專利名稱：帶水平k撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及橋梁工程鋼桁梁橋技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
橋面系設(shè)計(jì)是鋼桁橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到桁式的選擇、結(jié)構(gòu)受力性能。鋼桁梁橋橋面主要有 以下幾種形式明橋面、混凝土橋面、正交異性鋼橋面。明橋面我國早期建成的鋼桁梁鐵路橋，大多縱橫梁明橋面，如武漢長江大橋、南京長江大橋。明橋面結(jié)構(gòu)在主桁節(jié)點(diǎn)處設(shè)置橋面橫梁，橋面縱梁與橫梁相連，軌枕(或鋼軌通過扣件)直接固定在縱梁上。如果采用連續(xù)縱梁，由于橋面和主桁弦桿的縱向變形不一致，從而使縱向水平力在縱梁上不斷積累，導(dǎo)致橫梁不僅承受豎向彎距，而且還承受較大的面外彎距。對(duì)于跨度大于80m鋼桁梁橋，需要設(shè)置伸縮縱梁以釋放縱梁積累的縱向水平力，然而伸縮縱梁處縱梁的豎向剛度會(huì)發(fā)生突變，在列車反復(fù)荷載作用下伸縮裝置容易破壞，這不符合高速行駛列車的安全性和旅客的舒適性要求。?；炷翗蛎娓鶕?jù)混凝土橋面板按照結(jié)合方式分為全結(jié)合、半結(jié)合、不結(jié)合?；炷翗蛎姘迮c縱橫梁及主桁弦桿都通過剪力鍵結(jié)合成整體的為全結(jié)合，只與縱橫梁結(jié)合而不和下弦桿結(jié)合的為半結(jié)合，都不結(jié)合為不結(jié)合。不結(jié)合混凝土橋面以抗彎剛度較大的混凝土梁通過支座直接擱置在橫梁上，縱橋向設(shè)置了斷縫，破壞了橋面豎向剛度的連續(xù)性及結(jié)構(gòu)的整體性；施工過程的支座頂標(biāo)高控制、后期支座更換及養(yǎng)護(hù)維修均存在困難。半結(jié)合混凝土橋面橫梁除了承受豎向彎距外，還得承受積累在橋面縱梁上的縱向水平荷載產(chǎn)生的面外彎距，特別是端橫梁的面外彎距較大。對(duì)于大跨鋼桁梁橋，則需要設(shè)置橋面斷縫。全結(jié)合混凝土橋面與半結(jié)合相比，全結(jié)合混凝土橋面的橫梁面外彎矩有了改善，但結(jié)構(gòu)自重顯著增加，混凝土板與主桁下弦結(jié)合的構(gòu)造復(fù)雜運(yùn)營荷載下混凝土板易出現(xiàn)開裂病害，一般只適用較小跨度。正交異性鋼橋面由多節(jié)連接而成，每一節(jié)包括鋼橋面板(包括縱肋)、縱梁、橫梁組成，橋面鋼板邊緣與主桁弦桿的頂板焊接成整體，使橋面參與主桁弦桿的縱橋向受力。正交異性鋼橋面存在傳力不合理的缺陷，以至于存在下述問題(I)由于下弦桿頂面板厚與橋面鋼板厚度不同及豎向變形的不一致，鋼橋面板和主桁弦桿頂面的連接成了受力薄弱處；(2)當(dāng)橋面較寬時(shí)，由于橋面的剪力滯效應(yīng)，不能從根本上解決橋面橫梁面外彎距偏大的問題；(3)由于節(jié)間橋面豎向荷載主要通過縱梁以集中荷載形式分散在橫梁上，勢(shì)必引起橫梁較大的豎向彎距，加大了橫梁截面尺寸；(4)橋面縱向水平荷載通過鋼橋面板與主桁弦桿頂板間的焊縫傳遞到主桁上，而焊縫需要現(xiàn)場(chǎng)工地焊，焊縫長，熱效應(yīng)積累明顯，難以保證焊接質(zhì)量；(5)由于一部分節(jié)間橋面豎向荷載通過次橫梁以集中荷載形式分散在主桁弦桿上，下弦桿不但要承受主桁體系產(chǎn)生的軸向荷載，而且要承受次橫梁作用產(chǎn)生的豎向彎距，使下弦桿受力復(fù)雜，降低了下弦桿的承載能力。因此亟待一種新型的傳力合理的寬桁橋面系來克服現(xiàn)有的不足，適應(yīng)大跨、高速的橋梁需要的橋面系結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，提供一種傳力合理的帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)，包括主桁節(jié)點(diǎn)、主桁弦桿、鋼橋面板、設(shè)置在鋼橋面板下底面上的縱肋、以及設(shè)置在橋面板下的主橫梁，所述每個(gè)主橫梁的兩端與主桁節(jié)點(diǎn)相連，所述兩個(gè)主橫梁之間設(shè)置有多根次橫梁，所述鋼橋面板兩側(cè)設(shè)有邊 縱梁，所述邊縱梁的兩端與主橫梁相連，所述次橫梁的兩端與邊縱梁相連，所述主桁節(jié)點(diǎn)與主橫梁端部?jī)蓚?cè)的邊縱梁之間通過水平K撐連接。在上述技術(shù)方案中，所述鋼橋面板與主桁分離。 在上述技術(shù)方案中，所述水平K撐的兩個(gè)斜撐共同端與主桁節(jié)點(diǎn)連接，水平K撐的兩個(gè)斜撐另一端分別與邊縱梁連接。本實(shí)用新型在密橫梁橋面系的鋼橋面板兩個(gè)側(cè)面分別增加兩道連續(xù)的邊縱梁，在主橫梁之間設(shè)多道次橫梁，主桁只受節(jié)點(diǎn)荷載；在邊縱梁和主桁節(jié)點(diǎn)間設(shè)置水平K撐，橋面系與主桁通過主橫梁及水平K撐與主桁節(jié)點(diǎn)相連，橋面板與主桁下弦分離,使主桁只受節(jié)點(diǎn)荷載，受力更加合理；橋面縱橋向荷載逐節(jié)間分散到主桁節(jié)點(diǎn)，縱橋向荷載不會(huì)積累到一出而導(dǎo)致橋面端橫梁彎距過大的，避免了縱梁斷開的缺陷；整個(gè)橋面系優(yōu)化了橋面豎向荷載的傳力路徑，路徑一橋面豎向荷載一主橫梁一主桁節(jié)點(diǎn)；或?yàn)槁窂蕉?橋面豎向荷載一次橫梁一邊縱梁一主橫梁一主桁節(jié)點(diǎn)，有效地減小了主橫梁的豎向彎距，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；并且本實(shí)用新型橋面系結(jié)構(gòu)整體布置緊湊，特別是較寬橋面，僅需要兩片主桁，并且不需要增設(shè)豎向吊桿和豎向K撐的方法來解決橫梁豎向彎矩過大的問題，這樣豎向荷載在兩片主桁間分配明確，橋上視野開闊，大型機(jī)械養(yǎng)護(hù)方便，并且利用橋面板、邊縱梁及水平K撐組成的縱向力傳遞體系有效地將橋面制動(dòng)力等縱向荷載傳遞到主桁節(jié)點(diǎn)，動(dòng)力性能優(yōu)，替代傳統(tǒng)的制動(dòng)撐，還節(jié)約了鋼材。本實(shí)用新型適應(yīng)高速行車的要求，可用于大跨及特大跨的鋼桁梁橋的橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的A-A向視圖；圖中1、鋼橋面板；2、主桁弦桿；3、主橫梁；4、次橫梁；5、主桁節(jié)點(diǎn)；6、邊縱梁；7、水平K撐。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖I和圖2所示的帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)，包括正交異性鋼橋面板I、主桁節(jié)點(diǎn)5、主桁弦桿2，設(shè)置在鋼橋面I下底面上的縱肋、以及設(shè)置在橋面板I下的主橫梁3，鋼橋面板I與主桁弦桿2分離，每個(gè)主橫梁3的兩端與主桁節(jié)點(diǎn)5相連，兩個(gè)主橫梁3之間設(shè)置有多根次橫梁4，鋼橋面板I兩側(cè)設(shè)有邊縱梁6，邊縱梁6的兩端與主橫梁3相連，次橫梁4的兩端與邊縱梁6相連，主桁節(jié)點(diǎn)5、主橫梁3端部?jī)蓚?cè)的邊縱梁6三者之間通過水平K撐7連接。主橫梁3、次橫梁4、邊縱梁6、水平K撐7的頂面齊平。本實(shí)用新型的鋼橋面板I同時(shí)兼作主橫梁3和次橫梁4的上翼板，主橫梁3和次橫梁4的兩端均與邊縱梁6的頂板焊接成一個(gè)整體。水平K撐7的兩個(gè)斜撐一端(共同端)與主桁節(jié)點(diǎn)5連接，水平K撐7的兩個(gè)斜撐另一端分別與邊縱梁6連接。工作時(shí)，橋面荷載可通過兩條路徑傳遞到主桁節(jié)點(diǎn)5 :其一為橋面豎向荷載一主橫梁3 —主桁節(jié)點(diǎn)5，其二為橋面豎向荷載一次橫梁4 —邊縱梁6 —主橫梁3 —桁節(jié)點(diǎn)5。由于邊縱梁6距離主桁節(jié)點(diǎn)5較近，邊縱梁6作用在主橫梁3上的集中荷載在主橫梁3兩端產(chǎn)生的彎矩相對(duì)較小，這樣大大減小了主桁腹桿的面外彎矩。同時(shí)，每一節(jié)間的邊縱梁6通過水平K撐7參與了主桁下弦的縱橋向受力，使橋面的縱橋向內(nèi)力分散傳遞到各個(gè)主桁節(jié)點(diǎn)5上，不至于累積到橋端的主橫梁3上而導(dǎo)致橋端主橫梁3面外彎矩較大。并且，通過邊縱梁6和水平K撐7使次橫 梁4與主桁弦桿2分離，使邊縱梁6直接承受橋面豎向荷載及其產(chǎn)生的彎矩效應(yīng),使主桁下弦2主要承受主桁體系的軸向荷載，橋面荷載均通過橋面主橫梁3傳遞到主桁節(jié)點(diǎn)5優(yōu)化了結(jié)構(gòu)受力，避免橋面板I與主桁下弦2頂板直接焊接在一起帶來的缺陷。通過優(yōu)化橋面系的傳力途徑，改善寬桁下弦桿2、主橫梁3的受力，實(shí)現(xiàn)兩片主桁滿足多線(三線或四線)鐵路或多車道公路較寬橋面的設(shè)計(jì)要求，使橋面系結(jié)構(gòu)合理，橋面布置緊湊，受力明確合理，為高速行車和大型機(jī)械養(yǎng)護(hù)創(chuàng)造了良好的條件，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。該橋面系可廣泛應(yīng)用于高鐵、輕軌、城市BRT、高速公路、公鐵合建等大跨度的寬桁鋼桁梁、鋼桁拱、鋼桁斜拉橋。本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.ー種帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)，包括主桁節(jié)點(diǎn)、主桁弦桿、鋼橋面板、設(shè)置在鋼橋面板下底面上的縱肋、以及設(shè)置在橋面板下的主橫梁，所述每個(gè)主橫梁的兩端與主桁節(jié)點(diǎn)相連，所述兩個(gè)主橫梁之間設(shè)置有多根次橫梁，其特征在于所述鋼橋面板兩側(cè)設(shè)有邊縱梁，所述邊縱梁的兩端與主橫梁相連，所述次橫梁的兩端與邊縱梁相連，所述主桁節(jié)點(diǎn)與主橫梁端部?jī)蓚?cè)的邊縱梁之間通過水平K撐連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼橋面板與主桁弦桿分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水平K撐的兩個(gè)斜撐共同端與主桁節(jié)點(diǎn)連接，水平K撐的兩個(gè)斜撐另一端分別與邊縱梁連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶水平K撐寬桁橋面系結(jié)構(gòu)，包括主桁節(jié)點(diǎn)、主桁弦桿、鋼橋面板、設(shè)置在鋼橋面板下底面上的縱肋、以及設(shè)置在橋面板下的主橫梁，所述每個(gè)主橫梁的兩端與主桁節(jié)點(diǎn)相連，所述兩個(gè)主橫梁之間設(shè)置有多根次橫梁，所述鋼橋面板兩側(cè)設(shè)有邊縱梁，所述邊縱梁的兩端與主橫梁相連，所述次橫梁的兩端與邊縱梁相連，所述主桁節(jié)點(diǎn)與主橫梁端部?jī)蓚?cè)的邊縱梁之間通過水平K撐連接。本實(shí)用新型利用橋面板、邊縱梁及水平K撐組成的縱向力傳遞體系有效地將橋面制動(dòng)力、橋面承擔(dān)的主桁下弦軸力等縱向荷載傳遞到主桁節(jié)點(diǎn)，動(dòng)力性能優(yōu)，替代傳統(tǒng)的制動(dòng)撐，還節(jié)約了鋼材，適應(yīng)高速行車的要求，可用于大跨及特大跨的鋼桁梁橋的橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)E01D19/12GK202416173SQ20112056588
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者夏正春, 康小英, 廖祖江, 張文華, 瞿國釗, 羅世東 申請(qǐng)人:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司