专利摘要
本发明公开了一种钢桁架‑波形钢腹板的大跨径组合梁桥，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架‑波形钢腹板梁段。其中，钢桁架‑波形钢腹板梁段能够有效分担梁段剪切荷载，防止波形钢腹板发生屈曲失稳使结构破坏，可以满足大跨径波形钢腹板梁桥设计的需求，解决大跨径波形钢腹板桥里衬外侧梁段波形钢腹板受剪过大问题。据此，发明人还建立了相应施工方法。本发明适用于160m及以上跨径的梁桥设计使用，具有一定的工程意义与重大的经济价值。
权利要求
1.一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法，其特征在于按以下步骤操作进行：
<1>整体预制钢桁架-波形钢腹板构件；
<2>在受压钢桁架内填充混凝土；
<3>在组合梁桥中支点里衬混凝土的施工完毕后，悬臂吊装钢桁架-波形钢腹板构件；
<4>现浇上、下混凝土翼缘板并进行下一节段的钢桁架-波形钢腹板吊装；
所述钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥为在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波形钢腹板梁段；所述大跨径组合梁桥的跨径在160m以上；所述钢桁架-波形钢腹板梁段长度使其波形钢腹板的净高大于5m，并且梁段波形钢腹板的稳定性安全系数大于2.0；所述钢桁架抗剪刚度S
其中：
L
式中：a为钢上翼缘板长度，h为钢柱长度，b为钢上翼缘板长度，c为受拉钢桁架下端点距钢上翼缘板距离；
所述钢桁架-波形钢腹板梁段由钢柱、受压钢桁架、受拉钢桁架、节点板、波形钢腹板、钢上翼缘板、钢下翼缘板构成；所述受压钢桁架与受拉钢桁架之间采用分离式或固结式连接，压、拉杆与水平线夹角在30°-60°之间；
所述钢桁架与波形钢腹板分别承担的剪力为：
式中：V为钢桁架-波形钢腹板梁段构件所受剪力，波形钢腹板的抗剪刚度为GA，G为钢材剪切模量，A为钢腹板截面面积。。
2.根据权利要求1所述的钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法，其特征在于：所述受压钢桁架采用钢构件或钢管混凝土构件。
3.根据权利要求2所述的钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法，其特征在于：所述钢上翼缘板与钢下翼缘板采用矩形或马鞍形设置。
说明书
技术领域
本发明属于交通运输桥涵工程领域，尤其涉及一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合 梁桥及其施工方法。
背景技术
随着桥梁跨度的增大，波形钢腹板的支点附近截面钢腹板高度也越来越大，容易发生 屈曲失稳破坏，一般工程中采用里衬混凝土来约束支点附近节段的波形钢腹板，以防止节 段屈曲。《广东省规范》(DB44/T1393-2014 7.2.2条)指出，波形钢腹板的净高度应小于 5m，以防止腹板的屈曲失稳。但随着桥梁跨径的增大，在支座高跨比1/15～1/17的条件约束下，当跨径达到180m以上时，支点处波形钢腹板的净高度达到9～10m，负弯矩区腹 板超高，容易发生屈曲失稳，成为该种桥型跨径发展的限制条件，而设置过长的里衬混凝 土段会导致桥梁自重增大，失去设置波形钢腹板的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥及其施工 方法，该型组合梁桥具有大跨径且可分担波形钢腹板所受剪力的特点，能有效防止波形钢 腹板屈曲失稳。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波 形钢腹板梁段。
大跨径组合梁桥的跨径在160m以上。
钢桁架-波形钢腹板梁段长度使其波形钢腹板的净高大于5m，并且梁段波形钢腹板的 稳定性安全系数大于2.0。
钢桁架-波形钢腹板梁段由钢柱、受压钢桁架、受拉钢桁架、节点板、波形钢腹板、钢上翼缘板、钢下翼缘板构成。
受压钢桁架与受拉钢桁架之间采用分离式或固结式连接，压、拉杆与水平线夹角在 30°-60°之间。
受压钢桁架采用钢构件或钢管混凝土构件。
钢上翼缘板与钢下翼缘板采用矩形或马鞍形设置。
钢桁架抗剪刚度S桁为
其中：
式中：a为钢上翼缘板长度，h为钢柱长度，b为钢上翼缘板长度，c为受拉钢桁架下端点距钢上翼缘板距离。
钢桁架与波形钢腹板分别承担的剪力为：
式中：V为钢桁架-波形钢腹板梁段构件所受剪力，波形钢腹板的抗剪刚度为GA，G为 钢材剪切模量，A为钢腹板截面面积。
上述钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法，按以下步骤操作进行：
<1>整体预制钢桁架-波形钢腹板构件；
<2>在受压钢桁架内填充混凝土；
<3>在组合梁桥中支点里衬混凝土的施工完毕后，悬臂吊装钢桁架-波形钢腹板构件；
<4>现浇上、下混凝土翼缘板并进行下一节段的钢桁架-波形钢腹板吊装。
为满足大跨径、可分担波形钢腹板所受剪力以有效防止波形钢腹板屈曲失稳的要求， 发明人设计了一种钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥，在桥梁中支点里衬混凝土段外设 置钢桁架-波形钢腹板梁段。其中，钢桁架-波形钢腹板梁段能够有效分担梁段剪切荷载， 防止波形钢腹板发生屈曲失稳使结构破坏，可以满足大跨径波形钢腹板梁桥设计的需求， 解决大跨径波形钢腹板桥里衬外侧梁段波形钢腹板受剪过大问题。据此，发明人还建立了 相应施工方法。本发明适用于160m及以上跨径的梁桥设计使用，具有一定的工程意义与 重大的经济价值。
附图说明
图1是本发明钢桁架-波形钢腹板组合梁桥的立面示意图。
图2是单个钢桁架-波形腹板混合部分详图，图中：(a)是翼缘板的矩形设置方法示意 图，(b)是翼缘板的马鞍形设置方法设置图，(c)是单个钢桁架-波形钢腹板混合部分立面 示意图及其1-1剖面图。
图3是受压钢桁架与受拉钢桁架之间连接方法示意图，图中：(a)是分离式连接，(b) 是固结式连接。
图4是本发明采用的分离式钢桁架简图。
图5是本发明采用的钢桁架受力及约束简化图。
图6是上翼缘板与受压钢桁架组成的上部桁架体系变形图。
图7是根据上部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，图中上为变形前下为变形后。
图8是下翼缘板与受拉钢桁架组成的下部桁架体系变形图。
图9是根据下部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，图中上为变形前下为变形后。
图10是组合梁桥中支点里衬混凝土的施工完毕示意图。
图11是应用本发明时第一节段钢桁架-波形钢腹板吊装完毕及上下翼缘板浇筑完毕示 意图
图12是应用本发明时钢桁架-波形钢腹板组合梁桥施工完毕示意图。
图13是应用本发明时钢桁架-波形钢腹板组合梁桥的某波形钢腹板刚构桥桥立面示意 图。
图14是钢桁架截面尺寸示意图，图中：(a)是受压钢桁架，(b)是受拉钢桁架。
图中：1全高混凝土里衬，2波形钢腹板，3上翼缘板，4下翼缘板，5 Lh(钢桁架- 波形钢腹板混合梁段长度)，6主墩，7中支点横隔板，8中支点腹板，9受压钢桁架，10 受拉钢桁架，11节点板，12钢柱，13 PBL连接键，14角钢连接件，15钢上翼缘板，16 钢下翼缘板，17固结式连接板。
具体实施方式
一、钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的基本结构及原理
采用钢桁架-波形钢腹板混合受剪，在桥梁中支点里衬混凝土段外设置钢桁架-波形钢 腹板梁段，梁段长度为Lh，以分担该梁段波形钢腹板受剪过大问题(图1)。钢桁架-波形 钢腹板梁段长度Lh应满足使其波形钢腹板的净高大于5m，并且梁段波形钢腹板的稳定性安 全系数大于2.0。
如图2所示，钢桁架-波形钢腹板梁段由钢柱、受压钢桁架、受拉钢桁架、节点板、波形钢腹板、钢上翼缘板、钢下翼缘板构成。其中，受压钢桁架采用钢构件或钢管混凝土 构件。钢上翼缘板与钢下翼缘板采用矩形或马鞍形设置。受压钢桁架与受拉钢桁架之间可 采用分离式或固结式连接方法，压、拉杆与水平线夹角(应控制)在30°-60°之间(图3)。
该组合梁桥的钢桁架与波形钢腹板分别承担的剪力按照两者的抗剪刚度来确定。
其中分离式钢桁架(图4)的抗剪刚度计算如下：
钢桁架的受力可简化为图5所示桁架体系分析。图5中桁架变形可分为两部分分析， 分别见图6-图9。图6为上翼缘板与受压钢桁架组成的上部桁架体系变形图，Δ1为桁架节 点A受外力X1发生的竖向位移，ΔL1为桁架节点A受外力X1发生的轴向应变。图7为 根据上部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，用于计算使桁架节点A发生单位竖向位移所需 的外力X1大小，即计算上部桁架的抗剪刚度。
由图6-7可知：
根据变形协调条件，求变形后桁架节点A纵坐标y1：
由图7可知变形后的桁架节点A纵坐标y1减变形前的桁架节点A纵坐标0等于桁架节 点A发生的竖向位移，即：
Δ1＝y1-0，单位位移取Δ1＝1，得：
y1＝1②
将②代入①，整理得：
由材料力学知轴向应变与受外力X1的关系：
由图7可知F1与X1关系为：
其中
将④、⑤代入③，整理得：
即上部桁架的抗剪刚度为
同理，图8为下翼缘板与受拉钢桁架组成的下部桁架体系变形图。Δ2为桁架节点B受外力X2发生的竖向位移，ΔL2为桁架节点B受外力X2发生的轴向应变。图9为根据 下部桁架变形前后尺寸所做的坐标系，用于计算使桁架节点B发生单位竖向位移所需的外 力X2大小，即计算下部桁架的抗剪刚度。由图8-9可知：
根据变形协调条件，求变形后桁架节点B纵坐标y2：
由图9可知变形后的桁架节点B纵坐标y2减变形前的桁架节点B纵坐标c等于桁架节 点B发生的竖向位移，即：
Δ2＝y2-c，单位位移取Δ2＝1，得：
y2＝c+1⑦
将⑦代入⑥，整理得：
由轴向应变公式可知：
由图9可知F2与X2关系为：
其中
将⑨、⑩代入⑧，整理得：
即下部桁架的抗剪刚度为
由以上分析可知，钢桁架抗剪刚度S桁为(式中参数含义见图6-图9)：
其中：
式中：a为钢上翼缘板长度，h为钢柱长度，b为钢上翼缘板长度，c为受拉钢桁架下端点距钢上翼缘板距离。
则钢桁架与波形钢腹板分别承担的剪力(V为钢桁架-波形钢腹板梁段构件所受剪力) 为：
式中：波形钢腹板的抗剪刚度为GA，G为钢材剪切模量，A为钢腹板截面面积。
二、钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法
<1>在工厂整体预制钢桁架-波形钢腹板构件；
<2>根据设计要求在受压钢桁架内填充混凝土；
<3>在组合梁桥中支点里衬混凝土的施工完毕后，悬臂吊装钢桁架-波形钢腹板构件； (图10)
<4>现浇上、下混凝土翼缘板并进行下一节段的钢桁架-波形钢腹板吊装。(图11和图 12)
三、钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的应用
某波形钢腹板刚构桥设计跨径为(95+170+95)m，其中支点处的波形钢腹板净高度为 9.00m，在中支座附近梁段设置15.40m的里衬混凝土段，但在设置15.40m里衬混凝土的外侧截面，波形钢腹板高度仍高达7.50m。
为此，参照前述结构和方法，在里衬混凝土梁段外侧设置钢桁架-波形钢腹板梁段， 共计21.60m，3个节段，每个节段长度分别为8.00m，7.20m，6.4m。
如图13所示，A-B段波形钢腹板厚度为24mm，B-C段波形钢腹板厚度为20mm，C-D段波形钢腹板厚度为18mm，D-E段波形钢腹板厚度为16mm。波形钢腹板采用1600型，波高200mm，直线段长度0.43m，Q345D钢材。
布置钢桁架前后的波形钢腹板稳定性安全系数 n＝min{τcr，I，fyd}/τd计算见表1、2所示。
表1腹板稳定性安全系数(布置钢桁架前)
在B-B截面，波形钢腹板厚度为20mm：GA＝0.0600E
压杆A1的面积为230000mm
压杆截面尺寸(图14(a))：b1＝800mm，h1＝1100mm，c1＝20mm
拉杆截面尺寸(图14(b))：b2＝600mm，h2＝1100mm，c2＝25mm
在C-C截面，波形钢腹板厚度为18mm：GA＝0.0487E
压杆A1的面积为160000mm
压杆截面尺寸(图14(a))：b1＝600mm，h1＝1000mm，c1＝16mm
拉杆截面尺寸(图14(b))：b2＝600mm，h2＝800mm，c2＝24mm
在D-D截面，波形钢腹板厚度为16mm：GA＝0.0393E
压杆A1的面积为120000mm
压杆截面尺寸(图14(a))：b1＝500mm，h1＝800mm，c1＝18mm
拉杆截面尺寸(图14(b))：b2＝500mm，h2＝800mm，c2＝18mm
表2腹板稳定性安全系数(布置钢桁架后)
钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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