一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁的製作方法

2023-05-08 12:24:56

專利名稱：一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼木組合箱梁，尤其是涉及一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱
M
O
背景技術：
自從1988年ACSI協會將波紋鋼腹板預應力混凝土組合箱梁做為橋梁結構進行介紹後，世界各國均圍繞這一組合結構進行研究，其採用波紋鋼板作腹板，使得箱梁自重減輕，減小了下部結構的工程量。此外，由于波紋鋼腹板的縱向剛度較低，它對上、下混凝土板的徐變、收縮變形等不起約束作用，從而避免了箱梁截面的預應力向鋼腹板轉移，提高了 預應力效率，減小了預應力鋼材的用量，同時有效解決了混凝土腹板開裂問題，提高了耐久性。但是，現如今所使用的波紋鋼腹板預應力混凝土組合箱梁所採用的頂、底板為混凝土頂、底板。實際施工過程中，由於混凝土頂、底板的容重大，其運輸安裝並不方便；其次，混凝土頂、底板容易開裂，往往帶裂縫工作，因而施工難度大，容易出現質量缺陷且加固維修困難。此外，混凝土頂、底板的施工受氣候影響較大，尤其是冬季低溫對混凝土的凝結效果影響較大，欠發達地區還未普及其耐久性。同時，混凝土頂、底板的養護硬化期長，施工周期較長。

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，提供一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其結構設計合理、運輸安裝方便、施工周期較短且受氣候影響較小、使用效果好，能充分利用木材順紋抗壓、腹板抗剪屈服強度高等特點，並有效解決現有波紋鋼腹板預應力混凝土組合箱梁存在的多種缺陷和不足。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於包括木質頂板、位於木質頂板正下方的木質底板和兩個分別布設於木質頂板與木質底板之間左右兩側的鋼腹板，木質頂板與木質底板均呈水平向布設，且兩個所述鋼腹板呈左右對稱布設；所述木質頂板和木質底板的縱向長度均與所施工箱梁的跨徑一致，且二者的寬度均與所施工箱梁的橫橋向寬度一致；所述木質頂板與木質底板均為疊合木板，所述疊合木板由並排拼裝在一起的多塊長條形木板組成，且多塊所述長條形木板之間通過多道預應力鋼束緊固連接為一體；多塊所述長條形木板布設於同一平面上，且多塊長條形木板均呈縱橋向布設；多道所述預應力鋼束均呈橫橋向布設；兩個所述鋼腹板均為波紋鋼板。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是兩個所述鋼腹板的頂部與木質頂板之間均通過多個抗剪連接件一進行緊固連接，且兩個所述鋼腹板的底部與木質底板之間均通過多個抗剪連接件二進行緊固連接；多個所述抗剪連接件一包括由前至後固定於鋼腹板頂部的多個剪力釘一，所述木質頂板上對應開有多個分別供多個所述剪力釘一安裝的安裝通孔一，多個所述剪力釘一的頂端高度均低於木質頂板的頂面高度；多個所述剪力釘一分別通過灌裝於多個所述安裝通孔一內的連接膠緊固固定在木質頂板內；多個所述抗剪連接件二包括由前至後固定於鋼腹板底部的多個剪力釘二，所述木質底板上對應開有多個分別供多個所述剪力釘二安裝的安裝通孔二，多個所述剪力釘二的底端高度均低於木質底板的底面高度；多個所述剪力釘二分別通過灌裝於多個所述安裝通孔二內的連接膠緊固固定在木質頂板內。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是多道所述預應力鋼束布設在同一排上或者上下分多排進行布設，所述木質頂板和木質底板上均對應開有供預應力鋼束穿過的預鑽孔道，且預應力鋼束的左右兩端均通過錨錠板進行錨固。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是所述安裝通孔一為由上至 下孔徑逐漸縮小的圓錐形孔，所述安裝通孔二為由上至下口徑逐漸增大的圓錐形孔。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是所述鋼腹板的板厚為IOmm 20mm,所述木質頂板和木質底板的厚度均為38mm 76mm,所述剪力釘一和所述剪力釘二的釘身直徑均為cI5Smm ①IOmm ;所述安裝通孔一的上部孔徑為C>30mm C>65mm且其下部孔徑為OlSmm 所述安裝通孔二的上部孔徑為cI5ISmm C>30mm且其下部孔徑為 30mm 65_。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是所述長條形木板由多塊長方形木板節段由前至後拼裝而成。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是多個所述剪力釘一均焊接固定在鋼腹板頂部，且多個所述剪力釘二均焊接固定在鋼腹板底部。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是多個所述剪力釘一均勻布設在鋼腹板頂部，且多個所述剪力釘二均勻布設在鋼腹板底部。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是所述波紋鋼板的波紋形狀為鋸齒形、矩形、梯形或正弦波形，且鋼腹板採用Q 345c鋼材或Q 345d鋼材加工而成。上述一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵是多個所述剪力釘一布設於同一直線上或呈左右交叉布設，且多個所述剪力釘二布設於同一直線上或呈左右交叉布設。本發明與現有技術相比具有以下優點I、結構簡單、設計合理、施工方便且施工成本低，施工速度快。2、採用預應力疊合木板代替混凝土板，設計合理，使得箱梁的自重減輕，運輸安裝方便。其次，不需要養護硬化等過程，施工周期相對較短且受氣候影響較小。3、使用效果好，預應力疊合木板傳遞荷載的能力較強，在反覆重載作用下具備較好的耐久性。此外，預應力疊合木板的防水性能也較好；再加上波紋鋼腹板具有較高的抗剪屈服能力，無需縱橫向加勁；此外，也使得橋梁具備較強的美感。4、能充分利用木材順紋抗壓、腹板抗剪屈服強度高等特點，有效地將鋼、木兩種材料結合起來，揚長避短，提高了結構的穩定性、材料的使用效率，解決了現有鋼-木組合橋存在的多種缺陷，是一種經濟、合理且高效的箱梁結構形式。綜上所述，本發明結構設計合理、運輸安裝方便、施工周期較短且受氣候影響較小、使用效果好，能充分利用木材順紋抗壓、腹板抗剪屈服強度高等特點，能有效解決現有波紋鋼腹板預應力混凝土組合箱梁存在的運輸安裝不便、混凝土頂底板易開裂、施工難度大且加固維修困難、施工受氣候影響較大、施工周期較長等多種缺陷和不足。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I為本發明的立體結構示意圖。圖2為本發明的側部結構示意圖。圖3為本發明所採用木質頂板的上部結構示意圖。

圖4為本發明所採用鋼腹板的結構示意圖。圖5為本發明所採用疊合木板的結構示意圖。圖6為本發明所採用抗剪連接件一的結構示意圖。圖7為本發明所採用錨錠板的使用狀態參考圖。附圖標記說明1-1一木質頂板； 1-2—木質底板； 2—鋼腹板；3—錨錠板；4 一預應力鋼束； 5—抗剪連接件一；5-1—剪力釘一 ；5-2—安裝通孔一；5-3 一環氧樹脂I父灌裝層一；6—疊合木板；7—對接接頭；8—矩形墊板；9—緊固螺栓。
具體實施例方式如圖I所示，本發明包括木質頂板1-1、位於木質頂板1-1正下方的木質底板1-2和兩個分別布設於木質頂板1-1與木質底板1-2之間左右兩側的鋼腹板2，木質頂板1-1與木質底板1-2均呈水平向布設，且兩個所述鋼腹板2呈左右對稱布設。所述木質頂板1-1和木質底板1-2的縱向長度均與所施工箱梁的跨徑一致，且二者的寬度均與所施工箱梁的橫橋向寬度一致。結合圖2和圖5,所述木質頂板1-1與木質底板1-2均為疊合木板6,所述疊合木板6由並排拼裝在一起的多塊長條形木板組成，且多塊所述長條形木板之間通過多道預應力鋼束4緊固連接為一體。多塊所述長條形木板布設於同一平面上，且多塊長條形木板均呈縱橋向布設。多道所述預應力鋼束4均呈橫橋向布設。兩個所述鋼腹板2均為波紋鋼板。本實施例中，所述疊合木板6中多塊所述長條形木板的橫向寬度和厚度均相同。實際使用時，本發明所適用的橋梁為中小跨徑的橋梁，且中小跨徑橋梁的跨徑一般為5m 40m。因而,本實施例中，所述木質頂板1_1和木質底板1_2的縱向長度為5m 40m。實際施工時，所述木質頂板1-1和木質底板1-2所用的長條形木板沿縱向長度方向為順紋，所述木質頂板1-1和木質底板1-2均不小於184mm。本實施例中，所述長條形木板由多塊長方形木板節段由前至後拼裝而成。因而實際加工時，只需對拼裝組成所述長條形木板的多塊所述長方形木板節段的縱向長度和數量進行調整，便可簡便實現對疊合木板6的縱向長度進行相應調整的目的，以滿足不同跨徑橋梁的使用要求。本實施例中，所述長條形木板中前後相鄰兩塊所述長方形木板節段之間以指接、膠結或者通過金屬連接件進行連接，相應地，前後相鄰兩塊所述長方形木板節段之間的連接處形成一個對接接頭7。實際加工製作時，所述疊合木板6中左右相鄰兩塊所述長條形木板中的對接接頭7均應前後錯開布設。本實施例中，同一位置處左右相鄰四塊所述長條形木板中的對接接頭7數量為一個。因而，所述疊合木板6中的多塊所述長條形木板利用多道所述預應力鋼束4預加側向壓應力進行緊固連接，除能直接承受車輪荷載之外，可將荷載傳遞至與其相鄰的橋面板，因而不僅結構簡單、加工製作方便且受力效果好。實際施工時，多道所述預應力鋼束4布設在同一排上或者上下分多排進行布設，所述木質頂板1-1和木質底板1-2上均對應開有供預應力鋼束4穿過的預鑽孔道。另外，所述疊合木板6的疊合層數(即組成疊合木板6的多塊所述長條形木板的數量)，由實際工程對所施工箱梁的寬度要求而確定。同時，根據疊合木板6的厚度以及所施工箱梁的跨徑，對所布設預應力鋼束4的排數進行相應調整。當疊合木板6的厚度越大，所布設預應力鋼束4的排數越多；反之亦然。 並且當所施工箱梁的跨徑越大，所布設預應力鋼束4的排數越多；反之亦然。本實施例中，多道所述預應力鋼束4布設在同一排上。實際施工時，多道所述預應力鋼束4也可以分上下兩排進行布設。實際對所述預應力鋼束4進行施工時，將預應力鋼束4自疊合木板6內設置的預鑽孔道穿過，之後預應力鋼束4的兩端部通過布設於疊合木板6的左右側面的錨錠板3進行錨固。同時，所述預應力鋼束4需先經防腐處理，且其防腐處理方法與常規預應力鋼筋的防腐處理方法相同。本實施例中，結合圖7，所述錨錠板3包括布設於疊合木板6側面的槽鋼，所述槽鋼上開有供預應力鋼束4穿出的穿出孔，且預應力鋼束4自所述穿出孔穿出後，用緊固螺栓9進行固定，且所述緊固螺栓9與所述槽鋼之間墊裝有矩形墊板8。如圖2、圖3和圖6所示，兩個所述鋼腹板2的頂部與木質頂板1_1之間均通過多個抗剪連接件一 5進行緊固連接，且兩個所述鋼腹板2的底部與木質底板1-2之間均通過多個抗剪連接件二進行緊固連接。多個所述抗剪連接件一 5包括由前至後固定於鋼腹板2頂部的多個剪力釘一 5-1，所述木質頂板1-1上對應開有多個分別供多個所述剪力釘一 5-1安裝的安裝通孔一 5-2，多個所述剪力釘一 5-1的頂端高度均低於木質頂板1-1的頂面高度。多個所述剪力釘一 5-1分別通過灌裝於多個所述安裝通孔一 5-2內的連接膠緊固固定在木質頂板1-1內。多個所述抗剪連接件二包括由前至後固定於鋼腹板2底部的多個剪力釘二，所述木質底板1-2上對應開有多個分別供多個所述剪力釘二安裝的安裝通孔二，多個所述剪力釘二的底端高度均低於木質底板1-2的底面高度。多個所述剪力釘二分別通過灌裝於多個所述安裝通孔二內的連接膠緊固固定在木質頂板1-1內。也就是說，所述剪力釘一 5-1的外露長度不能超過木質頂板1-1的厚度，且所述剪力釘二的外露長度不能超過木質底板1-2的厚度。本實施例中，多個所述剪力釘一 5-1均焊接固定在鋼腹板2頂部，且多個所述剪力釘二均焊接固定在鋼腹板2底部。實際施工時，多個所述剪力釘一 5-1和多個所述剪力釘二，也可以採用其它固定方式進行固定。實際施工時，所述連接膠為環氧樹脂膠。本實施例中，所述環氧樹脂膠為H-egm環氧灌漿料，具體施工時，也可以採用其它類型的環氧樹脂膠。實際使用過程中，所述環氧樹脂膠具有低收縮、高強度、快速凝固且耐用等優點，因而能有效保證連接質量，並且施工方便。其中，對多個所述抗剪連接件一 5進行施工時，只需將預先在鋼腹板2頂部所焊接的剪力釘一 5-1，穿過木質頂板1-1上的預製孔(即安裝通孔一 5-2)，再用環氧樹脂膠對安裝通孔一 5-2進行灌裝，並形成一個將剪力釘一 5-1緊固固定於木質頂板1-1內的環氧樹脂膠灌裝層一 5-3。相應地，對多個所述抗剪連接件二進行施工時，只需將預先在鋼腹板2底部所焊接的剪力釘二，穿過木質底板1-2上的預製孔(即所述安裝通孔二)，再用環氧樹脂膠對所述安裝通孔二進行灌裝，並形成一個將所述剪力釘二緊固固定於木質底板1-2內的環氧樹脂膠灌裝層二。本實施例中，多個所述剪力釘一 5-1均勻布設在鋼腹板2頂部，且多個所述剪力釘二均勻布設在鋼腹板2底部。實際施工時，根據固定連接的實際需求，對前後相鄰兩個所述剪力釘一 5-1以及 前後相鄰兩個所述剪力釘二之間的間距進行調整，且當前後相鄰兩個所述剪力釘一 5-1以及前後相鄰兩個所述剪力釘二之間的間距越小，所述鋼腹板2與木質頂板1-1和木質底板1-2之間的連接質量越可靠；反之亦然。本實施例中，多個所述剪力釘一5-1布設於同一直線上，相應地，多個所述剪力釘二布設在同一直線上。實際安裝時，多個所述剪力釘一 5-1和多個所述剪力釘二也可以均呈左右交叉布設，這樣，多個所述剪力釘一 5-1布設於在一條鋸齒線上，相應地多個所述剪力釘二也布設在一條鋸齒線上。也就是說，多個所述抗剪連接件一 5在木質頂板1-1上按照一定間距進行交錯布置或者沿一條直線布置；相應地，多個所述抗剪連接件二在木質頂板1-1上按照一定間距進行交錯布置或者沿一條直線布置，實際施工時，所述安裝通孔一 5-2為由上至下孔徑逐漸縮小的圓錐形孔，所述安裝通孔二為由上至下口徑逐漸增大的圓錐形孔。本實施例中，所述鋼腹板2的板厚為IOmm 20mm,所述木質頂板1_1和木質底板1-2的厚度均為38mm 76mm。所述剪力釘一 5_1和所述剪力釘二的釘身直徑均為0>5mm C>10mm。所述安裝通孔一 5-2的上部孔徑為O 30mm 且其下部孔徑為O 15mm
◎30mm,所述安裝通孔二的上部孔徑為O 15mm 且其下部孔徑為O30mm
◎65mm。實際施工過程中，可以根據具體需要，對鋼腹板2的板厚、木質頂板1-1和木質底板1-2的厚度、剪力釘一 5-1和所述剪力釘二的釘身直徑、安裝通孔一 5-2的上下部孔徑以及所述安裝通孔二的上下部孔徑進行相應調整。實際施工時，所述波紋鋼板的波紋形狀為鋸齒形、矩形、梯形或正弦波形，並且所述波紋鋼板的波紋形狀為連續周期函數。本實施例中，結合圖4，所述波紋鋼板的波紋形狀為梯形。所述鋼腹板2的板厚為IOmm 20mm，且鋼腹板2採用Q345c鋼材或Q345d鋼材加工而成。同時，所述鋼腹板2的幅高為80mm 200mm。具體加工時，所述波紋鋼板所採用的鋼材應根據所施工箱梁結構的重要性、荷載特徵、連接方法、工作環境和鋼板厚度等因素綜合考慮，採用合適牌號和質量等級的鋼材，本實施例中，所述波紋鋼板優選為由卷材彎折而成，且所採用的鋼材優選Q345c鋼材或Q345d鋼材。實際對所述波紋鋼板的結構和所用鋼材型號進行設計時，參考日本的波形鋼腹板PC組合箱梁橋設計指南進行設計。本實施例中，所述波紋鋼板的表面需經防腐處理。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
1.一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於包括木質頂板(1-1)、位於木質頂板(1-1)下方的木質底板(1-2)和兩個分別布設於木質頂板(1-1)與木質底板(1-2)之間左右兩側的鋼腹板(2)，木質頂板(1-1)與木質底板(1-2)均呈水平向布設，且兩個所述鋼腹板(2)呈左右對稱布設；所述木質頂板(1-1)和木質底板(1-2)的縱向長度均與所施工箱梁的跨徑一致，且二者的寬度均與所施工箱梁的橫橋向寬度一致；所述木質頂板(1-1)與木質底板(1-2 )均為疊合木板(6 ),所述疊合木板(6 )由並排拼裝在一起的多塊長條形木板組成，且多塊所述長條形木板之間通過多道預應力鋼束(4)緊固連接為一體；多塊所述長條形木板布設於同一平面上，且多塊長條形木板均呈縱橋向布設；多道所述預應力鋼束(4)均呈橫橋向布設；兩個所述鋼腹板(2)均為波紋鋼板。
2.按照權利要求I所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於兩個所述鋼腹板(2)的頂部與木質頂板(1-1)之間均通過多個抗剪連接件一(5)進行緊固連接，且兩個所述鋼腹板(2)的底部與木質底板(1-2)之間均通過多個抗剪連接件二進行緊固連接；多個所述抗剪連接件一(5)包括由前至後固定於鋼腹板(2)頂部的多個剪力釘一(5-1 )，所述木質頂板(1-1)上對應開有多個分別供多個所述剪力釘一(5-1)安裝的安裝通孔一(5-2)，多個所述剪力釘一(5-1)的頂端高度均低於木質頂板(1-1)的頂面高度；多個所述剪力釘一(5-1)分別通過灌裝於多個所述安裝通孔一(5-2)內的連接膠緊固固定在木質頂板(1-1)內；多個所述抗剪連接件二包括由前至後固定於鋼腹板(2)底部的多個剪力釘二，所述木質底板(1-2)上對應開有多個分別供多個所述剪力釘二安裝的安裝通孔二，多個所述剪力釘二的底端高度均低於木質底板(1-2)的底面高度；多個所述剪力釘二分別通過灌裝於多個所述安裝通孔二內的連接膠緊固固定在木質頂板(1-1)內。
3.按照權利要求I或2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於多道所述預應力鋼束(4)布設在同一排上或者上下分多排進行布設，所述木質頂板(1-1)和木質底板(1-2)上均對應開有供預應力鋼束(4)穿過的預鑽孔道，且預應力鋼束(4)的左右兩端均通過錨錠板(3 )進行錨固。
4.按照權利要求2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於所述安裝通孔一(5-2)為由上至下孔徑逐漸縮小的圓錐形孔，所述安裝通孔二為由上至下口徑逐漸增大的圓錐形孔。
5.按照權利要求4所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於所述鋼腹板(2)的板厚為IOmm 20mm,所述木質頂板(1-1)和木質底板(1-2)的厚度均為38mm 76mm,所述剪力釘一(5_1)和所述剪力釘二的釘身直徑均為Φ5ι πι ΦΙΟι πι ;所述安裝通孔一(5-2)的上部孔徑為Φ30ι πι Φ65ι πι且其下部孔徑為Φ 15mm Φ30ι πι,所述安裝通孔二的上部孔徑為Φ 15mm Φ30_且其下部孔徑為Φ30_ Φ65_。
6.按照權利要求I或2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於所述長條形木板由多塊長方形木板節段由前至後拼裝而成。
7.按照權利要求2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於多個所述剪力釘一(5-1)均焊接固定在鋼腹板(2)頂部，且多個所述剪力釘二均焊接固定在鋼腹板(2)底部。
8.按照權利要求2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於多個所述剪力釘一(5-1)均勻布設在鋼腹板(2)頂部，且多個所述剪力釘二均勻布設在鋼腹板(2 )底部。
9.按照權利要求I或2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於所述波紋鋼板的波紋形狀為鋸齒形、矩形、梯形或正弦波形，且鋼腹板(2)採用Q345c鋼材或Q345d鋼材加工而成。
10.按照權利要求2所述的一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，其特徵在於多個所述剪力釘一(5-1)布設於同一直線上或呈左右交叉布設,且多個所述剪力釘二布設於同一直線上或呈左右交叉布設。
全文摘要
本發明公開了一種基于波紋鋼腹板的鋼木組合箱梁，包括木質頂板、位於木質頂板正下方的木質底板和兩個布設於木質頂板與木質底板之間的鋼腹板；木質頂板和木質底板的縱向長度均與所施工箱梁的跨徑一致，且二者的寬度均與所施工箱梁的橫橋向寬度一致；木質頂板與木質底板均為疊合木板，疊合木板為由並排拼裝在一起的多塊長條形木板組成，多塊長條形木板之間通過多道呈橫橋向布設的預應力鋼束緊固連接為一體；多塊長條形木板布設於同一平面上，且多塊長條形木板均呈縱橋向布設；兩個鋼腹板均為波紋鋼板。本發明結構設計合理、運輸安裝方便、施工周期較短且受氣候影響較小、使用效果好，能解決現有波紋鋼腹板預應力混凝土組合箱梁存在的多種問題。
文檔編號E01D2/04GK102828467SQ20121035298
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者劉永健, 李娜, 傅梅珍, 程高 申請人:長安大學