一种新型钢箱梁结构的制作方法

本实用新型涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种新型钢箱梁结构。

背景技术：

钢结构具有自重轻、材质均匀、质量稳定、易于工厂化制造、装配化施工、便于回收利用等优点，为世界桥梁界所推崇。我国过去受经济社会发展水平和钢材产能制约，钢结构桥梁主要用于特大跨径桥梁。随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，以及国家推进供给侧结构性改革和“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念的提出，推进钢结构桥梁建设已成为行业共识。随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，我国已经具备了推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件。

然而目前一箱多室钢箱梁用钢量大，造价较高，相比混凝土桥没有优势，鉴于此，本实用新型提供的新型双扁箱梁结构简单，用钢梁较少，经济性能好，且吊装、施工方便，相对于现浇混凝土和预应力混凝土梁双扁钢箱梁跨越能力较大，可以有效减少墩间临时支架，有效减少桥墩数量达40％以上，有效优化下部结构空间，美化桥下景观。所述混凝土行车道板系底部采用钢板代替钢筋，钢板既作为底模又代替钢筋承担纵横向受力，较传统方式施工极为简便，大大缩短了施工工期。本实用新型提出的双扁箱梁结构考虑了互通立交匝道小半径曲线要求，新型双扁箱结构还可以有效降低梁体高度。计算过程中突破了现有规范，采用米塞斯强度理论进行结构设计及计算，其经济性优于现浇混凝土梁和预应力混凝土梁。

技术实现要素：

本实用新型目的在于利用上述结构，优化现有钢箱梁结构及现有混凝土行车道板系，提供了一种新型钢箱梁结构。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种新型钢箱梁结构，包括主梁、横梁、主梁横隔板，所述主梁包括双扁箱结构，所述双扁箱的两个箱体之间垂直架设多个横梁，所述横梁包括小横梁、端横梁、中支点横梁，所述中支点横梁处灌注水泥混凝土，多个小横梁位于端横梁和中支点横梁之间；所述主梁横隔板位于双扁箱内并与横梁平行或与横梁在同一平面，所述多个横梁与主梁横隔板通过对接焊缝连接。

通过上述方案，双扁箱因其扁平型的结构，整体上可以使得主梁的高度降低，可以减少用钢量，而且自重轻；另外，由于桥跨比较长，相对每个箱式的横向连接非常微弱，所以要设置横梁，双扁箱的两个箱体之间连接多个横梁可以防止主梁侧倾失稳，起到荷载分配的作用，多个横梁垂直架设在两个箱体之间，这样的设置相比其他设置方式，横梁的长度最短，一方面能提高稳定性，另一方面也节省了横梁的材料；主梁横隔板是为了增强横向刚度而在梁之间设置的构件，它对桥梁上分布的活荷载起作用。钢箱梁的各个方向的稳定性越高，在达到较长的跨越能力时稳定性仍然能够很好的保持，从而减少墩柱的数量。横梁与主梁横隔板通过对接焊缝连接的气密性和水密性都较好，结构刚性也较大，结构的整体性好。

优选的，所述主梁横隔板包括c型横隔板、c＇型横隔板、d型横隔板和d＇型横隔板，中支点横梁主梁横隔板、端横梁主梁横隔板；所述c型横隔板和c＇型横隔板为加强型横隔板，中间掏方形人孔；所述d型横隔板和d＇型横隔板为构造性横隔板，中间人孔为矩形，所述d＇型横隔板对应底板加劲肋处有多个开槽，其开槽数多于d型横隔板；所述中支点横梁主梁横隔板和端横梁主梁横隔板不开人孔，所述中支点横梁主梁横隔板设置了顶底板加劲肋开槽。

通过上述方案，主梁横隔板设置多种类型，每种类型主梁横隔板的结构不同，防止对应位置的主梁产生畸变，进一步保持主梁的稳定；较多数量横隔板的钢箱梁在集中荷载作用下的畸变效应和刚性扭转效应优于混凝土箱梁，不容易产生扭转和震动。

优选的，所述小横梁包括小横梁上翼缘板、小横梁腹板、小横梁下翼缘板，所述小横梁腹板位于小横梁上翼缘板和小横梁下翼缘板之间，且与小横梁上翼缘板和小横梁下翼缘板垂直，所述小横梁处主梁横隔板采用c型横隔板,所述c型横隔板垂直于小横梁上翼缘板和小横梁下翼缘板且与小横梁腹板在同一平面。

通过上述方案，小横梁腹板与上下翼缘板的设置形成一个“工”字形小横梁结构，该结构提高抵抗剪力，也承担部分弯矩，小横梁是双扁箱连接的主要纽带，如果小横梁的稳定性提高，也能够加强双扁箱主梁的稳定性；小横梁处主梁横隔板采用c型横隔板，c型横隔板位于双扁箱箱体内，成为与小横梁对应的主梁横隔板，c型横隔板与小横梁配合，再与箱体的加劲肋配合，固定成为一体，能使小横梁和双扁箱整体的稳定性增强。

优选的，所述端横梁包括端横梁上翼缘板、端横梁下翼缘板、端横梁腹板、端横梁加劲板，所述端横梁腹板位于端横梁上翼缘板和端横梁下翼缘板之间且垂直于二者，端横梁加劲板位于端横梁上翼缘板和端横梁下翼缘板之间且与端横梁上翼缘板、端横梁下翼缘板、端横梁腹板垂直,所述端横梁与双扁箱连接处为端横梁主梁横隔板。

通过上述方案，端横梁的结构采用“工”字形横隔板后，再利用端横梁加劲板提高端横梁自身的稳定性；而端横梁是桥墩处的横梁，端横梁的结构设置以及连接端横梁主梁横隔板的主要作用是承受并起到一部分分散“纵梁”上的负荷。

优选的，所述中支点横梁包括中支点横梁上翼缘板和中支点横梁下翼缘板、中支点横梁腹板、中支点横梁加劲板，所述中支点横梁腹板位于中支点横梁上翼缘板和中支点横梁下翼缘板之间且垂直于二者，中支点横梁加劲板位于中支点横梁上翼缘板和中支点横梁下翼缘板之间且与中支点横梁上翼缘板，中支点横梁下翼缘板、中支点横梁腹板垂直，所述中支点横梁与双扁箱连接处为中支点主梁横隔板。

通过上述方案，中支点横梁的结构端横梁的结构相同，都是为了保证梁体稳定性，分散负荷。

优选的，所述端横梁和小横梁之间的主梁横隔板为c′型横隔板；所述中支点横梁和小横梁之间的主梁横隔板为d′型横隔板，所述小横梁处c型横隔板之间设有d型横隔板。

通过上述方案，根据位置的不同，主梁横隔板的结构不同，这种不同的结构对应在不同的位置是根据结构力学计算布置，使得主梁横隔板与横梁、箱体最终形成的钢箱梁结构稳定性更高。

优选的，所述双扁箱结构每个箱室包含顶板、底板、腹板、腹板加劲肋，顶板加劲肋，底板加劲肋，腹板位于顶板与底板之间且垂直于二者，顶板加劲肋位于顶板下方且垂直于顶板，底板加劲肋位于底板上且垂直于底板，腹板加劲肋垂直于腹板。

通过上述方案，钢箱梁的箱室设顶板加劲肋、底板加劲肋、腹板加劲肋主要是由于板较薄,容易局部失稳。通过各个方向的加劲肋可以均匀分散外力，避免箱室局部的变形，这种结构的箱室作为主梁整体上更牢固。

优选的，该结构还包括混凝土行车道板系，所述混凝土行车道板系底部采用底部钢板代替钢筋承担纵横向受力，所述混凝土行车道板系顶部设置钢筋网，混凝土行车道板系和所述双扁钢箱梁之间设置连接件。

通过上述方案，混凝土行车道板系底部采用钢板代替钢筋，采用米塞斯强度理论验算完全可行，且底部钢板作为底模，施工更加便捷快速，同时在主线和匝道分叉处，底部钢板可以一次成型，施工便捷且具有良好的受力性能。

优选的，所述混凝土行车道板系与双扁钢箱梁之间设置剪力钉作为连接结构。

通过上述方案，剪力钉的主要作用是将混凝土行车道板系与双扁钢箱梁之间连接成为一体，传递混凝土行车道板系与双扁钢箱梁之间的纵向剪力且避免两者的分离。剪力钉的布置同时考虑桥梁横桥向和纵桥向受力采用勾股定理进行设计。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的新型钢箱梁采用双扁箱结构，可以有效降低梁体高度，尤其适合立交匝道小半径曲线(r≥50米)且梁高有限制之处。本实用新型公开的钢-砼组合梁结构可以通过顶推施工有效减少墩间临时支架，采用该新型结构，跨越能力达，平均跨径为35米，可以减少桥墩数量达40％以上，有效优化下部结构空间，美化桥下景观。利用此新型桥梁结构可以改变现有互通立交桥梁设计墩柱混乱错布状态，是对现有互通立交桥梁设计意识形态的纠正。

2、在新型钢箱梁上覆盖有新型混凝土行车道板系，新型混凝土行车道板系板底采用钢板代替钢筋承担纵横向受力，可以在加工厂完成匝道分叉口整体变宽过渡，便于施工且利于结构受力。所述混凝土行车道板系根据米塞斯强度理论进行结构计算，利用钢板代替底部纵横向受力钢筋，同时替代混凝土结构底模，受力满足规范要求且施工便捷，工期短。

附图说明

图1是双扁钢箱梁平面示意图；

图2是本实用新型双扁箱梁横断面结构示意图；

图3是双扁箱梁箱室结构示意图；

图4是小横梁构造示意图；

图5是小横梁横断面图；

图6是端横梁构造示意图；

图7是端横梁横断面图；

图8是中支点横梁构造示意图；

图9是中支点横梁横断面图；

图10是c型横隔板大样图；

图11是c′型横隔板大样图；

图12是d型横杆版大样图；

图13是d′型横隔板大样图；

图14是中横梁处主梁横隔板；

图15是端横梁处主梁横隔板；

图16是双扁钢箱梁混凝土行车道板系示意图；

图17是主线匝道分叉示意图；

图18是剪力钉构造图。

图中：1-顶板，2-底板、3-腹板、100-顶板加劲肋，200-底板加劲肋，4-小横梁上翼缘板，5-小横梁下翼缘板，6-小横梁腹板，7-端横梁上翼缘板，8-端横梁下翼缘板，9-端横梁腹板，10-端横梁加劲板，11-中支点横梁上翼缘板，12-中支点横梁下翼缘板，13-中支点横梁腹板，14-中支点横梁加劲板，15-小横梁，16-中支点横梁，17-端横梁，18-主梁横隔板；181-c型横隔板，182-c＇型横隔板,183-d型横隔板,184-d＇型横隔板,185-中支点横梁主梁横隔板,186-端横梁主梁横隔板,19-底部钢板,20-腹板加劲肋，21-剪力钉，22-混凝土行车道板系。

具体实施方式

为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。

实施例1：

如图1、2所示，一种新型钢箱梁结构，包括主梁、横梁、主梁横隔板18，主梁包括双扁箱结构，所述双扁箱的两个箱体之间垂直架设多个横梁，所述横梁包括小横梁15、端横梁17、中支点横梁16，多个小横梁15位于端横梁17和中支点横梁16之间；所述主梁横隔板18位于双扁箱内并与横梁平行或与横梁在同一平面，所述多个横梁15与主梁横隔板18通过对接焊缝连接。

所述中支点横梁处应灌注水泥混凝土。

通过上述方案，双扁箱因其扁平型的结构，整体上可以使得主梁的高度降低，可以减少用钢量，而且自重轻；另外，由于桥跨比较长，相对每个箱式的横向连接非常微弱，所以要设置横梁，双扁箱的两个箱体之间连接多个横梁可以防止主梁侧倾失稳，起到荷载分配的作用，多个横梁垂直架设在两个箱体之间，这样的设置相比其他设置方式，横梁的长度最短，一方面能提高稳定性，另一方面也节省了横梁的材料；主梁横隔板是为了增强横向刚度而在梁之间设置的构件，它对桥梁上分布的活荷载起作用。钢箱梁的各个方向的稳定性越高，在达到较长的跨越能力的同时稳定性仍能很好的保持，从而减少墩柱的数量。横梁与主梁横隔板通过对接焊缝连接的气密性和水密性都较好，结构刚性也较大，结构的整体性好。

作为方案的进一步优化，如图1所示，所述主梁横隔板18包括c型横隔板181、c＇型横隔板182、d型横隔板183和d＇型横隔板184、中支点横梁主梁横隔板185、端横梁主梁横隔板186；

所述c型横隔板181和c＇型横隔板182为加强型横隔板，中间掏方形人孔(如图10、11所示)；所述d型横隔板183和d＇型横隔板184为构造性横隔板，中间人孔为矩形；所述d＇型横隔板184对应底板加劲肋处有多个开槽，其开槽数多于d型横隔183(如图12、13所示)；所述中支点横梁主梁横隔板185和端横梁主梁横隔板186不开人孔(如图14、15所示)，所述中支点横梁主梁横隔板185设置了顶底板加劲肋开槽。

主梁横隔板设置多种类型，每种类型主梁横隔板的结构不同，防止主梁产生畸变，进一步保持主梁的稳定；较多数量横隔板的钢箱梁在集中荷载作用下的畸变效应和刚性扭转效应优于混凝土箱梁，不容易产生扭转和震动。c型横隔板181、c＇型横隔板182、d型横隔板183和d＇型横隔板184对应钢箱梁的底板加劲肋处均设置了多个开槽，开槽与底板加劲肋卡合，横隔板的固定性能更好，整体稳定性更高；而端横梁横隔板和中支点横梁横隔板对应的主梁横隔板没有设置开槽。

作为方案的进一步优化，如图1所示，所述端横梁17和小横梁15之间的主梁横隔板为c′型横隔板182；所述中支点横梁16和小横梁15之间的主梁横隔板18为d′型横隔板184；所述小横梁15处c型横隔板181之间设有d型横隔板183。

主梁横隔板都是为了防止主梁产生畸变，为了保持主梁稳定，位置设置是根据结构力学计算布置的，因此这几种不同类型的横隔板的位置设置稳定性好。

实施例2：

本实施例和实施例1的区别是：对于小横梁、端横梁和中支点横梁及其对应的主梁横隔板的具体结构优化，以解决小横梁、端横梁和中支点横梁的稳定性的问题。

如图4、5所示，小横梁15包括小横梁上翼缘板4、小横梁腹板6、小横梁下翼缘板5，所述小横梁腹板6位于小横梁上翼缘板4和小横梁下翼缘板5之间，且与小横梁上翼缘板4和小横梁下翼缘板5垂直，所述小横梁15处主梁横隔板18采用c型横隔板181,所述c型横隔板181垂直于小横梁上翼缘板4和小横梁下翼缘板5且与小横梁腹板6在同一平面。

通过上述方案，小横梁腹板与上下翼缘板的设置形成一个“工”字形小横梁结构，该结构提高抵抗剪力，也承担部分弯矩，小横梁是双扁箱连接的主要纽带，如果小横梁的稳定性提高，也能够加强双扁箱主梁的稳定性；小横梁处主梁横隔板采用c型横隔板，c型横隔板位于双扁箱箱体内，成为与小横梁对应的主梁横隔板，c型横隔板与小横梁配合，再与箱体的加劲肋配合，固定成为一体，能使小横梁和双扁箱整体的稳定性增强。

如图6、7所示，所述端横梁17包括端横梁上翼缘板7、端横梁下翼缘板8、端横梁腹板9、端横梁加劲板10，所述端横梁腹板9位于端横梁上翼缘板7和端横梁下翼缘板8之间且垂直于二者，端横梁加劲板10位于端横梁上翼缘板7和端横梁下翼缘板8之间且与端横梁上翼缘板7、端横梁下翼缘板8、端横梁腹板9垂直,所述端横梁17与双扁箱连接处为端横梁主梁横隔板186。

通过上述方案，端横梁的结构采用“工”字形横隔板后，再利用端横梁加劲板10提高端横梁自身的稳定性；端横梁是桥墩处的横梁，端横梁的结构设置以及连接端横梁主梁横隔板的主要作用是承受并起到一部分分散“纵梁”上的负荷。

如图8、9所示，所述中支点横梁16包括中支点横梁上翼缘板11和中支点横梁下翼缘板12、中支点横梁腹板13、中支点横梁加劲板14，所述中支点横梁腹板13位于中支点横梁上翼缘板11和中支点横梁下翼缘板12之间且垂直于二者，中支点横梁加劲板14位于中支点横梁上翼缘板11和中支点横梁下翼缘板12之间且与中支点横梁上翼缘板11，中支点横梁下翼缘板12、中支点横梁腹板13垂直，所述中支点横梁16与双扁箱连接处为中支点主梁横隔板185。

通过上述方案，中支点横梁的结构端横梁的结构相同，都是为了保证梁体稳定性，分散负荷。

实施例3：

该实施例和实施例2的区别是：对于钢箱梁箱室的具体结构优化，以提高钢箱梁自身的结构稳定性。

如图3所示，所述双扁箱结构每个箱室包含顶板1、底板2、腹板3、腹板加劲肋(图3中未标出)，顶板加劲肋100，底板加劲肋200，腹板3位于顶板1与底板2之间且垂直于二者，顶板加劲肋100位于顶板1下方且垂直于顶板1，底板加劲肋200位于底板2上且垂直于底板2，腹板加劲肋垂直于腹板。

所述顶板、顶板加劲肋、底板、底板加劲肋、腹板、横隔梁各钢板之间通过对接焊缝相连接。

所述底板加劲肋200垂直于底板2且沿底板通长设置两道，且在墩顶范围内加设三道。本实用新型箱室的腹板还设有腹板加劲肋20(图1)，腹板加劲肋20有两种宽度，接近墩顶范围内，腹板加劲肋宽度增加40mm。分别为200mm和240mm。

通过上述方案，钢箱梁的箱室设顶板加劲肋、底板加劲肋、腹板加劲肋主要是由于板较薄,容易局部失稳。通过各个方向的加劲肋可以均匀分散外力，避免箱室局部的变形，这种结构的箱室作为主梁整体上更牢固。

实施例4：

本实施例和实施例3的区别是：将钢箱梁和混凝土行车道板系结合起来，对于行车道板作出改进，提高钢箱梁和混凝土行车道板系的实用性。

如图16所示，所述钢箱梁结构还包括混凝土行车道板系22，所述混凝土行车道板系22底部采用底部钢板19代替钢筋承担纵横向受力，所述混凝土行车道板系顶部设置钢筋网，混凝土行车道板系22和所述双扁钢箱梁之间设置连接件。

作为方案的进一步优化，所述混凝土行车道板系22与双扁钢箱梁之间设置剪力钉21作为连接结构。(如图2、图18所示)

所述混凝土行车道板系底部采用钢板代替钢筋，采用米塞斯理论验算完全可行，且底部钢板作为底模，施工更加便捷快速。同时在主线和匝道分叉处，底部钢板可以一次成型(如图17所示)，施工便捷且具有良好的受力性能。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。

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