固组件相连；
所述钢盖梁和所述墩柱均采用先预制后现场拼装的方式。
在本发明所提供的钢盖梁门式墩结构中，钢盖梁和墩柱均采用的是先预制后现场拼装，相比于现浇的方式而言，本申请中的结构所采用的方式能够有效缩短施工工期，进而能够降低对既有营运线的影响。并且，在本发明所提供的钢盖梁门式墩结构中，钢墩柱和混凝土墩柱之间采用钢混结合段过渡相连，同时钢墩柱、钢混结合段、混凝土墩柱和承台之间还设置有预应力钢束***，从而可以通过预应力钢束来增强钢墩柱、钢混结合段、混凝土墩柱和承台之间连接的稳定性，有利于保证墩柱和承台的稳定连接。
进一步的，所述钢墩柱与所述钢混结合段之间横隔有承压板；
所述钢墩柱内部的侧壁上、沿周向间隔设置有多块变高加劲肋加劲肋和多块等高加劲肋，所述变高加劲肋的板面与所述等高加劲肋的板面均平行于所述钢墩柱的轴向；
所述预应力钢束***还包括锚垫板和锚垫加强板，所述锚垫板和所述锚垫加强板均位于相邻两块所述变高加劲肋之间；
所述锚垫板设置于所述钢墩柱的内侧壁上，所述锚垫加强板的两端分别与所述锚垫板和所述承压板相连，所述锚垫加强板的两侧分别与相邻的两块所述变高加劲肋相连，且所述锚垫板、所述锚垫加强板、相邻两块所述变高加劲肋、所述钢墩柱的内侧壁和所述承压板之间共同形成所述预应力钢束锚室腔；
所述张拉端锚固组件设置于所述锚垫板远离所述预应力钢束锚室腔的侧面上。
进一步的，所述变高加劲肋包括第一等高段、变高段和第二等高段，所述变高加劲肋的高度在从所述钢墩柱到所述钢混结合段的方向上增加，所述第一等高段与所述变高段的最低处齐平，所述第二等高段与所述变高段的最高处齐平；
所述变高段的最高处距离所述承压板为500～800cm。
进一步的，所述变高段的斜率为0.20～0.3。
进一步的，所述钢混结合段内设置有PBL板，所述PBL板上设置有粗钢筋，所述粗钢筋的轴向与所述预应力钢束的轴向垂直；
所述钢混结合段内部还设置有剪力钉，所述剪力钉分别位于所述钢混结合段与所述钢墩柱相接的侧面上，以及位于所述钢混结合段的内侧周壁上。
进一步的，所述剪力钉的直径为10～25mm，所述剪力钉的高度为100～200mm。
进一步的，所述钢盖梁包括顶板、底板和边腹板，所述顶板、所述底板和所述边腹板形成中空式结构；所述钢盖梁内部设置有中腹板，所述中腹板的板面和所述边腹板的板面平行；
且所述顶板和所述底板上均设置有T肋，所述边腹板和所述中腹板上均设置有板肋。
进一步的，所述钢盖梁内部设置有用于将所述钢盖梁沿上述钢盖梁的轴向分割成多个节段的第一横隔板，所述第一横隔板上开设有用于操作员通过的第一行人通孔；
在所述钢盖梁与所述钢墩柱相邻处，所述钢墩柱内设置有第二横隔板，所述第二横隔板上开设有用于操作员通过的第二行人通孔。
进一步的，所述预应力钢束锚室腔内浇筑有混凝土。
进一步的，所述混凝土墩柱在预制时，预留有用于所述预应力钢束贯穿的孔道。
与现有技术相比，本发明的有益效果：在本发明所提供的钢盖梁门式墩结构中，钢盖梁和墩柱均采用的是先预制后现场拼装，相比于现浇的方式而言，本申请中的结构所采用的方式能够有效缩短施工工期，进而能够降低对既有营运线的影响。并且，在本发明所提供的钢盖梁门式墩结构中，钢墩柱和混凝土墩柱之间采用钢混结合段过渡相连，同时钢墩柱、钢混结合段、混凝土墩柱和承台之间还设置有预应力钢束***，从而可以通过预应力钢束来增强钢墩柱、钢混结合段、混凝土墩柱和承台之间连接的可靠性，有利于保证墩柱和承台的稳定连接。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中、混凝土墩柱的结构示意图。
图3为本发明中、预应力钢束和承台相连的结构示意图。
图4为本发明中、预应力钢束、钢墩柱和钢混结合段相连的结构示意图。
图5为本发明中、PBL板的示意图。
图6为本发明中、第二横隔板的结构示意图。
图7为图1中的A-A截面结构示意图。
图8为图1中的B-B截面结构示意图。
图9为图1中的C-C截面结构示意图。
图10为图1中的D-D截面结构示意图。
图11为本发明中、变高加劲肋的结构示意图。
图中标记：1－承台，2－墩柱，3－钢盖梁，31－顶板，32－底板，33－边腹板，34－中腹板，35－第一横隔板，36－板肋，37-T肋，38－第一行人通孔，4－混凝土墩柱，41－孔道，5－钢墩柱，51－变高加劲肋，511－第一等高段，512－变高段，513－第二等高段，52－等高加劲肋，53－第二横隔板，54－第二行人通孔，6－钢混结合段，61－承压板，62－PBL板，63－钢筋，64－剪力钉，7－预应力钢束***，71－预应力钢束，72－固定端锚固组件，73－张拉端锚固组件，74－锚垫板，75－锚垫加强板，76－混凝土。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本实施例提供了一种钢盖梁3门式墩结构，能够有效缩短施工工期，降低对既有营运线的影响，而且还能够保证墩柱2与承台1之间的稳定连接。
如图1至图11所示，本实施例包括钢盖梁3、承台1、墩柱2和预应力钢束***7。
如图1、图7和图8所示，本实施例的钢盖梁3包括顶板31、底板32和边腹板33，且顶板31、底板32和边腹板33形成中空式结构。为了能够增加钢盖梁3结构的强度，本实施例在钢盖梁3的内部设置有中腹板34，且中腹板34的板面和边腹板33的板面平行。并在顶板31和底板32上均设置有T肋37，边腹板33和中腹板34上均设置有板肋36。在本实施例中，T肋37是指形状为T型的加劲肋，板肋36可以为板状结构的加劲肋。
由于在荷载作用下，钢盖梁3主要受弯曲作用，而顶板31和底板32的承受的作用力较大，边腹板33和中腹板34所承受的作用力较小。因此在边腹板33和中腹板34上设置板肋36，可以增加边腹板33和中腹板34的结构刚度；在顶板31和底板32上设置T肋37，可以增加顶板31和底板32结构刚度。
在本实施例中，钢盖梁3内部设置有多个第一横隔板35，并通过第一横隔板35可以在沿钢盖梁3的轴向上、将钢盖梁3分割成多个节段。并且，由于在钢盖梁3的内部设置有第一横隔板35，从而还可以增加钢盖梁3的结构强度。
在本实施例中，第一横隔板35可以选择为横截面为方形的结构板。为便于操作员进出，本实施例在第一横隔板35上开设有第一行人通孔38。其中，第一行人通孔38可以为条形孔、方孔或圆孔等。
如图1所示，本实施例的承台1为两个，且两个承台1分别通过墩柱2与钢盖梁3的两端相连。也即是说，本实施例的承台1是通过墩柱2来支撑钢盖梁3的。
如图1所示，本实施例的墩柱2包括混凝土墩柱4、钢墩柱5和钢混结合段6。其中，混凝土墩柱4与承台1相连，且混凝土墩柱4位于承台1上方。钢墩柱5与钢盖梁3相连，且钢墩柱5位于钢盖梁3的下方。并且，在本实施例中，钢墩柱5是通过钢混结合段6与混凝土墩柱4相连。
在本实施例中，钢盖梁3与钢墩柱5可以采用焊接的方式相连，为了便于操作员从钢盖梁3中进入钢墩柱5中，以及能增加钢墩柱5的结构强度。如图1和图6所示，在钢盖梁3与钢墩柱5相邻处，本实施例在钢墩柱5内设置有第二横隔板53，第二横隔板53上开设有用于操作员通过的第二行人通孔54。其中，第二横隔板53可以选择为横截面为方形的结构板，第二行人通孔54可以为条形孔、方孔或圆孔等。在本实施例中，第二横隔板53的板面水平布置在钢墩柱5的内部，并且第一横隔板53可以在钢墩柱5内部沿钢墩柱5的轴向间隔设置多块。
如图4所示，本实施例在钢墩柱5与钢混结合段6之间横隔有承压板61，承压板61可优选为横截面为方形的结构板。
如图9所示，本实施例在钢墩柱5内部的侧壁上、沿钢墩柱5的周向间隔设置有多块变高加劲肋51和多块等高加劲肋52；其中，变高加劲肋51的板面与等高加劲肋52的板面均竖直设置。在图9所示的视图中，等高加劲肋52的数量可优选为八块，且八块等高加劲肋52均分为四组，四组等高加劲肋52分别位于钢墩柱5横截面的四个角处。
如图9至图11所示，钢墩柱5内部的变高加劲肋51包括第一等高段511、变高段512和第二等高段513，并且变高加劲肋51的高度在从钢墩柱5到钢混结合段6的方向上增加，第一等高段511与变高段512的最低处齐平，第二等高段513与变高段512的最高处齐平。
在本实施例中，变高加劲肋51的数量可优选为二十块，且二十块变高加劲肋51均分为四组，四组变高加劲肋51分别位于钢墩柱5的四个内侧壁上。
在本实施例中，等高加劲肋52和变高加劲肋51均设置于钢墩柱5内侧壁上，且等高加劲肋52的端部和变高加劲肋51的端部均延伸至承压板61上。也即是说，等高加劲肋52的端部和变高加劲肋51的端部均于承压板61相连。
在本实施例中，变高加劲肋51中变高段512的最高处与承压板61的距离优选为500～800cm，且变高加劲肋51中变高段512的斜率优选为0.20～0.3，以便于在从钢墩柱5到钢混结合段6的方向上，能够使钢墩柱5的结构刚度能够平顺过度。
也即，本实施例在钢墩柱5内部设置变高加劲肋51的目的是：为了加强弯曲应力作用下钢墩柱5四周侧壁结构的稳定性；以及在从钢墩柱5到钢混结合段6的方向上，能够使钢墩柱5结构刚度的刚度过度均匀，以保证结构传力的均匀性。
如图1、图3、图4、图9、图10和图11所示，本实施例中的预应力钢束***7包括锚垫板74、锚垫加强板75、固定端锚固组件72、张拉端锚固组和预应力钢束71。其中，固定端锚固组件72位于承台1内，锚垫板74、锚垫加强板75和张拉端锚固组件73均设置于钢墩柱5内。
具体地，如图4所示，本实施例的锚垫板74设置于钢墩柱5的内侧壁上，且锚垫板74的板面与承压板61的板面相互平行；锚垫加强板75与钢墩柱5的内侧壁间隔设置，且锚垫加强板75的一端与锚垫板74相连、另一端与承压板61相连。并结合图4和图9所示，锚垫板74和锚垫加强板75均位于相邻两块变高加劲肋51之间，且锚垫加强板75的两侧能够分别与相邻的两块变高加劲肋51相连。并且，在本实施例中，锚垫加强板75的两侧分别与相邻的两块变高加劲肋51相连，且锚垫板74、锚垫加强板75、相邻两块变高加劲肋51、钢墩柱5的内侧壁和承压板61之间共同形成预应力钢束锚室腔。并且，本实施例在预应力钢束锚室腔内浇筑有混凝土76。应当注意的是，在本实施例中，预应力钢束锚室腔的一侧壁应当由锚垫加强板75组成。但在预应力钢束锚室腔的内部也还可以再设置由锚垫加强板75，如图4所示，在预应力钢束锚室腔内部的锚垫加强板75的一端应当仅与锚垫板74相连，另一端与承压板61间隔设置。
在本实施例中，预应力钢束***7中的张拉端锚固组件73设置于锚垫板74远离预应力钢束锚室腔的侧面上；也即，在图9所示的视图中，预应力钢束***7中的张拉端锚固组件73设置于锚垫板74的左侧面。
在本实施例中，锚垫加强板75的作用是为了能够在提高锚垫板74刚度的情况下，还可以分担钢墩柱5四周侧壁结构的受力，并使钢墩柱5四周侧壁结构的传力能够按照设计员预期方向传递。
而本实施例中预应力钢束71的一端伸入承台1内与固定端锚固组件72相连，另一端贯穿混凝土墩柱4、钢混结合段6和预应力钢束锚室腔后与张拉端锚固组件73相连。从而，通过锚垫加强板75可以提高锚垫板74的刚度，同时也可以改善钢混结合段6的受力和传力性能。
如图4和图5所示，本实施例在钢混结合段6内设置有PBL板62，PBL板62的一侧与钢混结合段6的内侧壁相连、另一侧与承压板61相连。如图5所示，本实施例中的PBL板62可以选择为三角板状结构。在本实施例中，PBL板62上设置有钢筋63，并且可以使钢筋63的轴向与预应力钢束71的轴向相互垂直。在本实施例中，如图4所示，本实施例在钢混结合段6内部还设置有剪力钉64，剪力钉64分别位于承压板61的侧面上，以及位于钢混结合段6的内侧周壁上。在本实施例中，剪力钉64的数量为多个，且每个剪力钉64的直径优选为10～25mm，每个剪力钉64的高度优选为100～200mm。
本实施例在承压板61和钢混结合段6内侧周壁上均布设有剪力钉64，并且钢混结合段6内侧四周上设置有PBL板62，同时PBL板62上设置有钢筋63，从而能够在钢混结合段6内部形成剪力键。而本实施例中的预应力钢束71在贯穿钢混结合段6后锚固于锚垫板74上，并能够通过锚垫加强板75来提高锚垫板74的刚度，同时也能够改善钢混结合段6的受力和传力性能。同时在配合钢混结合段6内部的“剪力键”结构，能够使得本实施例的结构布置更加合理，受力传力更加明确，耐久性更好。
在本实施例中，剪力钉64除了能传递钢墩柱5与混凝土墩柱4之间的竖向剪力，还可以加强混凝土76与钢结构之间的黏结。
在本实施例中，钢盖梁3和墩柱2均采用先预制后现场拼装的方式。如图2所示，混凝土墩柱4在预制时，混凝土墩柱4应当预留有用于预应力钢束71贯穿的孔道41。
在本实施例中，承台1优选采用现浇式设计，并且在浇筑前需在承台1内预埋预应力钢束71固定端锚固组件72，以便于能够与预应力钢束71进行锚固。
在本实施例提供的钢盖梁3门式墩结构中，钢盖梁3和墩柱2均采用的是先预制后现场拼装，相比于现浇的方式而言，本实施例中的结构所采用的方式能够有效缩短施工工期，进而能够降低对既有营运线的影响。并且，在本实施例所提供的钢盖梁3门式墩结构中，钢墩柱5和混凝土墩柱4之间采用钢混结合段6过渡相连，同时钢墩柱5、钢混结合段6、混凝土墩柱4和承台1之间还设置有预应力钢束***7，从而可以通过预应力钢束71来增强钢墩柱5、钢混结合段6、混凝土墩柱4和承台1之间连接的稳定性，有利于保证墩柱2和承台1的稳定连接。
本实施例的施工方法如下：
先在工厂按照设计图纸加工本实施例中的钢盖梁3、钢墩柱5以及钢混结合段6的钢结构部分；并且，混凝土墩柱4也在预制厂进行制作。其中，各个钢结构部分可以根据运输条件分为不同节段长度。
然后将各个钢结构部分以及混凝土墩柱4运输到现场，并对各个钢结构部分进行拼装。
在各预制构件制作的同时，可以按图纸进行承台1钢筋的绑扎，以及预应力钢束71的固定端锚固组件72的预埋。随后进行承台1混凝土76的浇筑，待承台1混凝土76达到要求强度后，通过起吊设备将混凝土墩柱4吊装至承台1上就位，并使预应力钢束71穿过混凝土墩柱4预留孔道41。
吊装拼接好的钢盖梁3、钢墩柱5和钢混结合段6的钢结构部分；待就位后，浇筑钢混结合段6的混凝土76。
待钢混结合段6的混凝土76达到要求强度后，开始张拉预应力钢束71，直至预应力钢束71的一侧锚固于筋锚板上，另一侧锚固于承台1内的固定端锚固组件72上。
在预应力筋锚室内浇筑混凝土76，并使预应力钢束71与混凝土76黏结成为整体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢盖梁门式墩结构，其特征在于：包括钢盖梁(3)、承台(1)、墩柱(2)和预应力钢束***(7)，
所述墩柱(2)包括
混凝土墩柱(4)，设置于所述承台(1)上；
钢墩柱(5)，连接于所述钢盖梁(3)下方，所述钢墩柱(5)内设有预应力钢束锚室腔；以及
钢混结合段(6)，用于连接所述钢墩柱(5)和所述混凝土墩柱(4)；
所述预应力钢束***(7)包括
固定端锚固组件(72)，设置于所述承台(1)内；
张拉端锚固组件(73)，设置于所述钢墩柱(5)内，且所述张拉端锚固组件(73)位于所述预应力钢束锚室腔外侧；以及
预应力钢束(71)，所述预应力钢束(71)的一端伸入所述承台(1)内与所述固定端锚固组件(72)相连，另一端贯穿所述混凝土墩柱(4)、所述钢混结合段(6)和所述预应力钢束锚室腔后与所述张拉端锚固组件(73)相连；
所述钢盖梁(3)和所述墩柱(2)均采用先预制后现场拼装的方式。
2.根据权利要求1所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述钢墩柱(5)与所述钢混结合段(6)之间横隔有承压板(61)；
所述钢墩柱(5)内部的侧壁上、沿周向间隔设置有多块变高加劲肋(51)和多块等高加劲肋(52)，所述变高加劲肋(51)的板面与所述等高加劲肋(52)的板面均平行于所述钢墩柱(5)的轴向；
所述预应力钢束***(7)还包括锚垫板(74)和锚垫加强板(75)，所述锚垫板(74)和所述锚垫加强板(75)均位于相邻两块所述变高加劲肋(51)之间；
所述锚垫板(74)设置于所述钢墩柱(5)的内侧壁上，所述锚垫加强板(75)的两端分别与所述锚垫板(74)和所述承压板(61)相连，所述锚垫加强板(75)的两侧分别与相邻的两块所述变高加劲肋(51)相连，且所述锚垫板(74)、所述锚垫加强板(75)、相邻两块所述变高加劲肋(51)、所述钢墩柱(5)的内侧壁和所述承压板(61)之间共同形成所述预应力钢束锚室腔；
所述张拉端锚固组件(73)设置于所述锚垫板(74)远离所述预应力钢束锚室腔的侧面上。
3.根据权利要求2所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述变高加劲肋(51)包括第一等高段(511)、变高段(512)和第二等高段(513)，所述变高加劲肋(51)的高度在从所述钢墩柱(5)到所述钢混结合段(6)的方向上增加，所述第一等高段(511)与所述变高段(512)的最低处齐平，所述第二等高段(513)与所述变高段(512)的最高处齐平；
所述变高段(512)的最高处距离所述承压板(61)为500～800cm。
4.根据权利要求3所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述变高段(512)的斜率为0.20～0.3。
5.根据权利要求1所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述钢混结合段(6)内设置有PBL板(62)，所述PBL板(62)上设置有钢筋(63)，所述钢筋(63)的轴向与所述预应力钢束(71)的轴向垂直；
所述钢混结合段(6)内部还设置有剪力钉(64)，所述剪力钉(64)分别位于所述钢混结合段(6)与所述钢墩柱(5)相接的侧面上，以及位于所述钢混结合段(6)的内侧周壁上。
6.根据权利要求5所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述剪力钉(64)的直径为10～25mm，所述剪力钉(64)的高度为100～200mm。
7.根据权利要求1所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述钢盖梁(3)包括顶板(31)、底板(32)和边腹板(33)，所述顶板(31)、所述底板(32)和所述边腹板(33)形成中空式结构；所述钢盖梁(3)内部设置有中腹板(34)，所述中腹板(34)的板面和所述边腹板(33)的板面平行；
且所述顶板(31)和所述底板(32)上均设置有T肋(37)，所述边腹板(33)和所述中腹板(34)上均设置有板肋(36)。
8.根据权利要求1所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述钢盖梁(3)内部设置有用于将所述钢盖梁(3)沿上述钢盖梁(3)的轴向分割成多个节段的第一横隔板(35)，所述第一横隔板(35)上开设有用于操作员通过的第一行人通孔(38)；
在所述钢盖梁(3)与所述钢墩柱(5)相邻处，所述钢墩柱(5)内设置有第二横隔板(53)，所述第二横隔板(53)上开设有用于操作员通过的第二行人通孔(54)。
9.根据权利要求1-8中任一所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述预应力钢束锚室腔内浇筑有混凝土(76)。
10.根据权利要求1-8中任一所述的钢盖梁门式墩结构，其特征在于：所述混凝土墩柱(4)在预制时，预留有用于所述预应力钢束(71)贯穿的孔道(41)。
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