Pbl剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱的製作方法

2023-06-09 19:26:06 1

專利名稱：Pbl剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼管混凝土拱橋的主拱結構，尤其是涉及一種PBL剪力鍵加勁型 鋼管混凝土拱。
背景技術：
近20年來，鋼管混凝土拱橋在中國的應用雖然取得了巨大的成就，但由於至今尚 未出版相應的技術標準，設計與施工主要引用建築結構領域的相關研究成果，其理論研究 相對滯後。同時，由於鋼管混凝土拱橋的拱肋與建築結構中的鋼管混凝土框架柱的施工方 法、荷載與作用、節點與構造等方面存在較大的差異，因此鋼管混凝土拱橋實際工程中尚存 在鋼管與混凝土之間脫空的現象，使得鋼管混凝土拱結構內力傳遞變得不明確。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種PBL剪力 鍵加勁型鋼管混凝土拱，其結構簡單、設計合理且施工方便、力學性能優越，施工質量易控 制，能有效解決目前鋼管混凝土拱結構存在的鋼管與混凝土脫空病害、使用壽命較短等實 際問題。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種PBL剪力鍵加勁型鋼管混 凝土拱，其特徵在於包括由多個鋼管混凝土拱節段連續拼裝組成的主拱，所述鋼管混凝土 拱節段根據其在主拱中所處位置的受力情況分為內部設置有PBL剪力鍵的加勁型鋼管混 凝土拱節段或內部未設置PBL剪力鍵的普通型鋼管混凝土拱節段兩種類型；所述普通型鋼 管混凝土拱節段包括拱形鋼管二和灌注在拱形鋼管二內的混凝土填充結構二，所述加勁型 鋼管混凝土拱節段包括拱形鋼管一、沿軸線方向布設在拱形鋼管一內側壁上的多個PBL剪 力鍵和灌注在拱形鋼管一內的混凝土填充結構一，所述拱形鋼管二與拱形鋼管一的橫截面 結構和橫截面尺寸均相同。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述主拱與其所處拱橋的橋面 結構之間通過多根豎向連接杆進行緊固連接，且所述豎向連接杆布設在加勁型鋼管混凝土 拱節段上；所述拱形鋼管二為普通型鋼管混凝土拱節段的承力鋼管，且所述拱形鋼管一為 加勁型鋼管混凝土拱節段的承力鋼管，相鄰兩個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管之間以 焊接方式進行緊固連接或者多個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管加工製作為一體；且當 多個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管加工製作為一體時，所述加勁型鋼管混凝土拱節段 中的拱形鋼管一上開有一個或多個用於安裝PBL剪力鍵的施工作業孔一。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述PBL剪力鍵為加勁肋鋼板， 且所述加勁肋鋼板上開有多個通孔。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述加勁型鋼管混凝土拱節段 內所設置的多個所述加勁肋鋼板均布設在加勁型鋼管混凝土拱節段的受力區域上。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述加勁型鋼管混凝土拱節段中的多個所述加勁肋鋼板呈均勻布設，且多個所述加勁肋鋼板以拱形鋼管一的縱向中心線 為對稱線進行左右對稱布設；多個所述加勁肋鋼板均布設在所述加勁型鋼管混凝土拱節段 中拱形鋼管一的管體上半區域、管體下半區域或整個管體內；多個所述加勁肋鋼板的拱度 均與加勁型鋼管混凝土拱節段的拱度一致，且所述加勁肋鋼板的前後端部均與加勁型鋼管 混凝土拱節段的前後端部相平齊。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述加勁肋鋼板為條狀鋼板，多 個所述通孔布設在與所述條狀鋼板的中心軸線相平行的一條弧線上。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述加勁肋鋼板上所開的多個 所述通孔呈均勻布設。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述加勁肋鋼板上相鄰兩個通 孔之間的間距根據其所布設位置處加勁型鋼管混凝土拱節段的實際受力情況進行相應調 整，所述所述加勁肋鋼板布設位置處所承受的力越大，相鄰兩個通孔之間的間距越小。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是所述加勁肋鋼板與其所布設位 置處拱形鋼管一的內側壁呈垂直布設。上述PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵是兩個位置相鄰且彼此相連的加 勁型鋼管混凝土拱節段中所設置的所述加勁肋鋼板的緊固連接為一體；且兩個加勁型鋼管 混凝土拱節段連接處的拱形鋼管一上，開有一個或多個用於將相鄰兩個加勁型鋼管混凝土 拱節段中所設置的加勁肋鋼板緊固連接為一體的施工作業孔二。本發明與現有技術相比具有以下優點1、構造簡單、設計合理且施工步驟簡單、實現方便，力學性能優越。2、PBL剪力鍵的布設方式靈活，且使用效果好，具有加勁肋和連接件的雙重作用， 也就是說，所述PBL剪力鍵在對鋼管拱進行加勁的同時，也作為承力鋼管與混凝土填充結 構之間剪力傳遞的連接件，使得整個主拱的受力效果更好，受力體系更完善。3、使用效果好，能有效提高承力鋼管與混凝土填充結構共同作用的整體性。4、設置靈活且投入成本低，施工工期短，可對相對薄弱的節點區域進行局部加強， 也可對主拱全線進行加強。5、結構性價比高，具有良好的應用前景。綜上所述，本發明結構簡單、設計合理且施工方便、力學性能優越，施工質量易控 制，工程應用性價比高，能有效解決目前鋼管混凝土拱結構存在的鋼管與混凝土脫空病害、 使用壽命較短等實際問題，其既能加強鋼管拱管壁受力的穩定性，又能提高鋼管拱與混凝 土之間的粘接並有效傳遞節點內力。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發明第一具體實施方式
中所施工成型上承式拱橋的結構示意圖。圖2為本發明第一具體實施方式
中立柱布設位置處的立體結構示意圖。圖3為本發明第一具體實施方式
中加勁型鋼管混凝土拱節段的內部結構示意圖。圖4為圖3的A-A剖視圖。圖5為本發明第二具體實施方式
中立柱布設位置處的立體結構示意圖。
圖6為本發明第二具體實施方式
中加勁型鋼管混凝土拱節段的內部結構示意圖。圖7為本發明第三具體實施方式
中加勁型鋼管混凝土拱節段的內部結構示意圖。圖8為本發明第四具體實施方式
中加勁型鋼管混凝土拱節段的內部結構示意圖。圖9為本發明第五具體實施方式
中加勁型鋼管混凝土拱節段的內部結構示意圖。圖10為本發明第六具體實施方式
中所施工成型中承式拱橋的結構示意圖。圖11為本發明第六具體實施方式
中吊杆頂部所安裝的加勁型鋼管混凝土拱節段 的內部結構示意圖。附圖標記說明1-1-加勁型鋼管混凝土 1-11-拱形鋼管一 ；1-12-混凝土填充結構拱節段；一；1-2-普通型鋼管混凝土 1-21-拱形鋼管二 ；1-22-混凝土填充結構拱節段； --；2-PBL剪力鍵；3-通孔；4_主拱；5-橋面結構；6-立柱；7-吊杆。
具體實施例方式實施例1如圖1、圖2、圖3及圖4所示，本發明包括由多個鋼管混凝土拱節段連續拼裝組成 的主拱4，所述鋼管混凝土拱節段根據其在主拱4中所處位置的受力情況分為內部設置有 PBL剪力鍵2的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1或內部未設置PBL剪力鍵2的普通型鋼管混 凝土拱節段1-2兩種類型。所述普通型鋼管混凝土拱節段1-2包括拱形鋼管二 1-21和灌 注在拱形鋼管二 1-21內的混凝土填充結構二 1-22，所述加勁型鋼管混凝土拱節段1-1包括 拱形鋼管一 1-11、沿軸線方向布設在拱形鋼管一 1-11內側壁上的多個PBL剪力鍵2和灌注 在拱形鋼管一 1-11內的混凝土填充結構一 1-12，所述拱形鋼管二 1-21與拱形鋼管一 1-11 的橫截面結構和橫截面尺寸均相同。也就是說，所述拱形鋼管二 1-21與拱形鋼管一 1-11 為同一型號的鋼管。實際施工過程中，所述主拱4的軸線形狀為圓弧線拱形或折線拱形。 本實施例中，所述主拱4的軸線形狀為圓弧線拱形。其中，所述PBL剪力鍵2為Perfobond Strip剪力鍵，具體為開孔鋼板連接件。實際施工中，由於混凝土填充結構二 1-22為普通型鋼管混凝土拱節段1-2的現澆 混凝土結構，而混凝土填充結構一 1-12為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的現澆混凝土結 構，則多個所述鋼管混凝土拱節段中的現澆混凝土結構澆築為一體。實際施工時，所述主拱4與其所處拱橋的橋面結構5之間通過多根豎向連接杆進 行緊固連接，且所述豎向連接杆布設在加勁型鋼管混凝土拱節段1-1上。本實施例中，採用 本發明建造的拱橋為上承式拱橋(詳見圖1)，因而所述橋面結構5位於主拱4正上方，且橋 面結構5通過多根所述豎向連接杆支撐固定在所述主拱4上方，且所述豎向連接杆為立柱 6。所述立柱6的橫截面為方形、圓形、矩形、橢圓形或其它多邊形。實際施工過程中，首先按照常規拱橋力學分析方法，對主拱4中多個所述鋼管混 凝土拱節段的受力情況進行分析根據受力分析結果，各立柱6在主拱4上安裝位置處所承 受的剪力較大，具體是承受承受上部荷載通過立柱6所傳遞的剪力，因而立柱6底部所固定 的鋼管混凝土拱節段為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1 (詳見圖2)。也就是說，主拱4中立柱6的剪力傳遞區域內的鋼管混凝土拱節段均為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1。本實施例中，僅將處於立柱6的剪力傳遞區域內的鋼管混凝土拱節段，具體是僅 將立柱6底部所安裝的鋼管混凝土拱節段設置為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1，而其它區 域的鋼管混凝土拱節段則都採用普通型鋼管混凝土拱節段1-2。實際施工時，也可以將立柱 6底部所安裝位置處附近且所承受剪力較大的鋼管混凝土拱節段設置為加勁型鋼管混凝土 拱節段1-1。由於所述拱形鋼管二 1-21與拱形鋼管一 1-11的橫截面結構和橫截面尺寸均相 同，則拱形鋼管二 1-21與拱形鋼管一 1-11為同一型號的鋼管。本實施例中，所述拱形鋼管 二 1-21為普通型鋼管混凝土拱節段1-2的承力鋼管，且所述拱形鋼管一 1-11為加勁型鋼 管混凝土拱節段1-1的承力鋼管，相鄰兩個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管之間以焊接 方式進行緊固連接。實際施工過程中，相鄰兩個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管之間也 可以採用其它連接方式進行緊固連接。同時，多個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管也可 以加工製作為一體，且當多個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管加工製作為一體時，所述 加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中的拱形鋼管一 1-11上開有一個或多個用於安裝PBL剪力 鍵2的施工作業孔一。本實施例中，所述拱形鋼管二 1-21和拱形鋼管一 1-11均為圓形鋼管，相應所形成 主拱4的橫截面形狀為圓形，所述主拱4的橫截面形狀與所述拱形鋼管二 1-21和拱形鋼管 一 1-11的形狀相對應。實際施工過程中，所述拱形鋼管二 1-21和拱形鋼管一 1-11也可以 採用矩形鋼管、方形鋼管和其它結構的鋼管，且相應所形成主拱4的橫截面形狀為矩形、方 形或其它形狀。實際施工時，所述普通型鋼管混凝土拱節段1-2的施工非常簡便，只需施工在拱 形鋼管二 1-21內灌注混凝土即可。而施工加勁型鋼管混凝土拱節段1-1時，關鍵是確定其 內部所布設PBL剪力鍵2的數量以及各PBL剪力鍵2的結構和布設位置。本實施例中，所述PBL剪力鍵2為加勁肋鋼板，且所述加勁肋鋼板上開有多個通孔 3。所述加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中的多個所述加勁肋鋼板呈均勻布設，且多個所述加 勁肋鋼板以拱形鋼管一 1-11的縱向中心線為對稱線進行左右對稱布設。多個所述加勁肋 鋼板均布設在所述加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中拱形鋼管一 1-11的管體上半區域、管體 下半區域或整個管體內。多個所述加勁肋鋼板的拱度均與加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的 拱度一致，且所述加勁肋鋼板的前後端部均與加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的前後端部相 平齊。實際對各加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內所設置的多個所述加勁肋鋼板進行布 設時，所述加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內所設置的多個所述加勁肋鋼板均布設在加勁型 鋼管混凝土拱節段1-1的受力區域上(具體是所述豎向連接杆在加勁型鋼管混凝土拱節段 1-1的剪力傳遞區域上)。因而，在各加勁型鋼管混凝土拱節段1-1布設多個加勁肋鋼板時， 具體是根據各加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的實際受力情況進行布設的。也就是說，布設 之前，需對各加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的受力情況進行分析。本實施例中，加勁型鋼管 混凝土拱節段1內所設置的多個所述加勁肋鋼板的寬度均相同。本實施例中，在上承式拱橋中，由於各立柱6均布設在各加勁型鋼管混凝土拱節 段1-1的上部，因而加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中上半部分所承受的剪力較大，即上半部分為受力相對較大的剪力傳遞區域，則多個所述加勁肋鋼板均布設在所述加勁型鋼管混凝 土拱節段1-1中拱形鋼管一 1-11的管體上半區域內，且加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內所 設置加勁肋鋼板的數量為5個(詳見圖3)。實際施工時，也可以在拱形鋼管一 1-11的整個 管體內都均勻布設多個加勁肋鋼板。另外，也可以根據具體受力情況，對所布設加勁肋鋼板 的數量和尺寸進行相應調整，實際布設時，加勁型鋼管混凝土拱節段1-1所承受的剪力越 大，所布設加勁肋鋼板的數量越大，各加勁肋鋼板的寬度越大，所述加勁肋鋼板上所開通孔 3的數量越多，反之亦然。所述加勁肋鋼板為條狀鋼板，多個所述通孔3布設在與所述條狀鋼板的中心軸線 相平行的一條弧線上，並且多個所述通孔3的結構和尺寸均相同。本實施例中，多個所述通 孔3布設在所述條狀鋼板的中心軸線上，所述通孔3為圓孔且多個所述通孔3的孔徑均相 同，所述通孔3的數量為9個(詳見圖4)。實際加工製作時，也可以將通孔3設置為梯形、 矩形、橢圓形或其它多邊形。實際在拱形鋼管一 1-11內安裝加勁肋鋼板時，採用焊接方式或通過固定連接件 緊固固定在拱形鋼管一 1-11的內側壁上。本實施例中，所述加勁肋鋼板焊接固定在拱形鋼 管一 1-11的內側壁上。本實施例中，所述加勁肋鋼板上所開的多個所述通孔3呈均勻布設。所述加勁肋 鋼板上相鄰兩個通孔3之間的間距根據其所布設位置處加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的實 際受力情況進行相應調整，所述所述加勁肋鋼板布設位置處所承受的力越大，相鄰兩個通 孔3之間的間距越小，反之亦然。並且實際布設時，所述加勁肋鋼板與其所布設位置處拱形 鋼管一 1-11的內側壁呈垂直布設。因而，本發明主要包括由承力鋼管拼裝組成的鋼管拱、布設在加勁型鋼管混凝土 拱節段1-1內的多個PBL剪力鍵2、填充在承力鋼管內且澆築為一體的混凝土填充結構和安 裝在所述鋼管拱與橋面結構5之間的多根豎向連接杆，所述鋼管拱的截面為圓形、矩形或 者方形且其軸線線型為圓弧形拱形或者折線拱形；所述PBL剪力鍵2為設置在鋼管拱內壁 上的開孔加勁肋鋼板，且其同時作為承力鋼管與混凝土填充結構之間剪力傳遞的連接件; 所述豎向連接杆為設置在鋼管拱上的立柱或者桁架豎杆。實際施工過程中，為使得施工方便，也可以將組成主拱4的所有鋼管混凝土拱節 段均設置為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1，且所有加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內所設置 的PBL剪力鍵2在軸向上均緊固連接為一體，也就是說，PBL剪力鍵2既可以僅在豎向連接 件的剪力傳遞區域內設置，也可以在沿鋼管拱軸線上的全長範圍內設置。實際施工時，為便於鋼管拱的運輸、安裝以及管內施工作業，首先將鋼管拱分成若 幹節段(即分為多個節段的承力鋼管)，對應將主拱4分成多個鋼管混凝土拱節段；之後， 再根據各鋼管混凝土拱節段在主拱4中所處位置的受力情況的力學分析結果，將多個鋼管 混凝土拱節段分為內部設置有PBL剪力鍵2的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1或內部未設置 PBL剪力鍵2的普通型鋼管混凝土拱節段1-2兩種類型，並對各鋼管混凝土拱節段的分類類 型進行標記。實際製作主拱4時，先製作鋼管拱，首先在各加勁型鋼管混凝土拱節段1-1的 拱形鋼管一 1-11內焊接多個上部開有通孔3的加勁肋鋼板，並完成所有承力鋼管的加工制 作，且通過試拼接檢驗並校正鋼管拱中各節段承力鋼管的製作誤差後，在鋼管拱的安裝現 場對接相鄰兩個節段的承力鋼管，組裝成內部帶有加勁肋鋼板的鋼管拱；最後，在組裝完成
8的鋼管拱內灌注填充混凝土，並在灌注混凝土後的鋼管拱上安裝豎向連接杆。實施例2如圖5和圖6所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述拱形鋼管二 1-21和拱 形鋼管一 1-11均為矩形鋼管，相應所形成主拱4的橫截面形狀為矩形；所述加勁型鋼管混 凝土拱節段1-1中拱形鋼管一 1-11的整個管體內均布設多個加勁肋鋼板；所述加勁型鋼管 混凝土拱節段1-1中所設置加勁肋鋼板的數量為12個，12個加勁肋鋼板布設在拱形鋼管一 1-11的四個內側壁上，每個內側壁上均設置有3個加勁肋鋼板且3個所述加勁肋鋼板呈均 勻布設。本實施例中，其餘部分的結構和連接關係均與實施例1相同。實施例3如圖7所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述加勁肋鋼板上所開設的多個 通孔3沿所述加勁肋鋼板的外邊緣線進行布設，所述通孔3的形狀為梯形且其數量為6個。 本實施例中，其餘部分的結構和連接關係均與實施例1相同。實施例4如圖8所示，本實施例中，與實施例1不同的是不僅將立柱6底部所安裝的鋼管 混凝土拱節段設置為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1，而且也可以將與立柱6底部所安裝的 鋼管混凝土拱節段相鄰且所承受剪力較大的鋼管混凝土拱節段設置為加勁型鋼管混凝土 拱節段1-1，其它區域的鋼管混凝土拱節段則都採用普通型鋼管混凝土拱節段1-2。也就是 說，將立柱6底部所安裝的鋼管混凝土拱節段和與該鋼管混凝土拱節段左右兩側相鄰的一 個或多個鋼管混凝土拱節段均設置為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1。同時，兩個位置相鄰且 彼此相連的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中所設置的所述加勁肋鋼板的緊固連接為一體； 且兩個加勁型鋼管混凝土拱節段1-1連接處的拱形鋼管一 1-11上，開有一個或多個用於將 相鄰兩個加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中所設置的加勁肋鋼板緊固連接為一體的施工作 業孔二。實際施工時，若相鄰兩個鋼管混凝土拱節段均為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1，則 在鋼管拱對接之前，可以先在二者接頭附近的承力鋼管的管壁上開設一個或多個用於施工 作業的孔口(即施工作業孔二)；待相鄰兩個加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中的承力鋼管 對接後，再通過該施工作業孔二進行相鄰兩個加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內加勁肋鋼板 的連接，且加勁肋鋼板連接完成後，對該施工作業孔二焊接鋼板加以填充、封堵；最後，在組 裝完成的鋼管拱內灌注填充混凝土，並在灌注混凝土後的鋼管拱上安裝豎向連接杆。本實施例中，立柱6底部所安裝的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1和與該加勁型鋼 管混凝土拱節段1-1相鄰的一個或多個加勁型鋼管混凝土拱節段1-1 (簡稱位於鄰側的加 勁型鋼管混凝土拱節段1-1)中所布設加勁肋鋼板的數量以及各加勁肋鋼板的布設位置均 相同，這樣能將相鄰兩個加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內所設置的所有加勁型鋼管混凝土 拱節段1-1的首尾依次相接並緊固連接為一體。但是，各加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內 所設置加勁肋鋼板上開設的通孔3的數量不同，具體而言立柱6底部所安裝加勁型鋼管混 凝土拱節段1-1內加勁肋鋼板上所開通孔3的數量較多且相鄰兩個通孔3之間的間距較小 (具體為9個)，而鄰側的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1內加勁肋鋼板上所開通孔3的數量 較少且相鄰兩個通孔3之間的間距較大，這主要是由於立柱6底部所安裝加勁型鋼管混凝 土拱節段1-1所承受的剪力最大，而位於該加勁型鋼管混凝土拱節段1-1左右兩側的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1所承受的剪力逐漸減小。本實施例中，其餘部分的結構和連接關 系均與實施例1相同。實施例5如圖9所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述加勁型鋼管混凝土拱節段 1-1中拱形鋼管一 1-11的整個管體內均均勻布設多個加勁肋鋼板，且所述加勁肋鋼板的數 量為8個。本實施例中，其餘部分的結構和連接關係均與實施例1相同。實施例6如圖10和圖11所示，採用本發明建造的拱橋為中承式拱橋(詳見圖10)，因而所 述橋面結構5位於主拱4的中部，所述豎向連接杆為立柱6或吊杆7，其中主拱4中位於橋 面結構5上方的拱段與橋面結構5之間通過吊杆7進行緊固連接，而主拱4中位於橋面結 構5下方的拱段與橋面結構5之間通過立柱6進行緊固連接。相應地，根據受力分析結果， 所述立柱6底部所安裝的鋼管混凝土拱節段和吊杆7頂部所安裝的鋼管混凝土拱節段均需 承受較大的剪力，均必須設置為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1。本實施例中，所述立柱6底部所安裝的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中，多個所述 加勁肋鋼板均布設在所述加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中拱形鋼管一 1-11的管體上半區 域內，實際施工過程中，也可以在拱形鋼管一 1-11的整個管體內布設多個加勁肋鋼板；而 吊杆7頂部所安裝的加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中，多個所述加勁肋鋼板均布設在所述 加勁型鋼管混凝土拱節段1-1中拱形鋼管一 1-11的管體下半區域內(詳見圖11)，實際施 工過程中，也可以在拱形鋼管一 1-11的整個管體內布設多個加勁肋鋼板。另外，實際施工 時，也可以將與立柱6底部所安裝的鋼管混凝土拱節段相鄰且所承受剪力較大的鋼管混凝 土拱節段設置為加勁型鋼管混凝土拱節段1-1，同樣也可以將與吊杆7頂部所安裝的鋼管 混凝土拱節段相鄰且所承受剪力較大的鋼管混凝土拱節段設置為加勁型鋼管混凝土拱節 段1-1。本實施例中，其餘部分的結構和連接關係均與實施例1相同。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技 術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於包括由多個鋼管混凝土拱節 段連續拼裝組成的主拱G)，所述鋼管混凝土拱節段根據其在主拱中所處位置的受 力情況分為內部設置有PBL剪力鍵O)的加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)或內部未設置 PBL剪力鍵O)的普通型鋼管混凝土拱節段(1- 兩種類型；所述普通型鋼管混凝土拱 節段(1-2)包括拱形鋼管二(1-21)和灌注在拱形鋼管二(1-21)內的混凝土填充結構二 (1-22)，所述加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)包括拱形鋼管一(1-11)、沿軸線方向布設在 拱形鋼管一(1-11)內側壁上的多個PBL剪力鍵(2)和灌注在拱形鋼管一(1-11)內的混凝 土填充結構一(1-12)，所述拱形鋼管二(1-21)與拱形鋼管一(1-11)的橫截面結構和橫截 面尺寸均相同。
2.按照權利要求1所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述主拱(4) 與其所處拱橋的橋面結構( 之間通過多根豎向連接杆進行緊固連接，且所述豎向連接杆 布設在加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)上；所述拱形鋼管二(1-21)為普通型鋼管混凝土拱 節段(1-2)的承力鋼管，且所述拱形鋼管一(1-11)為加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)的承 力鋼管，相鄰兩個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管之間以焊接方式進行緊固連接或者多 個所述鋼管混凝土拱節段的承力鋼管加工製作為一體；且當多個所述鋼管混凝土拱節段的 承力鋼管加工製作為一體時，所述加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)中的拱形鋼管一(1-11) 上開有一個或多個用於安裝PBL剪力鍵O)的施工作業孔一。
3.按照權利要求1或2所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述PBL 剪力鍵(2)為加勁肋鋼板，且所述加勁肋鋼板上開有多個通孔(3)。
4.按照權利要求3所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述加勁型 鋼管混凝土拱節段(1-1)內所設置的多個所述加勁肋鋼板均布設在加勁型鋼管混凝土拱 節段(1-1)的受力區域上。
5.按照權利要求4所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述加勁型 鋼管混凝土拱節段(1-1)中的多個所述加勁肋鋼板呈均勻布設，且多個所述加勁肋鋼板以 拱形鋼管一(1-11)的縱向中心線為對稱線進行左右對稱布設；多個所述加勁肋鋼板均布 設在所述加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)中拱形鋼管一(1-11)的管體上半區域、管體下半 區域或整個管體內；多個所述加勁肋鋼板的拱度均與加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)的拱 度一致，且所述加勁肋鋼板的前後端部均與加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)的前後端部相 平齊。
6.按照權利要求3所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述加勁肋 鋼板為條狀鋼板，多個所述通孔(3)布設在與所述條狀鋼板的中心軸線相平行的一條弧線上。
7.按照權利要求6所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述加勁肋 鋼板上所開的多個所述通孔(3)呈均勻布設。
8.按照權利要求7所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述加勁肋 鋼板上相鄰兩個通孔⑶之間的間距根據其所布設位置處加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1) 的實際受力情況進行相應調整，所述所述加勁肋鋼板布設位置處所承受的力越大，相鄰兩 個通孔⑶之間的間距越小。
9.按照權利要求3所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於所述加勁肋鋼板與其所布設位置處拱形鋼管一(1-11)的內側壁呈垂直布設。
10.按照權利要求3所述的PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，其特徵在於兩個位置相 鄰且彼此相連的加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)中所設置的所述加勁肋鋼板的緊固連接 為一體；且兩個加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)連接處的拱形鋼管一(1-11)上，開有一個 或多個用於將相鄰兩個加勁型鋼管混凝土拱節段(1-1)中所設置的加勁肋鋼板緊固連接 為一體的施工作業孔二。
全文摘要
本發明公開了一種PBL剪力鍵加勁型鋼管混凝土拱，包括由多個鋼管混凝土拱節段連續拼裝組成的主拱，鋼管混凝土拱節段根據其在主拱中所處位置的受力情況分為設置有PBL剪力鍵的加勁型鋼管混凝土拱節段或未設置PBL剪力鍵的普通型鋼管混凝土拱節段兩種類型；普通型鋼管混凝土拱節段包括拱形鋼管二和灌注在拱形鋼管二內的混凝土填充結構二，加勁型鋼管混凝土拱節段包括拱形鋼管一、沿軸線方向布設在拱形鋼管一內側壁上的多個PBL剪力鍵和灌注在拱形鋼管一內的混凝土填充結構一。本發明結構簡單、設計合理且施工方便、力學性能優越，施工質量易控制，能解決目前鋼管混凝土拱結構存在的鋼管與混凝土脫空病害、使用壽命較短等問題。
文檔編號E01D4/00GK102094386SQ20111007899
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者傅梅珍, 劉永健, 姚曉榮, 楊嶽華, 閆雯, 龍剛 申請人:長安大學