CN210002232U

CN210002232U - 一种折型uhpc顶板-波形钢腹板组合箱梁桥

Info

Publication number: CN210002232U
Application number: CN201920332197.7U
Authority: CN
Inventors: 李传习; 冯峥; 潘仁胜; 周佳乐; 聂洁; 贺龙飞
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2029-03-15

Abstract

本实用新型公开了一种折型UHPC顶板‑波形钢腹板组合箱梁桥，包括UHPC顶板、波形钢腹板、横隔板、平钢板和UHPC底板，波形钢腹板设置在UHPC组合箱梁桥的腹板位置，波形钢腹板顶端与平钢板相连接，底端与UHPC底板相连接，平钢板上部与UHPC顶板相连接，横隔板设置在波形钢腹板之间，UHPC顶板为折型UHPC顶板，折型UHPC顶板包括上部的平面板和下部的连接折板，平面板为平整的平面，连接折板为凹凸不平的形状，连接折板和平面板实际上构成一个整体。本实用新型采用尺寸合理的带肋UHPC顶板具有更优的抗弯承载能力，且进一步的减轻了桥梁的自重。

Description

一种折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥

技术领域

本实用新型涉及桥梁建筑领域，尤其是涉及一种折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥。

背景技术

波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥是利用波形钢腹板代替普通混凝土腹板组成的组合结构梁桥，减轻了箱梁自重和恒载内力。由于波形钢腹板的手风琴效应，提高了预应力的使用效率。波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的出现有效解决了传统预应力混凝土连续梁桥腹板开裂和跨中持续下挠的两大病害，展现了广阔的应用前景。截至2018年底已建和在建的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥超80座。

在徐强的论文“波形钢腹板预应力RPC组合箱梁力学性能研究”中提出了采用超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）平板替代传统波形钢腹板组合梁桥中的混凝土部分组成活性粉末混凝土波纹钢腹板组合箱梁桥。UHPC具有高抗拉和抗压强度、高延性、高耐久性等特点。无论从结构的整体受力分析，还是从局部构造考虑，UHPC-波形钢腹板组合箱梁桥能弥补波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的不足。

但是UHPC-波形钢腹板组合梁桥还是采用传统的结构形式，其由此还是具有如下缺点：桥面板直接承受轮载的局部作用，在使用同等UHPC用量的情况下UHPC平顶板的轮载应力要远大于折形UHPC顶板，因此在满足受力要求的情况下UHPC平顶板需要花费更多的材料，考虑到UHPC目前市面上的价格在1.5万/m³左右，这两种结构的经济差异是巨大的；另一方面，采用UHPC平顶板，会增加桥梁的自重，导致难以在跨度上取得突破。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，能够有效提高桥面板的整体刚度、大大提高桥梁的抗弯承载力、减轻桥梁的自重以及减小桥面板的轮载应力值，有效避免传统混凝土桥梁腹板开裂问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，包括UHPC顶板、波形钢腹板、横隔板、平钢板和UHPC底板，波形钢腹板设置在UHPC组合箱梁桥的腹板位置，波形钢腹板顶端与平钢板相连接，底端与UHPC底板相连接，平钢板上部与UHPC顶板相连接，横隔板设置在波形钢腹板之间，与UHPC底板相连接，UHPC顶板为折型UHPC顶板，折型UHPC顶板包括上部的平面板和下部的连接折板，平面板为平整的平面，连接折板为凹凸不平的形状，连接折板和平面板实际上构成一个整体。

本方案采用组合箱梁桥的设计，同时在此方面进行改进，UHPC顶板的下部采用凹凸不平的平面，能够减少桥梁的自重，且进一步的能够通过对凹凸处的尺寸设计，提高桥梁的抗弯承载能力，以减小桥面板负弯矩区的混凝土受拉易开裂、降低局部车轮荷载作用下的桥面板轮载应力值等问题。

进一步，所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，波形钢腹板与UHPC底板具体连接可采用栓钉连接件、埋入式连接件以及角钢连接件。在本实用新型中，优选连接方案为栓钉连接件。

进一步，所述连接折板采用带肋板，折型UHPC顶板为带肋UHPC顶板，其肋板部分沿纵桥向布置。为本实用新型中的一个方案，纵肋板的设计比起平面板能够节省材料，减轻了桥梁自重，且在用料相差不大的情况下多个纵肋的设计能够大幅提高桥梁的抗弯承载能力。

进一步，所述纵肋采用梯形肋，所述纵肋的高宽比为0.5~2.0，所述纵肋的高度小于30cm，纵肋上部的平面板高度为7cm~16cm，相邻纵肋之间的间距为50cm~100cm。在本实用新型中，优选纵肋高宽比0.7，纵肋高度15cm，桥面高度10cm，相邻纵肋之间的间距为70cm。合理的对各部分进行尺寸规划，能够更进一步的提高桥梁抗弯承载能力。

进一步，所述波形钢腹板的顶端焊接有平钢板，平钢板的宽度为50cm~150cm，厚度不宜小于16mm，并在平钢板上部焊接栓钉，通过栓钉与带肋UHPC顶板共同受力，并提供界面间的剪切力。平钢板上部的UHPC顶板的宽度与平钢板保持一致。栓钉也可替换成双开孔连接件、PBL剪力键、埋入式连接件以及角钢连接件。

进一步，所述折型UHPC顶板下方为纵肋和横肋交错的平面，横肋布置在横隔板正上缘以及相邻横隔板之间。在本实用新型中，带肋板还可以选择为纵肋和横肋交错的肋板。

进一步，所述连接折板为波浪形，折型UHPC顶板为波形UHPC顶板，且在连接折板下部设置波形钢顶板，且波形钢顶板与波形UHPC顶板形状一致。波形钢顶板与波形UHPC顶板通过PBL剪力键、栓钉或自然粘结形成整体。在本实用新型中，优选连接方案为PBL剪力键。

本方案中，波形UHPC顶板上部为平整的桥面，下部根据波形钢顶板的截面尺寸浇筑而成，其波形钢顶板可以做成免拆卸的模板，下部与波形钢腹板相连。方便了波形UHPC顶板的施工。波形UHPC顶板与波形钢顶板共同受力，能够提高桥梁的抗弯承载能力以及减小桥面板的轮载应力值。

进一步，波形钢顶板可根据常规波形钢腹板的截面尺寸取值，板厚为8~14mm，波形钢顶板间的连接采用焊接。在本实用新型中，优选为波形钢顶板的板厚为10mm。

进一步，所述带肋UHPC顶板下方设有锚固块，对锚固块上方的带肋部分填实形成UHPC填实段。在桥面应力较大的地方设置锚固块，锚固块对局部起到加强作用。

进一步，所述波形UHPC顶板下方设有锚固块，对锚固块部位的波形UHPC顶板进行局部填充形成UHPC填实段；对锚固块的侧面与底面均设置与波形钢顶板材质相同的钢板，并通过焊接与波形钢顶板连接成整体。

进一步，所述UHPC底板内设有体内预应力筋，所述UHPC顶板锚固块处设有体外预应力筋，设计预应力筋使得桥梁的抗弯承载能力进一步加强；为避免顶板处锚固区应力集中，在锚固块与顶板交接处设置UHPC填实段，通过UHPC填实段、锚固块和预应力筋的组合使用增强结构的强度。

进一步，所述横隔板可采用UHPC板墙式、钢-UHPC横撑式和钢横撑式，在本实用新型中，优选为UHPC板墙式。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用底部带肋UHPC顶板，使桥梁具有更优的抗弯承载能力，降低了车轮载荷作用下的局部轮载应力值，且进一步的减轻了桥梁的自重，使得带肋UHPC顶板-波形钢腹板组合梁桥能突破传统的跨径限制。

在本实用新型中提出了另一方案，将带肋UHPC顶板替换成波形钢-UHPC组合板，波形钢顶板能够做成免拆卸的模板，既方便了施工，又能同波形UHPC顶板共同受力，进一步增加了桥面板的抗弯承载力。波形钢腹板产品无论从设计到生产均已较为成熟，无需额外设置生产线，大大减少了工程造价。

附图说明

图1—为实施例1的结构示意图；

图2—为A的放大示意图；

图3—为C的放大示意图；

图4—为图3的侧视图；

图5—为实施例2的结构示意图；

图6—为B的放大示意图；

图7—为波形钢顶板-UHPC组合板的连接示意图；

图8—为PBL剪力键的俯视图；

图9—为实施例2中锚固块的安装位置示意图；

图10—为图9中的侧视图。

图中：1—平钢板，2—栓钉，3—体外预应力筋，4—UHPC填实段，5—横隔板，6—带肋UHPC顶板，7—波形钢腹板，8—UHPC底板，9—体内预应力筋，10—波形UHPC顶板，11—波形钢顶板，12—PBL剪力键，13—锚固块，61—纵肋。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参照图1~4：一种折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，包括UHPC顶板、波形钢腹板7、横隔板5、平钢板1和UHPC底板8，波形钢腹板7设置在UHPC组合箱梁桥的腹板位置，波形钢腹板7顶端与平钢板1相连接，底端与UHPC底板8相连接，平钢板上部与UHPC顶板相连接，横隔板5设置在波形钢腹板之间，与UHPC底板相连接，UHPC顶板为折型UHPC顶板，折型UHPC顶板包括上部的平面板和下部的连接折板，平面板为平整的平面，连接折板为凹凸不平的形状，连接折板和平面板实际上构成一个整体。

在本实施例中，折型UHPC顶板采用带肋UHPC顶板6，带肋UHPC顶板6为上部为平齐的桥面，下部为带有纵肋61的平面。

在本实施例中，将波形钢腹板焊接在UHPC底板8的两端，组成一个上部开口的组合箱梁桥，桥体上部安装有带肋UHPC顶板6，在波形钢腹板上部焊接平钢板，平钢板与带肋UHPC顶板通过栓钉2连接。平钢板的宽度为100cm，厚度为18mm，以便使波形钢腹板与UHPC钢腹板共同受力。

在本实施例中，带肋UHPC顶板与平钢板的连接方式还可以为PBL剪力键连接或埋入式连接或角钢连接。

纵肋的高h₂与宽b₂的比值为0.7，纵肋61的高度为h₂=15cm，桥面部分的厚度h₁为10cm，两个相邻纵肋之间的间距为2b₁+b₂=70cm。设计纵肋，能够提高桥面板的抗弯承载能力、减轻桥梁的自重；对于纵肋尺寸的设计和相邻纵肋的间距设计，能够使得桥面具有更优的抗弯承载能力。

在本实施例中，带肋UHPC顶板可以为纵肋和横肋交错的桥面板。

在带肋UHPC顶板下方设有锚固块13，对锚固块上方的带肋部分填实形成UHPC填实段。在锚固块内布设体外预应力筋，延伸进UHPC填实段。在UHPC底板内布设有体内预应力筋9。通过预应力筋的共同作用，提高桥梁整体的抗弯承载能力。

实施例2

参照图5~10，本实施例与实施例1不同在于，在本实施例中，折型UHPC顶板采用波形UHPC顶板，波形UHPC顶板下部与波形钢顶板11连接，形成波形钢-UHPC组合板。

先将波形钢顶板通过与钢横隔板、波形钢腹板的焊接，安装在组合箱梁桥的上部，波形钢顶板的板厚可以取为10mm，波形UHPC顶板10的下部凸起部分根据波形钢顶板11的截面尺寸浇筑而成，上部的桥面部分的厚度可为10cm。相邻波形钢顶板之间的连接方式为焊接。

波形钢顶板与波形的UHPC桥面板10通过PBL剪力键12固定连接在一起，使其能够共同受力，PBL剪力键12沿纵桥向布置。

波形UHPC顶板下方设有锚固块13，对锚固块部位的波形UHPC顶板进行局部填充形成UHPC填实段，厚度与波形UHPC顶板最厚处保持一致；对锚固块的侧面与底面均设置与波形钢顶板材质相同的钢板，并通过焊接与波形钢顶板连接成整体。

Claims

1.一种折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，包括UHPC顶板、波形钢腹板、横隔板、平钢板和UHPC底板，波形钢腹板设置在UHPC组合箱梁桥的腹板位置，波形钢腹板顶端与平钢板相连接，底端与UHPC底板相连接，平钢板上部与UHPC顶板相连接，横隔板设置在波形钢腹板之间，其特征在于：UHPC顶板为折型UHPC顶板，折型UHPC顶板包括上部的平面板和下部的连接折板，平面板为平整的平面，连接折板为凹凸不平的形状，连接折板和平面板实际上构成一个整体。

2.如权利要求1所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述折型UHPC顶板中的连接折板采用带肋板，折型UHPC顶板为带肋UHPC顶板。

3.如权利要求2所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述肋板采用梯形肋，其肋板部分沿纵桥向布置，纵肋的高宽比为0.5~2.0，所述纵肋的高度小于30cm，纵肋上部的平面板的高度为7cm~16cm，相邻纵肋之间的间距为50cm~100cm。

4.如权利要求2所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述折型UHPC顶板下方为纵肋和横肋交错的平面，横肋布置在横隔板正上缘以及相邻横隔板之间。

5.如权利要求1所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述连接折板为波浪形，折型UHPC顶板为波形UHPC顶板，且在连接折板下部设置波形钢顶板，且波形钢顶板与连接折板形状一致；波形钢顶板与波形UHPC顶板通过PBL剪力键、栓钉或自然粘结形成整体。

6.如权利要求5所述的折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：波形钢顶板可根据常规波形钢腹板的截面尺寸取值，板厚t为8~14mm，波形钢顶板间的连接采用焊接。

7.如权利要求2所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述带肋UHPC顶板下方设有锚固块，对锚固块上方的带肋部分填实形成UHPC填实段。

8.如权利要求5所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述波形UHPC顶板下方设有锚固块，对锚固块部位的波形UHPC顶板进行局部填充形成UHPC填实段；对锚固块的侧面与底面均设置与波形钢顶板材质相同的钢板，并通过焊接与波形钢顶板连接成整体。

9.如权利要求7或8所述折型UHPC顶板-波形钢腹板组合箱梁桥，其特征在于：所述UHPC底板内设有体内预应力筋，所述锚固块内设有体外预应力筋。