CN106758740A - 一种带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，包括桥面系，所述桥面系横桥向的两侧均设有分离式边箱梁；所述分离式边箱梁一侧与所述桥面系栓焊连接，另一侧焊接连接独立风嘴；所述分离式边箱梁包括多段顺桥向布置的分离式边箱梁段，顺桥向相邻的分离式边箱梁段通过螺栓拼接。本发明设计的主梁结构受力明确，局部稳定性问题较少；相比整体钢箱梁，结构尺寸有所减小，能在工厂内预制，避免现场焊缝，保证施工精度及施工质量；相对于钢桁梁，减少了节点之间繁琐的拼接工作，且减小了用钢量，并且本发明外表面简洁，养护维修量少；本发明相比整体钢箱梁和钢桁梁在抗风性能上大大提高。

Description

一种带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构

技术领域

本发明属于铁路桥梁技术领域，具体涉及一种应用于铁路斜拉桥、铁路悬索桥等大跨桥梁领域，亦可应用于中等跨度铁路桥梁的主梁结构。

背景技术

现有铁路斜拉桥主梁结构形式采用钢桁梁或者整体钢箱梁，虽然钢桁梁及整体钢箱梁技术较为成熟，但仍存在以下不完善之处：

(1)对于钢桁梁，主梁截面较高，难以采用混凝土主梁结构，故一般全桥均采用钢结构主梁，用钢量很大，经济性差；其次，由于节点构造、拼接板较多以及螺栓孔削弱杆件长细比较大等因素，钢桁梁材料利用率不高；再次，钢桁梁整体截面高度大，杆件多，风阻系数大，且钝体截面抗风性能差，在沿海台风多发地区列车的行车风速阀值显得偏低；最后，钢桁梁杆件繁多，虽然运输吊装方便，但整节段拼接施工难度大，而单根杆件拼接施工进度较慢，且施工精度要求高。

(2)对于整体钢箱梁，其在构造上需要设置顶板、与桥面等宽度的底板、腹板等众多板件，大多是板件是最小厚度(局部稳定性)控制设计，需额外设置较多加劲板以保证板件的局部稳定性，在材料利用率上有进一步提升的空间。此外，整段钢箱梁结构尺寸较大，不便运输，一般采用板单元在工厂内预制，在工地总拼焊接的施工方法，导致现场焊接量大，施工质量控制存在一定难度。同时，列车行车安全性及舒适性要求铁路桥梁必须局部一定的横向刚度，而大跨度铁路斜拉桥若采用整体钢箱梁截面，则需要将截面加宽，导致材料利用率不高，经济性差。

发明内容

针对背景技术中描述的钢桁梁及整体钢箱梁在铁路桥梁应用存在的一系列问题，本发明的目的在于提供一种满足强度、刚度、稳定性要求，又能达到较好抗风性能，且能提高材料利用率降低工程造价的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构。

为了达到上述目的，本发明设计的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：包括桥面系、在桥面系横桥向的两侧均设有分离式边箱 梁；所述分离式边箱梁一侧与所述桥面系栓焊连接，另一侧焊接连接独立风嘴；所述分离式边箱梁包括多段顺桥向布置的分离式边箱梁段，顺桥向相邻的分离式边箱梁段通过螺栓拼接。

作为优选方案，所述分离式边箱梁段包括端部依次焊接围成矩形的顶板、底板、内腹板和外腹板；沿分离式边箱梁长度方向间隔设有多个横隔板，所述横隔板四边分别与顶板、底板、内腹板、外腹板内壁焊接连接；所述边箱梁段还设有拉索锚固结构。

优选的，所述顶板、底板、内腹板和外腹板内壁上均设有多个间隔设置的加强肋。

进一步优选的，所述横隔板上设有容置所述加强肋的嵌槽，所述加强肋插入所述嵌槽中与所述横隔板焊接连接。

优选的，相邻的所述顶板、底板、内腹板、外腹板和加强肋端部利用箱梁拼接板通过螺栓拼接。

优选的，所述横隔板中部设有腰型孔，所述腰型孔沿周设有突出所述横隔板表面的横隔板加强肋。

作为另一优选方案，所述桥面系包括横桥向布置的与分离式边箱梁螺栓连接的横梁、承载于所述横梁上的多个顺桥向设置的桥面板加劲肋、铺设在所述桥面板加劲肋上的桥面板。

优选的，所述横梁包括横梁底板和焊接在横梁底板中部的横梁腹板；所述横梁底板与横梁腹板之间设有多个横梁腹板加劲肋。

进一步优选的，所述边箱梁侧壁设有横梁腹板连接板和横梁底板连接板；所述横梁腹板通过横梁腹板拼接板与横梁腹板连接板螺栓拼接，所述横梁底板通过横梁底板拼接板与横梁底板连接板螺栓拼接。

优选的，所述桥面板加劲肋包括两块肋板，两块所述肋板一端焊接连接，且两块所述肋板之间呈α夹角布置，其中20°≤α≤100°。

进一步优选的，相邻的桥面板加劲肋之间通过肋板拼接板螺栓拼接。

优选的，所述独立风嘴包括一端端部焊接呈V形布置的风嘴顶板和风嘴底板，风嘴顶板和风嘴底板之间沿顺桥向间隔设有多个风嘴横隔板；所述风嘴横隔板与所述分离式边箱梁侧部焊接。

本发明的有益效果是：本发明设计的主梁结构既结合了传统钢桁梁和传统 钢箱梁的优点，同时又避免了其两者的缺点，具有施工周期短、经济性突出、施工质量可靠、结构适用范围广、高速列车行车舒适性好、抗风性能好的特点。

本发明相比于钢桁梁：第一、减少了杆件的数量，加快了施工工期；第二，本发明外表面简洁，养护维修量少；第三，本发明可以采用类似整体钢箱梁的主跨钢箱、边跨混凝土箱梁的混合梁结构形式，从而可节省用钢量约60％，大幅提高桥梁的经济性；

本发明相比于整体钢箱梁：第一、本发明将常规整体钢箱梁整个截面上分散的受力集中到了两个边主梁，受力更加明确、集中，从而板厚较厚、局部稳定性问题较少，无需设置额外的加劲肋以保证以往整体钢箱梁薄板存在的局部稳定性问题，本发明可将钢材应力提高而不受局部稳定性的限制，材料利用率高，可减少用钢量约10～20％；第二、本发明由单个整箱变为两个分离的小型边箱+桥面板部分，构件尺寸大大减小,从而可以整体的在工厂内制造，避免了以往整体钢箱梁仅板块单元工厂内制造而在现场总拼焊接成形的弊端，避免了过多的现场工地焊接，从而有效保证肋施工精度及施工质量，此外也有利于公路运输，特别适用于运输条件较差的桥梁场地。第三、本发明主梁结构的两个边箱分布于截面两侧，从而大大提高了梁体的横向抗弯刚度，更有利于高速列车运行时的横向刚度需求，保证路行车的安全性及舒适性。

最后，本发明单独设置的风嘴，可根据桥位处的风场条件灵活设置，具有良好的抗风性能，可满足沿海台风地区桥梁的抗风需要，具体见表1风洞实验结果。

表1设置2m宽风嘴时涡振试验结果

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明分离式边箱梁段的立体爆炸结构示意图

图3是本发明桥面系的立体爆炸结构示意图

图4是图3中A处的放大示意图

图5是本发明桥面系的桥面半加劲肋的立体结构爆炸示意图

图6是本发明独立风嘴的结构示意图

图中：顶板1、底板2、内腹板3、外腹板4、横隔板5(腰型孔5.1、横隔板加强肋5.2)、拉索锚固结构6、加强肋7、横梁8(横梁底板8.1、横梁腹板8.2、横梁腹板加劲肋8.3)、桥面板加劲肋9(肋板9.1)、桥面板10、横梁腹板连接板11、横梁底板连接板12、横梁腹板拼接板13、梁底板拼接板14、肋板拼接板15、封端板16、风嘴顶板17、风嘴底板18、风嘴横隔板19、箱梁拼接板20。

具体实施方式

下面通过图1～图6以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述，本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。

如图1～图6所示，本发明设计的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构包括桥面系，所述桥面系横桥向的两侧均设有分离式边箱梁；所述分离式边箱梁一侧与所述桥面系螺栓连接，另一侧焊接连接独立风嘴；所述分离式边箱梁包括多段顺桥向布置的分离式边箱梁段，顺桥向相邻的分离式边箱梁段通过螺栓拼接。

如图1和图2所示，所述分离式边箱梁段包括端部依次焊接围成矩形的顶板1、底板2、内腹板3和外腹板4；沿分离式边箱梁长度方向间隔设有多个横隔板5，所述横隔板5四边分别与顶板1、底板2、内腹板3、外腹板4内壁焊接连接；所述边箱梁段还设有拉索锚固结构6。在所述顶板1、底板2、内腹板3和外腹板4内壁上均设有多个间隔设置的加强肋7；所述横隔板5上设有容置所述加强肋7的嵌槽，所述加强肋7插入所述嵌槽中与所述横隔板5焊接连接；相邻的所述顶板1、底板2、内腹板3、外腹板4和加强肋7端部利用箱梁拼接板20通过螺栓拼接。如此即可形成分离式边箱梁的梁体主体结构。

再如图2所示，优选的，所述横隔板5中部设有腰型孔5.1，所述腰型孔5.1 沿周设有突出所述横隔板5表面的横隔板加强肋5.2。

如图3所示，所述桥面系包括横桥向布置的与分离式边箱梁螺栓连接的横梁8、承载于所述横梁8上的多个顺桥向设置的桥面板加劲肋9、铺设在所述桥面板加劲肋9上的桥面板10。所述横梁8包括横梁底板8.1和焊接在横梁底板8.1中部的横梁腹板8.2；所述横梁底板8.1与横梁腹板8.2之间设有多个横梁腹板加劲肋8.3，多个所述横梁腹板加劲肋8.3沿横梁长度方向间隔布置。

如图2～图4所示，所述边箱梁侧壁设有横梁腹板连接板11和横梁底板连接板12；所述横梁腹板8.2通过横梁腹板拼接板13与横梁腹板连接板11螺栓拼接，所述横梁底板8.1通过横梁底板拼接板14与横梁底板连接板12螺栓拼接。

如图5所示，所述桥面板加劲肋9包括两块肋板9.1，两块所述肋板9.1一端焊接连接，且两块所述肋板9.1之间呈α夹角布置，其中20°≤α≤100°。相邻的桥面板加劲肋9之间通过肋板拼接板15螺栓拼接。在桥面板加劲肋9两端还设有封端板16。

如图6所示，独立风嘴包括呈V形布置的风嘴顶板17和风嘴底板18，风嘴顶板17和风嘴底板18之间沿顺桥向间隔设有多个风嘴横隔板19。风嘴横隔板与外腹板4焊接连接，风嘴顶板17与顶板1端部焊接，风嘴底板18与底板2端部焊接。

本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：包括桥面系，所述桥面系横桥向的两侧均设有分离式边箱梁；所述分离式边箱梁一侧与所述桥面系栓焊连接，另一侧焊接连接独立风嘴；所述分离式边箱梁包括多段顺桥向布置的分离式边箱梁段，顺桥向相邻的分离式边箱梁段通过螺栓拼接。

2.根据权利要求1所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述分离式边箱梁段包括端部依次焊接围成矩形的顶板(1)、底板(2)、内腹板(3)和外腹板(4)；沿分离式边箱梁长度方向间隔设有多个横隔板(5)，所述横隔板(5)四边分别与顶板(1)、底板(2)、内腹板(3)、外腹板(4)内壁焊接连接；所述边箱梁段还设有拉索锚固结构(6)。

3.根据权利要求2所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述顶板(1)、底板(2)、内腹板(3)和外腹板(4)内壁上均设有多个间隔设置的加强肋(7)；所述横隔板(5)上设有容置所述加强肋(7)的嵌槽，所述加强肋(7)插入所述嵌槽中与所述横隔板(5)焊接连接。

4.根据权利要求2所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：相邻的所述顶板(1)、底板(2)、内腹板(3)、外腹板(4)和加强肋(7)端部利用箱梁拼接板(20)通过螺栓拼接。

5.根据权利要求2或3所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述横隔板(5)中部设有腰型孔(5.1)，所述腰型孔(5.1)沿周设有突出所述横隔板(5)表面的横隔板加强肋(5.2)。

6.根据权利要求1所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述桥面系包括横桥向布置的与分离式边箱梁螺栓连接的横梁(8)、承载于所述横梁(8)上的多个顺桥向设置的桥面板加劲肋(9)、铺设在所述桥面板加劲肋(9)上的桥面板(10)。

7.根据权利要求6所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述横梁(8)包括横梁底板(8.1)和焊接在横梁底板(8.1)中部的横梁腹板(8.2)；所述横梁底板(8.1)与横梁腹板(8.2)之间设有多个横梁腹板加劲肋(8.3)。

8.根据权利要求7所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述边箱梁侧壁设有横梁腹板连接板(11)和横梁底板连接板(12)；所述横梁腹板(8.2)通过横梁腹板拼接板(13)与横梁腹板连接板(11)螺栓拼接，所述横梁底板(8.1)通过横梁底板拼接板(14)与横梁底板连接板(12)螺栓拼接。

9.根据权利要求6所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述桥面板加劲肋(9)包括两块肋板(9.1)，两块所述肋板(9.1)一端焊接连接，且两块所述肋板(9.1)之间呈α夹角布置，其中20°≤α≤100°；相邻的桥面板加劲肋(8)之间通过肋板拼接板(15)螺栓拼接。

10.根据权利要求1所述的带独立风嘴的铁路桥梁分离式双箱钢主梁结构，其特征在于：所述独立风嘴包括一端端部焊接呈V形布置的风嘴顶板(17)和风嘴底板(18)，风嘴顶板(17)和风嘴底板(18)之间沿顺桥向间隔设有多个风嘴横隔板(19)；所述风嘴横隔板(19)与所述分离式边箱梁侧部焊接。