本发明涉及一种大跨度桥梁，尤其涉及一种大 跨度波-桁组合结构桥 梁结构。

背景技术

从目前国内外统计资料显示， 传统的预应力混凝土刚构桥在跨径达 到 200m以上时，跨中下挠非常严重，在设计时为� �决此问题往往增加梁 高， 但增加梁高带来的问题就是工程成本的增加。

为了使桥梁能满足强度要求又具有一定的经济 性， 后又提出了把腹 板从传统的混凝土改为钢桁或波形钢腹板。 通过计算发现面对桥梁跨度 达 200米以上时， 根部高度一般有十几米， 如果腹板全部用全波形钢腹 板存在有两点问题： 1、当根部梁高十几米时波形钢腹板局部稳定� �较差 , 容易发生屈曲； 2、 波形钢腹板高度方向大于 7米时需重新接板， 这样就 造成了工艺和施工难度。 而如果腹板用全桁， 通过方案比较， 由于跨中 梁高较低， 如果继续平行布置， 那钢桁腹使用效率较低， 如果等距布置， 同时保证受力角度， 则桁杆较密集， 并不经济， 美观较差。

发明内容

本发明提供一种大跨度波-桁组合结构桥梁。

该大跨度波-桁组合结构桥梁包括桥墩， 还包括：

组合式梁体， 所述组合式梁体跨接支撑于桥墩之上， 所述组合式梁 体包括梁顶板、 梁底板以及固接在梁顶板和梁底板之间的支撑 结构， 所 述支撑结构包括波形腹板结构和钢桁腹梁结构 ， 所述波形腹板结构与钢 桁腹梁结构沿桥面道路延伸方向交错设置于梁 顶板和梁底板之间。 在建 造同样长度的大跨度桥梁时， 该波形腹板结构与钢桁腹梁结构沿桥面道 路延伸方向交错设置可使得大桥较全桁结构造 价更低， 而其承压能力较 全波形钢腹板结构更好。

作为所述大跨度波-桁组合结构桥梁的进一步� �进，所述波形腹板结 构和钢桁腹梁结构交错设置方式可釆用以下结 构： 所述组合式梁体上所 受弯矩为零的位置为弯矩零点， 在位于相邻两个弯矩零点之间的正弯矩 区域设置波形腹板结构，位于弯矩零点处和 /或相邻两个弯矩零点之间的 负弯矩区域设置钢桁腹梁结构。

或者所述波形腹板结构和钢桁腹梁结构交错设 置方式也可釆用以下 结构为： 所述组合式梁体上所受弯矩为零的位置为弯矩 零点， 在弯矩零 位于相邻两个弯矩零点之间的负弯矩区域设置 钢 腹梁结构。 ^{3 Λ} 更或者， 所述波形腹板结构和钢桁腹梁结构交错设置方 式还可釆用 以下结构： 所述组合式梁体上所受弯矩为零的位置为弯矩 零点， 在弯矩 零点处、 位于相邻两个弯矩零点之间的正弯矩区域、 以及负弯矩区域上 弯矩绝对值小于或等于最大正弯矩绝对值的 2-5%的区域内设置波形腹 板结构， 所述负弯矩区域上弯矩绝对值大于最大正弯矩 绝对值的 2-5%的 区域内设置钢桁腹梁结构。

根据桥梁纵向弯矩图 （请见图 2 ), 在组合式梁体的弯矩零点处和位 于相邻两个弯矩零点之间的正弯矩区域相对于 相邻两个弯矩零点之间的 负弯矩区域所受弯矩更小， 在以上三种实施例中， 将弯矩零点处和正弯 矩区域中设置成波形腹板， 或者至少该两个区域内的部分设置成波形腹 板， 而梁体其他区域则设置成承压能力更强的钢桁 腹梁结构， 由此与全 桁结构相比， 造价更低， 而与全波形腹板结构相比， 梁体承压能力更强。

作为所述大跨度波-桁组合结构桥梁的进一步� �进， 所述钢桁腹梁 结构中钢桁与梁顶板和 /或梁底板釆用桁墩组合式整体节点结构固接� �所 述桁墩组合式整体节点结构包括：

桁管， 所述桁管用于与梁顶板和 /或梁底板固接的固定端的端口相 对梁顶板和 I或梁底板斜向设置；

预埋板， 每个桁管的固定端固接有预埋板， 所述预埋板的板平面与 梁顶板和 /或梁底板斜向设置；

剪力连接件， 所述剪力连接件上开有钢筋孔， 并与预埋钢板固接， 所述剪力连接件下端为板体结构，所述板体结 构伸入梁顶板和 /或梁底板 内固定；

以及抗剪力栓钉， 所述抗剪力栓钉垂直固接在预埋板上。

该进一步地改进所提供的桁墩组合式整体节点 结构， 使得结构内节 点为整体式， 受力明确。 PBL 件抗剪承载力大， 抗疲劳性能好； 而且整 体刚度好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式作进一步详细的 说明。

图 1 是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁的� �种实施方式的 结构示意图；

图 2 是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁的� �一种实施方式 的结构示意图；

图 3是图 2所示结构中支座结构放大示意图；

图 4是桥梁纵向弯矩分布示意图；

图 5 是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁的� �种实施方式中 钢桁腹梁结构横向截面图；

图 6 是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁的� �种实施方式中 波形腹板结构横向截面图； 图 7是波形钢腹板通用断面图；

图 8 是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁实� �方式中桁墩组 合式整体节点结构实施例一装配图；

图 9 是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁实� �方式中桁墩组 合式整体节点结构实施例一中剪力连接件另一 视角示意图；

图 10是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁实 施方式中桁墩组 合式整体节点结构实施例二装配图；

图 11是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁实 施方式中桁墩组 合式整体节点结构实施例三装配图；

图 12是依据本发明的大跨度波-桁组合结构桥梁实 施方式于斜拉式 桥梁上的运用示意图。

具体实施方式

依据本申请的一种大跨度波-桁组合结构桥梁� �实施方式可参考图 1-11。

图 1所示为大跨度波 -桁组合结构桥梁的一种实施方式的结构示意� � 其中， 大跨度波 -桁组合结构桥梁包括桥墩 21、 22、 23、 24和组合式梁 体。

其中桥墩 22、 23设置于河道 1 内。 组合式梁体跨接支撑于桥墩 21、 22、 23、 24之上， 该组合式梁体包括梁顶板 25、 梁底板 26以及固接在 梁顶板 25和梁底板 26之间的支撑结构， 其中该梁顶板 25和梁底板 26 为现有常用结构， 如可釆用混凝土顶板和混凝土底板。

支撑结构包括波形腹板结构 27和钢桁腹梁结构 28 , 该波形腹板结 构 27与钢桁腹梁结构 28沿桥面道路延伸方向交错设置于梁顶板 25和梁 底板 26之间。

其中桥梁与桥墩之间可釆用如图 1所示的固接钢构结构连接固定， 也可釆用如图 2和 3所示的支座结构 22a固定。

在建造同样长度的大跨度桥梁时， 该波形腹板结构 27 与钢桁腹梁 结构 28沿桥面道路延伸方向交错设置可使得大桥较� ��桁结构造价更低， 而其承压能力较全波形钢腹板结构更好。

在上述发明构思的引导下， 针对波形腹板结构 27 和钢桁腹梁结构 28交错设置方式示例性提出三种具体方式。

请参考图 4 , 根据计算得出桥梁纵向弯矩图 （该计算方式为现有算 法，这在桥梁领域为公知常识），将组合式梁 体上所受弯矩为零的位置设 定为弯矩零点 31 , 该桥梁纵向弯矩分布如图 4所示， 区域 32为正弯矩 区域， 区域 33为负弯矩区域， 其中 321所示为正弯矩最大值。

第一种方式， 在位于相邻两个弯矩零点 31之间的正弯矩区域 32设 置波形腹板结构 27 , 位于弯矩零点 31处和 /或相邻两个弯矩零点 31之 间的负弯矩区域 33设置钢桁腹梁结构 28。

第二种方式， 在弯矩零点 31处以及位于相邻两个弯矩零点 31之间 的正弯矩区域 32设置波形腹板结构 27 ,位于相邻两个弯矩零点 31之间 的负弯矩区域 33设置钢桁腹梁结构 28。

第三种方式， 在弯矩零点 31处、 位于相邻两个弯矩零点 31之间的 正弯矩区域 32、 以及负弯矩区域 33上弯矩绝对值小于或等于最大正弯 矩绝对值的 2-5%的区域内设置波形腹板结构 27 , 负弯矩区域 33上弯矩 绝对值大于最大正弯矩绝对值的 2-5%的区域内设置钢桁腹梁结构 28。也 就是说， 自弯矩零点 31 向负弯矩区域 33延伸， 如果该负弯矩区域 33 内某一位置其所受弯矩数值小于或等于最大正 弯矩绝对值 321的 2-5% , 例如最大正弯矩为 A ,则最大正弯矩绝对值的 2-5%即为 A乘以 2-5%所得 数值 B ,如该负弯矩区域 33内某一位置其所受弯矩数值小于或等于该数 值 B, 则该位置也设置钢桁腹梁结构 28。

根据桥梁纵向弯矩图 （请见图 4 ), 在组合式梁体的弯矩零点 31处 和位于相邻两个弯矩零点 31之间的正弯矩区域 32相对于相邻两个弯矩 零点 31之间的负弯矩区域 33所受弯矩更小， 在以上三种实施例中， 将 弯矩零点 31处和正弯矩区域 32中设置成波形腹板， 或者至少该两个区 域内的部分设置成波形腹板， 而梁体其他区域则设置成承压能力更强的 钢桁腹梁结构 28 , 由此与全桁结构相比， 造价更低， 而与全波形腹板结 构 27相比， 梁体承压能力更强。

在本实施方式中， 钢桁腹梁结构 28横截面如图 5所示， 桁管 281、 282、 283、 284围合成 M字形， 其中 282、 284为横撑， 在其他实施例中 也可以省略。 另外如图 1所示， 桁管的空间结构布局方式可以是斜撑平 行不等间距 N字型， 另外也可以是等间距 N字型、 等间距三角形、 斜撑 平行不等间距三角形等结构。 而波形腹板结构 27横截面如图 6所示， 两 波形钢腹板 271、 272并列设置。 当然钢桁腹梁结构 28和波形腹板结构 27 还可釆用现有桥梁建造过程中所釆用的波形钢 腹板结构和钢桁腹梁 结构 28。 其中， 波形钢腹板横向间距根据箱宽决定， 波形钢腹板纵向布 局方式和间距根据中华人民共和国 交通运输行业标准 JT/T 784-2010 《组合结构桥梁用波形钢腹板》第 4. 3条规定选用， 波形刚腹 板的产品规格为： 波形钢腹板通用断面图如图 7所示， 而波形钢腹板通 用尺寸规格可见下表 1。 常用波形钢腹板的几何尺寸 单位为

其中在现在的桥梁领域， 尤其是钢桁腹领域， 釆用的节点主要是在 顶、 底板混凝土表面埋设水平预埋件， 利用预埋件顶面钢板焊接钢管或 钢梁。 对此， 该现有方式可运用在本实施方式中。

这里本实施方式也提供了另外的方案， 即是钢桁腹梁结构中钢桁与 梁顶板和 /或梁底板釆用桁墩组合式整体节点结构固接� �该桁墩组合式整 体节点结构包括：

桁管， 该桁管用于与梁顶板和 /或梁底板固接的固定端的端口相对 梁顶板和 /或梁底板斜向设置；

预埋板， 每个桁管的固定端固接有预埋板， 该预埋板的板平面与梁 顶板和 /或梁底板斜向设置；

剪力连接件， 该剪力连接件上开有钢筋孔， 并与预埋钢板固接， 该 剪力连接件下端为板体结构， 该板体结构伸入梁顶板和 /或梁底板内固 定；

以及抗剪力栓钉， 该抗剪力栓钉垂直固接在预埋板上。

基于该发明构思， 这里也示例性提出三种具体实施方式。

实施例一

请参考图 8 , 该实施例一包括两根桁管 282、 283 (或称为钢管混凝 土桁腹）、 梁顶板 25 (或梁底板 26 )、 内导管、 预埋板、 剪力连接件 43、 抗剪力栓钉、 加劲板 45和 U形钢筋 46。

两个桁管 282、 283固定端的端口呈 "八" 字形结构排布， 其中预埋 板设置于 "八"字形结构中开口较小一端， 每个桁管的固定端内都固接 有内导管，通过内导管与预埋板固接，其中内 导管起到辅助联接的作用。

该剪力连接件 43可釆用 S-PBL剪力连接件 43或 T-PBL剪力连接件 43。 该剪力连接件 43为板状， 其上开有钢筋孔， 并与预埋板（可为预埋 钢板）固接。 其下端伸入梁顶板 25和 /或梁底板 26内固定。 其中请参考 图 9 , 该剪力连接件 43俯视为工字型结构。

该加劲板 45与两个桁管 282、 283及其对应预埋板固定联接， 用于 提供进一步的加强作用， 当然， 在其他实施例中也可省略。

而该 U形钢筋 46—端抵接固定预埋板，钢筋下端伸入梁顶板 25和 / 或梁底板 26内固定， 以提高承载能力， 当然， 在其他实施例中同样也可 省略。 在本实施例一中， 两个桁管 282、 283分别对应的预埋板相互独立设 置或者预埋板相互联接成一体结构。

实施例二

请参考图 10 , 在本实施例二中， 其与实施例一的区别在于， 两个桁 管 282、 283通过螺栓直接固定于梁底板 26上。

实施例三

请参考图 11 , 本实施例三与实施例一的区别之处在于， 本实施例三 所提供的桁墩组合式整体节点结构中， 省略掉实施例一中的加劲板 45。

该进一步地改进所提供的桁墩组合式整体节点 结构与原有结构相 比， 原有方式中： 1、 钢桁腹钢管与预埋件顶面存在倾角， 焊接残余应力 集中， 受力较差； 2、 节点功能单一， 仅为焊接节点； 3、 对于整体节点 表面及焊缝处需要额外的涂装防腐保护措施， 施工处理复杂， 后期养护 困难， 造价较高； 4、 钢桁腹钢管埋入梁顶板 25 (或梁底板 26 ) 中的部 分造成材料的浪费。

相比之下， 本申请提供的桁墩组合式整体节点结构可以充 分解决节 点应力集中、 功能单一、 不需要额外的涂装防腐保护措施。 该结构内节 点为整体式， 受力明确。 PBL 件抗剪承载力大， 抗疲劳性能好； 而且整 体刚度好。

当然，本大跨度波-桁组合结构桥梁除了应用� �图 1所示桥梁，本大 跨度波 -桁组合结构桥梁也可应用于斜拉式桥梁之中� � 如图 12所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例， 只是用于帮助理解本发明并不 用以限制本发明。 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想， 可 以对上述具体实施方式进行变化。