一種預(yù)應(yīng)力混凝土?波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系的制作方法

本發(fā)明型屬于橋梁工程領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)應(yīng)力混凝土-波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)：

橋梁結(jié)構(gòu)自20世紀(jì)50年代之后得到了迅速的發(fā)展，近年來因?yàn)椴牧峡茖W(xué)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋在跨度200m以下時，因?yàn)槠湓靸r低，剛度大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了工程技術(shù)人員的第一選擇。但是工程技術(shù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)當(dāng)跨度較大時，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋存在梁體跨中持續(xù)下?lián)系膯栴}，導(dǎo)致行車不平順，而且腹板開裂嚴(yán)重，很多橋梁在未達(dá)到其設(shè)計使用年限的時候就需要進(jìn)行大修或者直接需要拆除重新建造。采用鋼箱梁橋可以在一定程度上解決預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的上述缺點(diǎn)，但是鋼箱梁橋成本較高，施工復(fù)雜，橋面鋪裝易損等缺陷限制了其發(fā)展和應(yīng)用?？梢?，單一形式的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋已經(jīng)無法滿足工程應(yīng)用的需要。

隨著波形鋼腹板混凝土組合梁橋的應(yīng)用越來越廣泛，其缺點(diǎn)也越來越受到重視，由于下翼緣混凝土板和下翼緣鋼板的結(jié)合部澆筑空間狹小，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證。并且，在修建大跨徑波形鋼腹板混凝土組合連續(xù)梁橋時，由于根部梁高很高，需要斷面尺寸很大的波形鋼腹板，會存在以下的缺點(diǎn)：(1)大斷面尺寸波形鋼腹板的加工難度很大，大大提高了施工難度和建設(shè)成本；(2)大跨徑連續(xù)梁橋根部抗剪要求很高，大斷面尺寸的剪切屈曲問題依舊是困擾工程界的難題；(3)根部梁高太高、波形鋼腹板斷面尺寸太大、需要設(shè)置很長一段的內(nèi)襯混凝土段，會增加橋梁的自重和建設(shè)成本，因此波形鋼腹板混凝土組合梁的跨徑存在局限性。

隨著工程技術(shù)水平的發(fā)展，橋梁的跨徑也在不斷增長，主梁在長度方向采用單一的材料往往很難在受力性能和工程經(jīng)濟(jì)性方面取得一個良好的平衡點(diǎn)。因此，在上個世紀(jì)七十年代，工程技術(shù)人員提出了在主梁的長度方向采用鋼梁和混凝土梁混合使用的結(jié)構(gòu)形式，如重慶石板坡長江大橋復(fù)線橋、溫州甌江大橋等。這種結(jié)構(gòu)形式較單一結(jié)構(gòu)在受力性能和經(jīng)濟(jì)性方面有所提升，但仍然存在著不可避免的其他問題：鋼梁段和預(yù)應(yīng)力混凝土梁段剛度變化大，過渡段構(gòu)造復(fù)雜，導(dǎo)致過渡不平順、傳力效果差；鋼橋面鋪裝成本較高，施工過程復(fù)雜，與混凝土橋面相比鋪裝的耐久性較差；位于主跨跨中部分的鋼梁段處于正彎矩區(qū)，頂部鋼板受壓不能充分發(fā)揮鋼材的力學(xué)特點(diǎn)，且頂板和腹板需要設(shè)置大量的加勁肋以避免鋼板的穩(wěn)定性問題。

以上所述結(jié)構(gòu)形式大大限制了連續(xù)梁橋或剛構(gòu)橋跨越能力的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)應(yīng)力混凝土-波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系，可以充分利用鋼材和混凝土材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時避免其在受力方面的缺點(diǎn)，在提升橋梁的跨越能力的情況下，解決混合梁的連接問題，橋面鋪裝困難的問題，溫度影響下次內(nèi)力的問題等，大大簡化了鋪裝工作對于機(jī)械的要求，并且對于預(yù)應(yīng)力混凝土梁段與鋼梁連接導(dǎo)致剛度過渡不平順，導(dǎo)致行車舒適性降低的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。

技術(shù)方案：一種預(yù)應(yīng)力混凝土-波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系，包括橋墩和主梁上部構(gòu)造，所述主梁上部構(gòu)造包括預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段、波形腹板鋼箱結(jié)合梁段和鋼混結(jié)合段，所述波形腹板鋼箱結(jié)合梁段位于橋梁主跨跨中部分，所述預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段位于主跨支座部分和邊跨，所述預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段和波形腹板鋼箱結(jié)合梁段之間通過鋼混結(jié)合段連接過渡。

進(jìn)一步的，波形腹板鋼箱結(jié)合梁段包括混凝土橋面板和波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)，所述混凝土橋面板與所述波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)通過剪力件連接。

進(jìn)一步的，波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)包括鋼頂板、波形鋼腹板和鋼底板，所述波形鋼腹板分別與鋼頂板和鋼底板焊接連接，所述鋼頂板上設(shè)有剪力件，所述混凝土橋面板與所述鋼頂板通過剪力件連接，所述鋼底板上設(shè)置有縱向加勁肋，所述縱向加勁肋與鋼底板焊接連接。

進(jìn)一步的，波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)包括翼緣板、波形鋼腹板和鋼底板，所述波形鋼腹板分別與翼緣板和鋼底板焊接連接，所述翼緣板上設(shè)有剪力件，所述混凝土橋面板與翼緣板通過剪力件連接，所述鋼底板上設(shè)置有縱向加勁肋，所述縱向加勁肋與鋼底板焊接連接。

進(jìn)一步的，混凝土橋面板可根據(jù)需求和施工條件進(jìn)行預(yù)制，并預(yù)留混凝土后澆縫，與所述鋼頂板或翼緣板通過剪力件現(xiàn)澆連接。

進(jìn)一步的，伸入波形鋼腹板通過橫向鋼筋與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段的腹板連接，在靠近預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段的一側(cè)設(shè)有橫隔梁，在波形鋼腹板鋼箱結(jié)合梁段與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段連接處設(shè)置空腹式鋼橫隔板。

進(jìn)一步的，剪力件形式可以為栓釘連接件、PBL連接件等。

有益效果：本發(fā)明型專利公開了一種預(yù)應(yīng)力混凝土-波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系，包括橋墩和主梁上部構(gòu)造，其優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)梁體不為單一預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，在跨中處采用波形腹板鋼箱結(jié)合梁，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，解決預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁體跨中持續(xù)下?lián)虾烷_裂的問題，并且可以有效減小梁高，增大通航凈空。

(2)波形腹板鋼箱結(jié)合梁采用組合結(jié)構(gòu)，位于跨中正彎矩區(qū)，受壓區(qū)采用混凝土頂板形式，受拉區(qū)采用鋼底板形式，可以充分發(fā)揮混凝土和鋼材各自的材料性能。

(3)跨中部位所采用的波形腹板鋼箱混凝土結(jié)合梁相比現(xiàn)有結(jié)合梁，波形腹板鋼箱結(jié)合梁的腹板采用波形鋼腹板，無需設(shè)置加勁肋，且由于其縱向褶皺效應(yīng)，可以減輕鋼與混凝土溫度膨脹系數(shù)差別引起的溫度次內(nèi)力，以及混凝土收縮徐變在鋼梁段中引起的次內(nèi)力；鋼底板上設(shè)置的縱向加勁肋可以保證鋼底板受力均勻，不失穩(wěn)。

(4)波形腹板鋼箱結(jié)合梁采用混凝土橋面板，能夠解決傳統(tǒng)鋼-混凝土混合梁中鋼箱梁橋面鋪裝施工復(fù)雜、易損壞和耐久性差等問題。

(5)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段和波形腹板鋼箱結(jié)合梁段之間設(shè)置鋼混過渡段，使預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段和波形腹板鋼箱結(jié)合梁段連接傳力更加可靠，剛度過度更加平順，增加行車的舒適度。

(6)可以在工廠預(yù)制混凝土橋面板，在現(xiàn)場采用混凝土后澆縫與波形鋼腹板上翼緣板頂部的剪力件連接形成整體，從而加快施工進(jìn)度。

本發(fā)明克服了傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和鋼箱梁單一體系的各自缺點(diǎn)，具有受力性能好、經(jīng)濟(jì)性好和跨越能力高等優(yōu)點(diǎn)。本結(jié)構(gòu)體系有效減輕自重，增加跨越能力，并可減小跨中撓度，避免了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁跨中持續(xù)下?lián)虾烷_裂和普通鋼箱梁腹板穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。波形腹板鋼箱結(jié)合梁通過混凝土橋面板與橋面鋪裝層連接，可以避免普通鋼箱梁橋面鋪裝施工困難、易損壞和耐久性差等問題。其中波形腹板鋼箱結(jié)合梁采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場施工便捷，縮短建設(shè)工期。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明波形腹板鋼箱結(jié)合梁段截面示意圖。

圖3是本發(fā)明波形腹板鋼箱結(jié)合梁段進(jìn)一步優(yōu)選截面示意圖。

圖4是本發(fā)明波形腹板鋼箱結(jié)合梁段與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段連接方式水平剖面俯視示意圖。

圖5是本發(fā)明波形腹板鋼箱結(jié)合梁段腹板與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段進(jìn)一步優(yōu)選連接方式水平剖面俯視示意圖。

圖6是本發(fā)明鋼混結(jié)合段縱剖面示意圖。

圖7是本發(fā)明鋼混結(jié)合段與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁連接處橫截面示意圖。

圖8是本發(fā)明鋼混結(jié)合段與波形腹板鋼箱結(jié)合梁連接處橫截面示意圖。

圖中：1、橋墩，2、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段，3、波形腹板鋼箱結(jié)合梁段，4、鋼混結(jié)合段，3.1、混凝土橋面板，3.2、剪力件，3.3、鋼箱結(jié)合梁段處波形鋼腹板，3.4、縱向加勁肋，3.5、鋼底板，3.6、翼緣板，3.7、鋼頂板，4.1、鋼混結(jié)合段處波形鋼腹板，4.2、內(nèi)襯混凝土，4.3、鋼底板，4.4、橫隔梁，4.5、底板栓釘，4.6腹板栓釘，4.7、橫向鋼筋，4.8空腹式鋼橫隔板。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明公開了一種預(yù)應(yīng)力混凝土-波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系，包括橋墩和主梁上部構(gòu)造，主梁上部構(gòu)造包括預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段2、波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3和鋼混結(jié)合段4，波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3位于橋梁主跨跨中部分，為主跨跨徑的1/4～1/3，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁2位于主跨支座部分和邊跨，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段2和波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3之間通過鋼混結(jié)合段4連接過渡。

本發(fā)明所示預(yù)應(yīng)力混凝土-波形腹板鋼箱結(jié)合梁混合梁結(jié)構(gòu)體系可在橋梁建設(shè)中根據(jù)需求多處設(shè)置，其中在橋梁跨中段采用波形腹板鋼箱結(jié)合梁3，在橋墩支點(diǎn)處附近采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁2，可減輕橋梁自重，減小橋梁跨中撓度，提高橋梁跨越能力。

本發(fā)明中，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁區(qū)段2與波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3沿縱向通過鋼混結(jié)合段4連接在一起，構(gòu)成連續(xù)梁體系。波形腹板鋼箱結(jié)合梁3的波形鋼腹板3.3伸入預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段2腹板內(nèi)，并且在鋼混結(jié)合段4腹板內(nèi)側(cè)澆筑內(nèi)襯混凝土4.2，伸入的波形鋼腹板4.1通過腹板栓釘4.6與內(nèi)襯混凝土4.2連接。波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3的伸入的波形鋼腹板4.1，通過橫向鋼筋4.7或者腹板栓釘4.6與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段2的腹板相連接。波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3鋼底板3.5伸入預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁底板內(nèi)，鋼底板3.5上設(shè)置剪力件，并澆筑內(nèi)襯混凝土，為大跨橋梁提供了理想的過渡方式，保證了連接段的剛度過渡平順，確保行車舒適。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，波形腹板鋼箱結(jié)合梁3包括混凝土橋面板3.1和波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)，混凝土橋面板3.1與波形鋼腹板鋼箱結(jié)構(gòu)通過剪力鍵3.2連接。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)包括鋼頂板3.7、波形鋼腹板3.3和鋼底板3.5，波形鋼腹板3.3分別與鋼頂板3.7和鋼底板3.5焊接連接，鋼頂板3.7上設(shè)有縱向剪力件3.2，混凝土橋面板3.1與鋼頂板3.7通過剪力件3.2連接。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，波形腹板鋼箱結(jié)構(gòu)包括翼緣板3.6、波形鋼腹板3.3和鋼底板3.5，翼緣板3.6與波形鋼腹板3.3上緣焊接連接，混凝土橋面板3.1與翼緣板3.6通過剪力件3.2連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，混凝土橋面板3.1可根據(jù)需求和施工條件進(jìn)行預(yù)制，并預(yù)留混凝土后澆縫，與翼緣板3.6通過剪力件3.2現(xiàn)澆連接。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，鋼底板3.5上設(shè)置有縱向加勁肋3.4，縱向加勁肋3.4與鋼底板3.5焊接連接。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，鋼混結(jié)合段4是連接預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段2和波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3的過渡部分，設(shè)置于正、負(fù)彎矩交替作用區(qū)，其連接構(gòu)造包括伸入預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁2腹板內(nèi)的伸入波形鋼腹板4.1，在伸入波形鋼腹板4.1內(nèi)側(cè)澆筑內(nèi)襯混凝土4.2形成組合腹板，在鋼底板4.3上設(shè)置剪力件4.5并澆筑混凝土形成組合底板，且在與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁段2的連接處設(shè)有橫隔梁4.4。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，伸入波形鋼腹板4.1通過剪力件與內(nèi)襯混凝土4.2連接；伸入波形鋼腹板4.1通過橫向鋼筋4.7與預(yù)應(yīng)力混凝土梁2的腹板連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，鋼混結(jié)合段4的伸入波形鋼腹板4.1通過腹板栓釘4.6與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁2的腹板連接。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，在鋼混結(jié)合段4與波形腹板鋼箱結(jié)合梁段3的連接處設(shè)置空腹式鋼橫隔板4.8。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，剪力件形式可以為栓釘連接件、PBL連接件等。

作為本發(fā)明的實(shí)施方案，混合梁結(jié)構(gòu)體系可以應(yīng)用于連續(xù)梁橋或剛構(gòu)橋。

當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造不局限于上述實(shí)施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造的精神前提下還可作出等同變形或者替換，這些等同的變形和替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。