CN103643625A - 一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，包括钢桁架和布设在钢桁架正上方的混凝土板；钢桁架包括一个或多个钢桁架单元；钢桁架单元为由两道上弦杆、一道下弦杆和左右两列斜腹杆组成的倒三角形桁架梁，两道上弦杆之间通过上弦横向联接系连接；上弦杆包括水平钢板一和多个竖向开孔钢板一；上弦横向联接系包括多道上弦横向联接件，上弦横向联接件包括水平钢板二和多个竖向开孔钢板二；钢桁架中的所有上弦杆与上弦横向联接系组成格构式上弦结构。本发明结构简单、施工方便、连接可靠且力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有钢桁架—混凝土结合梁存在的剪力连接件连接构件数量多、施工不方便、施工效率较低等缺陷。

Description

一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁

技术领域

本发明属于桥梁建造工程技术领域，尤其是涉及一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁。

背景技术

钢桁架-混凝土板组合梁是混凝土板与钢桁架共同受力的一种新型组合结构，它主要通过在钢桁梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件（如栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移，使之成为一个整体而共同工作。钢桁架-混凝土板组合梁兼有钢、混凝土两种材料的长处，与钢桁梁或钢筋混凝土梁相比有如下优点：第一、混凝土板同时发挥桥面板、主桁平纵联等多重作用，部分参与主桁受剪，改善了主桁受力状况，同时提高主桁刚度，降低桁高、节省钢材、改善路面行车条件和降低工程造价；第二、混凝土板不仅承受、传递桥面荷载，而且和钢桁架形成稳定的空间结构，使桥梁的横向抗弯刚度、抗扭刚度更大，有利于减小构件截面尺寸和节省钢材，减小上部结构自重，改善下部结构受力；第三、钢桁架-混凝土板组合梁的稳定性、整体性及抗震性能好，还能减少噪音，减小冲击系数；第四、在施工阶段，桁架梁有较大的刚度，可以分段运输、现场拼装；在使用阶段，各种管线可以在桁架梁腹杆内穿行，而提高室内空间的利用率。

钢桁架-混凝土板组合梁从上世纪六十年代开始有所发展。早期建造的钢桁架-混凝土板组合梁在上、下弦平面布置的是纵横加劲的钢桥面板。1962年德国修建了世界上第一座钢板桁组合结构公路桥—富尔达长铁桥。此后，因其刚度大、建筑高度低、整体性好、噪音小和动力性能好等优越性能，在欧洲及日本等国家和地区的多种桥梁形式中已广泛采用。然而，我国对这种结构的应用研究很少，于2000年，我国建成的主跨312m的芜湖长江大桥，是我国首次采用钢桁架-混凝土组合梁结构的工程实例。实践表明，它具有显著的技术经济效益和社会效益，随着我国既有线路提速和高铁的大力建设，该类桥型必将得到越来越广泛的应用，是未来结构体系的主要发展方向之一。

钢桁架-混凝土板组合梁在荷载作用下，钢筋混凝土桥面与钢桁架梁之间会产生错动。为了保证钢筋混凝土板与钢桁架梁共同受力形成组合梁，两者之间必须设置剪力连接件使钢筋混凝土板与钢桁架梁之间不产生相对错动，传递弯曲过程中的错动剪力。剪力连接件分为刚性、柔性和焊钉三种形式。其中，刚性剪力连接件一般采用角钢或槽钢，为早期使用的剪力连接件，目前已很少使用；柔性剪力连接件采用斜钢筋或螺旋钢筋，运营荷载作用下也可以传递剪力，但刚度较小；焊钉为焊接于钢梁翼板的大头螺钉，刚度介于刚性与柔性剪力连接件之间，由于焊接技术成熟，施工简单，受力可靠，混凝土的应力集中较小，是目前已建的钢桁架-混凝土板组合梁常采用的连接形式，但其存在的问题主要包括以下方面：第一、连接件数量多，增加桥梁整体造价；第二、现场紧固工作带来大量桥下施工作业，施工过程困难，效率低下，且经济性差；第三、需要在钢梁上开孔，削弱截面，开孔作业量较大。

PBL剪力连接件（即开孔钢板连接件）是一种新型的连接形式，其作用机理为：第一、依靠孔中的混凝土抗剪作用来承担沿钢板纵向的剪力和钢与混凝土的分离力；第二、依靠钢板作用来承担横向剪力；第三、所开孔洞内贯通钢筋，也起到一定的抗剪作用，因而PBL剪力连接件在实际应用中表现出了良好的力学性能和抗疲劳性能，但目前我国对PBL剪力连接件的研究尚浅，形式较少，应用领域也有待扩展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其结构简单、施工方便、连接可靠且力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有钢桁架—混凝土结合梁存在的剪力连接件连接构件数量多、施工不方便、施工效率较低等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：包括呈纵桥向布设的钢桁架和布设在所述钢桁架正上方的混凝土板，所述混凝土板呈纵桥向布设；所述钢桁架包括一个或多个呈纵桥向布设的钢桁架单元，多个所述钢桁架单元沿横桥向由左至右布设在同一平面上，多个所述钢桁架单元的结构和尺寸均相同且其紧固连接为一体；

所述钢桁架单元为由两道上弦杆、一道下弦杆和左右两列分别支撑于下弦杆与两道所述上弦杆之间的斜腹杆组成的倒三角形桁架梁，每列所述斜腹杆均包括由前至后布设的多根斜腹杆，所述上弦杆和下弦杆均呈纵桥向布设，两道所述上弦杆对称布设在所述下弦杆的左右两侧斜上方，所述下弦杆与两道所述上弦杆通过两列所述斜腹杆连接为一体；两道所述上弦杆之间通过上弦横向联接系进行连接，且两道所述上弦杆与上弦横向联接系均布设在同一平面上；多个所述钢桁架单元中左右相邻两个所述钢桁架单元共用一道上弦杆，左右相邻两个所述钢桁架单元的下弦杆之间通过下弦横向联接系进行连接；所述上弦杆包括水平钢板一和多个均布设在所述水平钢板一上的竖向开孔钢板一，所述水平钢板一和多个所述竖向开孔钢板一均呈纵桥向布设；所述上弦横向联接系包括多道呈横桥向布设的上弦横向联接件，所述上弦横向联接件包括水平钢板二和多个均布设在所述水平钢板二上的竖向开孔钢板二，所述水平钢板二和多个所述竖向开孔钢板二均呈横桥向布设；

所述钢桁架中的所有上弦杆与相邻两个上弦杆之间的上弦横向联接系组成格构式上弦结构；所述混凝土板为浇筑于所述格构式上弦结构上的钢筋混凝土结构，所述混凝土板内的钢筋骨架包括多道沿纵桥向由前至后进行布设的环向箍筋二和多道沿横桥向并排布设的纵向钢筋一，多道所述环向箍筋二均布设在同一平面上，多道所述纵向钢筋一均布设在同一平面上，每个所述竖向开孔钢板一上均开有一排分别供多道所述环向箍筋二穿过的孔洞，每个所述竖向开孔钢板二上开有一排分别供多道所述纵向钢筋一穿过的孔洞；所述格构式上弦结构中的所述竖向开孔钢板一、所述竖向开孔钢板二、纵向钢筋一和环向箍筋二组成用于连接所述钢桁架与混凝土板的抗剪连接构造。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述钢桁架单元中的两列所述斜腹杆呈左右对称布设，每列所述斜腹杆中的多根所述斜腹杆均呈锯齿形布设，所述钢桁架单元中两道所述上弦杆上均设置有多个分别与斜腹杆上端相接的上连接点，两道所述上弦杆上所设置的多个所述上连接点呈左右对称布设且其组成多对分别供多道所述上弦横向联接件连接的上连接点，多道所述上弦横向联接件的两端分别接在多对所述上连接点上；左右相邻两个所述钢桁架单元的下弦杆为布设在同一平面上的左右相邻两道下弦杆，下弦横向联接系与左右相邻两道所述下弦杆布设在同一水平面上且其包括多道呈横桥向布设的下弦横向联接件；左右相邻两道所述下弦杆上均设置有多个分别与斜腹杆下端相接的下连接点，左右相邻两道所述下弦杆上所设置的多个所述下连接点呈左右对称布设且其组成多对分别供多道所述下弦横向联接件连接的下连接点，多道所述下弦横向联接件的两端分别接在多对所述下连接点上。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述钢桁架单元中各上弦横向联接件的水平钢板二和各上弦杆的水平钢板一均布设在同一平面上，相邻两道所述上弦杆的水平钢板一通过上弦横向联接系中各上弦横向联接件的水平钢板二紧固连接为一体。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述下弦杆为钢管混凝土结构；所述下弦杆包括外钢管一和浇筑于所述外钢管一内的混凝土结构一，所述外钢管一的内侧壁上布设有多道加劲肋一，多道所述加劲肋一均为PBL加劲肋，多道所述加劲肋一均焊接固定在所述外钢管一的内侧壁上且其均沿所述外钢管一的中心轴线方向布设。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述钢桁架单元还包括多组位于桥梁下部结构支承处的支承型腹杆，每组所述支承型腹杆均包括左右两根对称布设且布设于同一竖直面上的支承型腹杆，所述支承型腹杆为钢管混凝土结构且其内部布设有多道加劲肋三；每组所述支承型腹杆中的两根所述支承型腹杆分别布设在两道所述上弦杆与下弦杆之间；所述桥梁下部结构为桥墩或桥台。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述上弦杆中所包括竖向开孔钢板一的数量为三个，三个所述竖向开孔钢板一呈均匀布设；所述上弦横向联接件中的多个所述竖向开孔钢板二呈均匀布设；所述上弦横向联接系中位于所述桥梁下部结构支承处的所述上弦横向联接件为加强型横向联接件，所述加强型横向联接件中所包括竖向开孔钢板二的数量为6个～8个；所述上弦横向联接系中除所述加强型横向联接件之外的所述上弦横向联接件均为普通型横向联接件，所述普通型横向联接件中所包括竖向开孔钢板二的数量均为三个；所述加强型横向联接件中所述水平钢板二的宽度大于所述普通型横向联接件中所述水平钢板二的宽度。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述格构式上弦结构中左右相邻两个所述钢桁架单元共用的上弦杆为共用型上弦杆，所述格构式上弦结构中除所述共用型上弦杆之外的上弦杆均为普通型上弦杆；所述共用型上弦杆中相邻两个所述竖向开孔钢板一之间的间距大于所述普通型上弦杆中相邻两个所述竖向开孔钢板一之间的间距。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述钢筋骨架还包括所述钢筋骨架还包括多道沿纵桥向由前至后进行布设的环向箍筋一和多道呈纵桥向布设的纵向钢筋二，多道所述环向箍筋一均布设在同一平面上且其均呈横桥向布设；所述格构式上弦结构中位于最左侧的竖向开孔钢板一为左侧竖向开孔钢板一，所述格构式上弦结构中位于最右侧的竖向开孔钢板一为右侧竖向开孔钢板一；所述环向箍筋一为底部开口的开口箍筋，所述环向箍筋一的两端分别焊接固定在所述左侧竖向开孔钢板一和所述右侧竖向开孔钢板一上，所述环向箍筋一位于所述上弦横向联接件上方；所述环向箍筋二为闭口箍筋且其布设在多道所述纵向钢筋一和多道所述纵向钢筋二的外周，每道所述纵向钢筋一和每道所述纵向钢筋二均与多道所述环向箍筋二焊接固定为一体；多道所述纵向钢筋二分别布设在混凝土板的板面与翼缘处，每道所述纵向钢筋二均与多道所述环向箍筋一焊接固定为一体。

上述一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征是：所述格构式上弦结构中所述竖向开孔钢板一和所述竖向开孔钢板二的竖向高度均相同；每道所述上弦杆中的多个所述竖向开孔钢板一均与多道所述横向联接件中的各竖向开孔钢板二紧固焊接为一体，多个所述竖向开孔钢板一呈通长布设；所述竖向开孔钢板一和所述竖向开孔钢板二上所开的孔洞均为圆端形孔，所述竖向开孔钢板一和所述竖向开孔钢板二上所开孔洞的尺寸均相同且其均呈均匀布设。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且施工方便，投入成本较低。

2、受力性能优良，上弦杆与上弦横向连接杆所组成的格构式上弦结构采用开孔钢板穿钢筋束的方式抵抗桥梁结构间的剪力和掀起力。

3、加工制作简便，能实现工厂化生产、焊接且开孔方便。

4、结构形式简单，且适应性强，开孔钢板所开孔洞为圆端形，更容易适应混凝土中各种钢筋的环向、弯起布置。

5、使用效果好，采用紧固在水平钢板上的开孔钢板、混凝土榫和贯通钢筋束将底部承重结构（即钢桁架）和混凝土板连接成为整体，提高结构整体性；结构表面（具体是混凝土板）可以铺设沥青铺装层，共同抵抗外荷载的作用，提高桥梁的行车舒适性，增强桥梁的抗剪性能。

6、经济效益及社会效益高，开孔钢板既作为抗剪连接键，又是钢桁架上弦杆的一部分，设计巧妙，受力合理，且钢材利用率高，采用开孔钢板作为连接件，避免使用数量繁多、安装费用高昂的螺栓连接件，经济性更佳。因而，本发明所采用技术方案巧妙地利用钢桁架上弦杆与横向连接系中的开孔钢板组成抗剪连接构造，承受组合梁中钢桁架与混凝土板间的剪力和掀起力，避免大量繁琐的螺栓连接作业。

7、适用范围广，本发明也可推广适用于钢箱或型钢混凝土结合梁。

综上所述，本发明结构简单、施工方便、受力明确且连接安全可靠、使用效果好，在拓宽PBL剪力连接件结构形式与应用领域的同时，还能有效解决现有钢桁架—混凝土结合梁存在的剪力连接件连接构件数量多、施工不方便、施工效率较低等缺陷，能有效增强结合梁钢桁与混凝土板的组合效应。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1中设置横向连接件位置处的结构示意图。

图2为本发明实施例1中未设置横向连接件位置处的结构示意图。

图3为本发明实施例1中钢桁架单元的结构示意图。

图3-1为图3的左视图。

图4为图3的俯视图。

图4-1为本发明下弦杆的结构示意图。

图5为本发明横向连接件与上弦杆之间的连接状态示意图。

图6为本发明实施例1中设置横向连接件位置处混凝土板的结构示意图。

图7为本发明实施例1中未设置横向连接件位置处混凝土板的结构示意图。

图8为本发明竖向开孔钢板二的结构示意图。

图9-1为本发明纵向钢筋一的结构示意图。

图9-2为本发明环向箍筋一的结构示意图。

图9-3为本发明环向箍筋二的结构示意图。

图9-4为本发明环向拉筋的结构示意图。

图9-5为本发明竖向拉筋的结构示意图。

图10为本发明混凝土板的侧部结构示意图。

图11为图10的仰视图。

图12为本发明实施例2中钢桁架的结构示意图。

图13为本发明桥墩支承处支承型腹杆的布设位置示意图。

图14为本发明桥台支承处支承型腹杆的布设位置示意图。

附图标记说明:

1—钢桁架单元；      1-1—上弦杆；          1-2—下弦杆；

1-3—斜腹杆；        1-4—上弦横向联接系；  1-5—下弦横向联接系；

1-6—支承型腹杆；    2—混凝土板；          3-1—竖向开孔钢板一；

3-2—竖向开孔钢板二；                       4-1—纵向钢筋一；

4-2—纵向钢筋二；    4-3—环向箍筋一；      4-4—环向箍筋二；

4-5—竖向拉筋；      4-6—环向拉筋；        5-1—外钢管一；

5-2—加劲肋一；      6-1—水平钢板一；      6-2—水平钢板二。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本发明包括呈纵桥向布设的钢桁架和布设在所述钢桁架正上方的混凝土板2，所述混凝土板2呈纵桥向布设。所述钢桁架包括一个或多个呈纵桥向布设的钢桁架单元1，多个所述钢桁架单元1沿横桥向由左至右布设在同一平面上，多个所述钢桁架单元1的结构和尺寸均相同且其紧固连接为一体。

本实施例中，所述钢桁架中所包括钢桁架单元1的数量为一个。

结合图3、图3-1及图4，所述钢桁架单元1为由两道上弦杆1-1、一道下弦杆1-2和左右两列分别支撑于下弦杆1-2与两道所述上弦杆1-1之间的斜腹杆1-3组成的倒三角形桁架梁，每列所述斜腹杆1-3均包括由前至后布设的多根斜腹杆1-3，所述上弦杆1-1和下弦杆1-2均呈纵桥向布设，两道所述上弦杆1-1对称布设在所述下弦杆1-2的左右两侧斜上方，所述下弦杆1-2与两道所述上弦杆1-1通过两列所述斜腹杆1-3连接为一体。两道所述上弦杆1-1之间通过上弦横向联接系1-4进行连接，且两道所述上弦杆1-1与上弦横向联接系1-4均布设在同一平面上。多个所述钢桁架单元1中左右相邻两个所述钢桁架单元1共用一道上弦杆1-1，左右相邻两个所述钢桁架单元1的下弦杆1-2之间通过下弦横向联接系1-5进行连接。所述上弦杆1-1包括水平钢板一6-1和多个均布设在所述水平钢板一6-1上的竖向开孔钢板一3-1，所述水平钢板一6-1和多个所述竖向开孔钢板一3-1均呈纵桥向布设。所述上弦横向联接系1-4包括多道呈横桥向布设的上弦横向联接件，所述上弦横向联接件包括水平钢板二6-2和多个均布设在所述水平钢板二6-2上的竖向开孔钢板二3-2，所述水平钢板二6-2和多个所述竖向开孔钢板二3-2均呈横桥向布设。

本实施例中，多个所述竖向开孔钢板二3-2均布设在同一平面上且沿钢桁架单元1的长度方向由前至后进行布设，多个所述竖向开孔钢板二3-2的结构和尺寸均相同。所述钢桁架中的所有竖向开孔钢板一3-1均布设在同一平面上，并且所有竖向开孔钢板一3-1的结构和尺寸均相同。

本实施例中，多个所述钢桁架单元1均布设在同一水平面上，每个所述钢桁架单元1中的上弦杆1-1和下弦杆1-2均呈水平向布设。

所述钢桁架中的所有上弦杆1-1与相邻两个上弦杆1-1之间的上弦横向联接系1-4组成格构式上弦结构。如图6、图7、图9-1及图9-3所示，所述混凝土板2为浇筑于所述格构式上弦结构上的钢筋混凝土结构，所述混凝土板2内的钢筋骨架包括多道沿纵桥向由前至后进行布设的环向箍筋二4-4和多道沿横桥向并排布设的纵向钢筋一4-1，多道所述环向箍筋二4-4均布设在同一平面上，多道所述纵向钢筋一4-1均布设在同一平面上，每个所述竖向开孔钢板一3-1上均开有一排分别供多道所述环向箍筋二4-4穿过的孔洞，每个所述竖向开孔钢板二3-2上开有一排分别供多道所述纵向钢筋一4-1穿过的孔洞；所述格构式上弦结构中的所述竖向开孔钢板一3-1、所述竖向开孔钢板二3-2、纵向钢筋一4-1和环向箍筋二4-4组成用于连接所述钢桁架与混凝土板2的抗剪连接构造。实际施工时，所述格构式上弦结构浇筑于混凝土板2内。

实际施工时，每道所述环向箍筋二4-4依次穿过并排布设的多个所述竖向开孔钢板一3-1上所开的孔洞，每道所述纵向钢筋一4-1依次穿过并排布设的多个所述竖向开孔钢板二3-2上所开的孔洞。

本实施例中，所述钢桁架单元1中的两列所述斜腹杆1-3呈左右对称布设，每列所述斜腹杆1-3中的多根所述斜腹杆1-3均呈锯齿形布设，所述钢桁架单元1中两道所述上弦杆1-1上均设置有多个分别与斜腹杆1-3上端相接的上连接点，两道所述上弦杆1-1上所设置的多个所述上连接点呈左右对称布设且其组成多对分别供多道所述上弦横向联接件连接的上连接点，多道所述上弦横向联接件的两端分别接在多对所述上连接点上。

也就是说，所述上弦横向联接系1-4中多道所述上弦横向联接件的数量与两道所述上弦杆1-1上所设置多个所述上连接点的数量相同。

本实施例中，所述钢桁架单元1中各上弦横向联接件的水平钢板二6-2和各上弦杆1-1的水平钢板一6-1均布设在同一平面上，相邻两道所述上弦杆1-1的水平钢板一6-1通过上弦横向联接系1-4中各上弦横向联接件的水平钢板二6-2紧固连接为一体。

实际加工时，所述竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2均为中部开有一排孔洞的钢板条。

本实施例中，所述下弦杆1-2为钢管混凝土结构。如图4-1所示，所述下弦杆1-2包括外钢管一5-1和浇筑于所述外钢管一5-1内的混凝土结构一，所述外钢管一5-1的内侧壁上布设有多道加劲肋一5-2，多道所述加劲肋一5-2均为PBL加劲肋，多道所述加劲肋一5-2均焊接固定在所述外钢管一5-1的内侧壁上且其均沿所述外钢管一5-1的中心轴线方向布设。

本实施例中，所述外钢管一5-1和所述外钢管二均为矩形钢管。

实际施工时，所述外钢管一5-1和所述外钢管二也可以采用圆钢管或横截面为正方形的钢管。

本实施例中，所述钢桁架单元1中的斜腹杆1-3包括受拉杆件或受压杆件两种类型，所述受拉杆件为空钢管一或内部设置有多道纵向加劲肋的空钢管二，所述受压杆件为加强型斜腹杆，所述加强型斜腹杆为钢管混凝土结构。所述加强型斜腹杆包括外钢管二和浇筑于所述外钢管二内的混凝土结构二，所述外钢管二的内侧壁上布设有多道加劲肋二，多道所述加劲肋二均为PBL加劲肋，多道所述加劲肋二均焊接固定在所述外钢管二的内侧壁上且其均沿所述外钢管二的中心轴线方向布设，每道所述加劲肋二均与其所布设位置处所述外钢管二的内侧壁呈垂直布设。所述PBL加劲肋为上部开有位于同一排上的多个通孔的开孔加劲肋。

实际施工过程中，先根据受力分析，确定各根斜腹杆1-3的受力状态，并根据受力状态，将斜腹杆1-3分为受拉杆件或受压杆件两种类型。

本实施例中，结合图13和图14，所述钢桁架单元1还包括多组位于桥梁下部结构支承处的支承型腹杆1-6，每组所述支承型腹杆1-6均包括左右两根对称布设且布设于同一竖直面上的支承型腹杆1-6，所述支承型腹杆1-6为钢管混凝土结构且其内部布设有多道加劲肋三；每组所述支承型腹杆1-6中的两根所述支承型腹杆1-6分别布设在两道所述上弦杆1-1与下弦杆1-2之间；所述桥梁下部结构为桥墩或桥台。所述桥梁下部结构为桥墩或桥台。

本实施例中，所述支承型腹杆1-6包括外钢管三和浇筑于所述外钢管二内的混凝土结构三，多道所述加劲肋三布设在所述外钢管三的内侧壁上，多道所述加劲肋三均为PBL加劲肋，多道所述加劲肋三均焊接固定在所述外钢管三的内侧壁上且其均沿所述外钢管三的中心轴线方向布设，每道所述加劲肋三均与其所布设位置处所述外钢管三的内侧壁呈垂直布设。所述PBL加劲肋为上部开有位于同一排上的多个通孔的开孔加劲肋。

实际施工时，位于桥墩支承处的支承型腹杆1-6的横截面尺寸大于位于桥台支承处的支承型腹杆1-6的横截面尺寸，且位于桥台支承处的支承型腹杆1-6的横截面尺寸与所述斜腹杆1-3的横截面尺寸相同。

如图5所示，每道所述上弦杆1-1中的多个所述竖向开孔钢板一3-1均与多道所述横向联接件中的各竖向开孔钢板二3-2紧固焊接为一体，多个所述竖向开孔钢板一3-1呈通长布设。

本实施例中，所述上弦杆1-1中所包括竖向开孔钢板一3-1的数量为三个，三个所述竖向开孔钢板一3-1呈均匀布设。所述上弦横向联接件中的多个所述竖向开孔钢板二3-2呈均匀布设。所述上弦横向联接系1-4中位于所述桥梁下部结构支承处的所述上弦横向联接件为加强型横向联接件，所述加强型横向联接件中所包括竖向开孔钢板二3-2的数量为6个～8个。所述上弦横向联接系1-4中除所述加强型横向联接件之外的所述上弦横向联接件均为普通型横向联接件，所述普通型横向联接件中所包括竖向开孔钢板二3-2的数量均为三个。所述加强型横向联接件中所述水平钢板二6-2的宽度大于所述普通型横向联接件中所述水平钢板二6-2的宽度。

本实施例中，所述加强型横向联接件中所述水平钢板二6-2的宽度为所述普通型横向联接件中所述水平钢板二6-2宽度的1.8倍～2.2倍。所述普通型横向联接件中相邻两个所述竖向开孔钢板二3-2之间的间距与所述上弦杆1-1中相邻两个所述竖向开孔钢板一3-1之间的间距相同。

所述钢筋骨架还包括多道沿纵桥向由前至后进行布设的环向箍筋一4-3和多道呈纵桥向布设的纵向钢筋二4-2，多道所述环向箍筋一4-3均布设在同一平面上且其均呈横桥向布设。其中，环向箍筋一4-3的结构如图9-2所示。

本实施例中，多道所述环向箍筋一4-3均布设在同一水平面上。多道所述环向箍筋二4-4均布设在同一水平面上，多道所述纵向钢筋一4-1均布设在同一水平面上。

所述格构式上弦结构中位于最左侧的竖向开孔钢板一3-1为左侧竖向开孔钢板一，所述格构式上弦结构中位于最右侧的竖向开孔钢板一3-1为右侧竖向开孔钢板一。所述环向箍筋一4-3为底部开口的开口箍筋，所述环向箍筋一4-3的两端分别焊接固定在所述左侧竖向开孔钢板一和所述右侧竖向开孔钢板一上，所述环向箍筋一4-3位于所述上弦横向联接件上方。本实施例中，多道所述环向箍筋一4-3均布设在多道所述纵向钢筋一4-1外侧。

本实施例中，所述环向箍筋二4-4为闭口箍筋且其布设在多道所述纵向钢筋一4-1和多道所述纵向钢筋二4-2的外周，每道所述纵向钢筋一4-1和每道所述纵向钢筋二4-2均与多道所述环向箍筋二4-4焊接固定为一体；多道所述纵向钢筋二4-2分别布设在混凝土板2的板面与翼缘处，每道所述纵向钢筋二4-2均与多道所述环向箍筋一4-3焊接固定为一体。

也就是说，所述环向箍筋一4-3位于所述上弦横向联接件上方且其围设在多道所述纵向钢筋二4-2的外周；所述环向箍筋二4-4为闭口箍筋其依次穿过并排布设的多个竖向开孔钢板一3-1上的孔洞且其围设在多道所述纵向钢筋一4-1和多道所述纵向钢筋二4-2的外周。

同时，结合图9-4和图9-5，所述环向箍筋二4-4上固定有多道环向拉筋4-6和多道竖向拉筋4-5，多道所述环向拉筋4-6和多道所述竖向拉筋4-5均与所固定环向箍筋二4-4布设在同一竖直面上。所述环向拉筋4-6的数量与所述格构式上弦结构中上弦杆1-1的数量相同，多道所述环向拉筋4-6均套装在上弦杆1-1外侧。

本实施例中，所述格构式上弦结构中所述竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2的竖向高度均相同。每道所述上弦杆1-1中的多个所述竖向开孔钢板一3-1均与多道所述横向联接件中的各竖向开孔钢板二3-2紧固焊接为一体。

如图8所示，所述竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2上所开的孔洞均为圆端形孔，所述竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2上所开孔洞的尺寸均相同且其均呈均匀布设。

实际施工时，所述混凝土板2的厚度为30cm～40cm。所述竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2的顶部比所述混凝土板2顶部低10cm～20cm。所述竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2的板厚均为5mm～10mm且其竖向高度均为20cm～25cm；所述圆端形孔的竖向高度H=15cm～20cm且其横向宽度D=5cm±2cm，相邻两个所述圆端形孔的间距为10cm±2cm。

本实施例中，所述竖向开孔钢板一3-1和竖向开孔钢板二3-2的竖向高度均为25cm，所述竖向开孔钢板一3-1上所开圆端形孔的竖向高度H=19m、横向宽度D=7cm且相邻两个所述圆端形孔的间距为12cm，所述竖向开孔钢板一3-1上所开圆端形孔最下缘距竖向开孔钢板一3-1下缘的间距为25mm，所述竖向开孔钢板一3-1由多个由前至后布设的竖向开孔钢板节段一拼装而成，所述竖向开孔钢板节段一有2950mm和6000mm两种长度。

所述竖向开孔钢板二3-2上所开圆端形孔的竖向高度H=17m、横向宽度D=7cm且相邻两个所述圆端形孔的间距为12cm，所述竖向开孔钢板二3-2上所开圆端形孔最下缘距竖向开孔钢板二3-2下缘的间距为25mm，所述竖向开孔钢板二3-2由多个由前至后布设的竖向开孔钢板节段二拼装而成，所述竖向开孔钢板节段二有500mm和3700mm两种长度。

实际施工时，可根据具体需要，对竖向开孔钢板一3-1和所述竖向开孔钢板二3-2上所开圆端形孔的竖向高度H和横向宽度D以及相邻两个所述圆端形孔的间距进行相应调整。

本实施例中，如图10、图11所示，所述混凝土板2的横桥向与纵桥向为变厚度板。

实际施工时，布设在在混凝土板2跨中部位的纵向钢筋一4-1呈波浪形布设，且位于前后相邻两道所述上弦横向联接件之间的纵向钢筋一4-1向上弯起，以减少混凝土板2的浇筑厚度。

实际施工时，所述上弦杆1-1中所述竖向开孔钢板一3-1与所述水平钢板一6-1之间以焊接方式进行固定连接，所述斜腹杆1-3上端与所述水平钢板之间以及其下端与下弦杆1-2之间均以焊接方式进行固定连接。

综上，所述竖向开孔钢板一3-1和竖向开孔钢板二3-2分别为上弦杆1-1和上弦横向联接系1-4的组成部分，并且二者兼作抗剪连接键；所述水平钢板一6-1和所述水平钢板二6-2分别为上弦杆1-1和上弦横向联接系1-4的组成部分，并且二者兼做混凝土板2的钢底模，使得上弦杆1-1和上弦横向联接系1-4均与混凝土板2紧固连接为一体。所述竖向开孔钢板一3-1和竖向开孔钢板二3-2的底部与混凝土板2的底部相平齐且其与所述水平钢板一6-1和所述水平钢板二6-2的上表面均相平齐。

实际施工时，所述上弦横向联接系1-4中的多道所述上弦横向联接件横桥向间隔设置在相互平行的两道所述上弦杆1-1之间，并且上弦横向联接系1-4布设在同一水平面上且二者垂直相交，所述上弦横向联接系1-4与上弦杆1-1的相交处采用上弦杆1-1整体贯通而上弦横向联接系1-4断开焊接的方式，形成平面格构体系（即所述格构式上弦结构），所述格构式上弦结构同时作为混凝土板2的钢托台。

由于所述竖向开孔钢板一3-1和竖向开孔钢板二3-2上均开有一排圆端形孔，并且所开圆端形孔的竖向高度较大，有利于混凝土板2中所布设钢筋（具体指纵向钢筋一4-1和环向箍筋二4-4）的弯起布置，作为混凝土板2中钢筋的预留孔洞。所述混凝土板2支撑在由上弦横向联接系1-4与上弦杆1-1形成的所述格构式上弦结构之上，并依靠各圆端形孔中浇筑成型的混凝土榫和贯通的纵向钢筋一4-1来承担沿竖向开孔钢板一3-1纵向长度方向的剪力和所述钢桁架与混凝土板2之间的分离力，并依靠竖向开孔钢板二3-2来承担横向剪力，使所述钢桁架与混凝土板2连接成一体，形成整体的钢桁架—混凝土板组合梁。

实际施工时，所述钢桁架焊接成型后，先在所述钢桁架中各上弦杆1-1的所述水平钢板一6-1的布设位置处搭设混凝土浇筑底模，并绑扎所述钢筋骨架。本实施例中，所述钢桁架中所采用的钢板材均采用Q345D钢材。所述混凝土板2为普通钢筋混凝土板，采用C40混凝土。其中，纵向钢筋一4-1和纵向钢筋二4-2均采用HRB400钢筋，所述环向箍筋一4-3和环向箍筋二4-4均采用光圆钢筋且其均采用普通钢筋HPB300。混凝土浇筑时必须振捣密实，尤其注意孔洞处混凝土榫的浇筑质量，混凝土浇筑完成后严格按照相关规范进行养生。

实施例2

本实施例中，如图12所示，与实施例1不同的是：所述钢桁架中所包括钢桁架单元1的数量为多个，所述格构式上弦结构中左右相邻两个所述钢桁架单元1共用的上弦杆1-1为共用型上弦杆，所述格构式上弦结构中除所述共用型上弦杆之外的上弦杆1-1均为普通型上弦杆；所述共用型上弦杆中相邻两个所述竖向开孔钢板一3-1之间的间距大于所述普通型上弦杆中相邻两个所述竖向开孔钢板一3-1之间的间距。

本实施例中，左右相邻两个所述钢桁架单元1的下弦杆1-2为布设在同一平面上的左右相邻两道下弦杆1-2，下弦横向联接系1-5与左右相邻两道所述下弦杆1-2布设在同一水平面上且其包括多道呈横桥向布设的下弦横向联接件。左右相邻两道所述下弦杆1-2上均设置有多个分别与斜腹杆1-3下端相接的下连接点，左右相邻两道所述下弦杆1-2上所设置的多个所述下连接点呈左右对称布设且其组成多对分别供多道所述下弦横向联接件连接的下连接点，多道所述下弦横向联接件的两端分别接在多对所述下连接点上。

也就是说，所述下弦横向联接系1-5中多道所述下上弦横向联接件的数量与左右相邻两道所述下弦杆1-2上所设置多个所述下连接点的数量相同。

本实施例中，左右相邻两个所述钢桁架单元1分别为左侧钢桁架单元和位于所述左侧钢桁架单元右侧的右侧钢桁架单元；所述左侧钢桁架单元中位于右侧的一列斜腹杆1-3与所述右侧钢桁架单元中位于左侧的一列斜腹杆1-3呈对称布设。

本实施例中，所述钢桁架中所包括钢桁架单元1的数量为两个。

实际施工时，根据根据具体需要，对所述钢桁架中所包括钢桁架单元1的数量进行相应调整。

本实施例中，其余部分的结构和连接关系均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：包括呈纵桥向布设的钢桁架和布设在所述钢桁架正上方的混凝土板（2），所述混凝土板（2）呈纵桥向布设；所述钢桁架包括一个或多个呈纵桥向布设的钢桁架单元（1），多个所述钢桁架单元（1）沿横桥向由左至右布设在同一平面上，多个所述钢桁架单元（1）的结构和尺寸均相同且其紧固连接为一体；

所述钢桁架单元（1）为由两道上弦杆（1-1）、一道下弦杆（1-2）和左右两列分别支撑于下弦杆（1-2）与两道所述上弦杆（1-1）之间的斜腹杆（1-3）组成的倒三角形桁架梁，每列所述斜腹杆（1-3）均包括由前至后布设的多根斜腹杆（1-3），所述上弦杆（1-1）和下弦杆（1-2）均呈纵桥向布设，两道所述上弦杆（1-1）对称布设在所述下弦杆（1-2）的左右两侧斜上方，所述下弦杆（1-2）与两道所述上弦杆（1-1）通过两列所述斜腹杆（1-3）连接为一体；两道所述上弦杆（1-1）之间通过上弦横向联接系（1-4）进行连接，且两道所述上弦杆（1-1）与上弦横向联接系（1-4）均布设在同一平面上；多个所述钢桁架单元（1）中左右相邻两个所述钢桁架单元（1）共用一道上弦杆（1-1），左右相邻两个所述钢桁架单元（1）的下弦杆（1-2）之间通过下弦横向联接系（1-5）进行连接；所述上弦杆（1-1）包括水平钢板一（6-1）和多个均布设在所述水平钢板一（6-1）上的竖向开孔钢板一（3-1），所述水平钢板一（6-1）和多个所述竖向开孔钢板一（3-1）均呈纵桥向布设；所述上弦横向联接系（1-4）包括多道呈横桥向布设的上弦横向联接件，所述上弦横向联接件包括水平钢板二（6-2）和多个均布设在所述水平钢板二（6-2）上的竖向开孔钢板二（3-2），所述水平钢板二（6-2）和多个所述竖向开孔钢板二（3-2）均呈横桥向布设；

所述钢桁架中的所有上弦杆（1-1）与相邻两个上弦杆（1-1）之间的上弦横向联接系（1-4）组成格构式上弦结构；所述混凝土板（2）为浇筑于所述格构式上弦结构上的钢筋混凝土结构，所述混凝土板（2）内的钢筋骨架包括多道沿纵桥向由前至后进行布设的环向箍筋二（4-4）和多道沿横桥向并排布设的纵向钢筋一（4-1），多道所述环向箍筋二（4-4）均布设在同一平面上，多道所述纵向钢筋一（4-1）均布设在同一平面上，每个所述竖向开孔钢板一（3-1）上均开有一排分别供多道所述环向箍筋二（4-4）穿过的孔洞，每个所述竖向开孔钢板二（3-2）上开有一排分别供多道所述纵向钢筋一（4-1）穿过的孔洞；所述格构式上弦结构中的所述竖向开孔钢板一（3-1）、所述竖向开孔钢板二（3-2）、纵向钢筋一（4-1）和环向箍筋二（4-4）组成用于连接所述钢桁架与混凝土板（2）的抗剪连接构造。

2.按照权利要求1所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述钢桁架单元（1）中的两列所述斜腹杆（1-3）呈左右对称布设，每列所述斜腹杆（1-3）中的多根所述斜腹杆（1-3）均呈锯齿形布设，所述钢桁架单元（1）中两道所述上弦杆（1-1）上均设置有多个分别与斜腹杆（1-3）上端相接的上连接点，两道所述上弦杆（1-1）上所设置的多个所述上连接点呈左右对称布设且其组成多对分别供多道所述上弦横向联接件连接的上连接点，多道所述上弦横向联接件的两端分别接在多对所述上连接点上；左右相邻两个所述钢桁架单元（1）的下弦杆（1-2）为布设在同一平面上的左右相邻两道下弦杆（1-2），下弦横向联接系（1-5）与左右相邻两道所述下弦杆（1-2）布设在同一水平面上且其包括多道呈横桥向布设的下弦横向联接件；左右相邻两道所述下弦杆（1-2）上均设置有多个分别与斜腹杆（1-3）下端相接的下连接点，左右相邻两道所述下弦杆（1-2）上所设置的多个所述下连接点呈左右对称布设且其组成多对分别供多道所述下弦横向联接件连接的下连接点，多道所述下弦横向联接件的两端分别接在多对所述下连接点上。

3.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述钢桁架单元（1）中各上弦横向联接件的水平钢板二（6-2）和各上弦杆（1-1）的水平钢板一（6-1）均布设在同一平面上，相邻两道所述上弦杆（1-1）的水平钢板一（6-1）通过上弦横向联接系（1-4）中各上弦横向联接件的水平钢板二（6-2）紧固连接为一体。

4.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述下弦杆（1-2）为钢管混凝土结构；所述下弦杆（1-2）包括外钢管一（5-1）和浇筑于所述外钢管一（5-1）内的混凝土结构一，所述外钢管一（5-1）的内侧壁上布设有多道加劲肋一（5-2），多道所述加劲肋一（5-2）均为PBL加劲肋，多道所述加劲肋一（5-2）均焊接固定在所述外钢管一（5-1）的内侧壁上且其均沿所述外钢管一（5-1）的中心轴线方向布设。

5.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述钢桁架单元（1）还包括多组位于桥梁下部结构支承处的支承型腹杆（1-6），每组所述支承型腹杆（1-6）均包括左右两根对称布设且布设于同一竖直面上的支承型腹杆（1-6），所述支承型腹杆（1-6）为钢管混凝土结构且其内部布设有多道加劲肋三；每组所述支承型腹杆（1-6）中的两根所述支承型腹杆（1-6）分别布设在两道所述上弦杆（1-1）与下弦杆（1-2）之间；所述桥梁下部结构为桥墩或桥台。

6.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述上弦杆（1-1）中所包括竖向开孔钢板一（3-1）的数量为三个，三个所述竖向开孔钢板一（3-1）呈均匀布设；所述上弦横向联接件中的多个所述竖向开孔钢板二（3-2）呈均匀布设；所述上弦横向联接系（1-4）中位于所述桥梁下部结构支承处的所述上弦横向联接件为加强型横向联接件，所述加强型横向联接件中所包括竖向开孔钢板二（3-2）的数量为6个～8个；所述上弦横向联接系（1-4）中除所述加强型横向联接件之外的所述上弦横向联接件均为普通型横向联接件，所述普通型横向联接件中所包括竖向开孔钢板二（3-2）的数量均为三个；所述加强型横向联接件中所述水平钢板二（6-2）的宽度大于所述普通型横向联接件中所述水平钢板二（6-2）的宽度。

7.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述格构式上弦结构中左右相邻两个所述钢桁架单元（1）共用的上弦杆（1-1）为共用型上弦杆，所述格构式上弦结构中除所述共用型上弦杆之外的上弦杆（1-1）均为普通型上弦杆；所述共用型上弦杆中相邻两个所述竖向开孔钢板一（3-1）之间的间距大于所述普通型上弦杆中相邻两个所述竖向开孔钢板一（3-1）之间的间距。

8.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述钢筋骨架还包括多道沿纵桥向由前至后进行布设的环向箍筋一（4-3）和多道呈纵桥向布设的纵向钢筋二（4-2）；所述格构式上弦结构中位于最左侧的竖向开孔钢板一（3-1）为左侧竖向开孔钢板一，所述格构式上弦结构中位于最右侧的竖向开孔钢板一（3-1）为右侧竖向开孔钢板一；所述环向箍筋一（4-3）为底部开口的开口箍筋，所述环向箍筋一（4-3）的两端分别焊接固定在所述左侧竖向开孔钢板一和所述右侧竖向开孔钢板一上，所述环向箍筋一（4-3）位于所述上弦横向联接件上方；所述环向箍筋二（4-4）为闭口箍筋且其布设在多道所述纵向钢筋一（4-1）和多道所述纵向钢筋二（4-2）的外周，每道所述纵向钢筋一（4-1）和每道所述纵向钢筋二（4-2）均与多道所述环向箍筋二（4-4）焊接固定为一体；多道所述纵向钢筋二（4-2）分别布设在混凝土板（2）的板面与翼缘处。

9.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述格构式上弦结构中所述竖向开孔钢板一（3-1）和所述竖向开孔钢板二（3-2）的竖向高度均相同；每道所述上弦杆（1-1）中的多个所述竖向开孔钢板一（3-1）均与多道所述横向联接件中的各竖向开孔钢板二（3-2）紧固焊接为一体，多个所述竖向开孔钢板一（3-1）呈通长布设。

10.按照权利要求1或2所述的一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：所述竖向开孔钢板一（3-1）和所述竖向开孔钢板二（3-2）上所开的孔洞均为圆端形孔，所述竖向开孔钢板一（3-1）和所述竖向开孔钢板二（3-2）上所开孔洞的尺寸均相同且其均呈均匀布设。

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