释放桥道板拉应力的钢‑砼组合连续梁桥

摘要

本发明公开了一种释放桥道板拉应力的钢‑砼组合连续梁桥，包括钢梁和固定于钢梁上的砼桥道板，砼桥道板在对应于连续梁桥的中间墩上方设置横向贯穿断缝，并使砼桥道板与钢梁之间在该横向贯穿断缝两侧局部区段具有相对的可纵向伸缩变形；本发明将高负弯矩所产生的拉应力卸载转移至钢梁，避免混凝土桥道板受拉，优化整个钢‑砼组合梁的受力状态，能够发挥钢材以及混凝土的性能优势；桥道板的竖向荷载直接传递给钢梁，并确保桥道板不致产生异常竖向变形，并有效缓解桥道板与钢梁从固定至分离的交界连接局部区的应力集中和疲劳问题，极大简化桥道板构造及施工工艺，提高桥梁整体的受力性能，从而延长其使用周期，降低建设及维护成本。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程设备领域，特别涉及一种释放桥道板拉应力的钢-砼组合连续梁桥。

背景技术

钢-混凝土组合连续梁桥具有行车平顺，使用性能好，用材经济，便于工厂化、标准化建造等系列优点。现有钢-混凝土组合连续梁桥的常用施工方式为安装钢梁在桥墩上就位，吊装预制砼桥道板在钢梁上就位，现浇结合混凝土形成钢-混凝土组合梁桥，再通过张拉预应力钢筋对负弯矩区段混凝土桥道板施加预压应力。

本发明人前期申请的“节段连续预制—顶推就位后联结的钢-砼组合梁桥及其建造方法”(发明专利申请号：201611148449.8)，较常规装配式钢-混凝土组合梁桥施工避免了大件运输吊装和现浇结合混凝土施工的麻烦，但存在如何克服负弯矩区段桥道板混凝土因收缩徐变、车辆及温度荷载作用产生过大拉应力问题。常规做法是在形成钢-混凝土组合梁桥后，通过张拉预应力钢筋对负弯矩区段混凝土桥道板施加预压应力。如此必需经历在桥道板中预留管道，穿入预应力钢束，张拉预应力束至设定吨位，对预应力钢筋实施锚固，对预应力管道进行灌浆，最后局部浇筑封锚混凝土等一系列繁琐的工艺，桥道板的构造因此变得十分复杂，工程实践表明在超静定的钢-混凝土组合连续梁桥中，对负弯矩区段混凝土桥道板局部施加预应力来避免裂缝产生的效果常常难达理想程度。

因此，需要对现有的钢-砼组合连续梁桥结构上进行改进，能够充分发挥钢材以及混凝土的强度优势，避免混凝土受拉开裂病害，简化桥道板构造及施工工艺，提高桥梁整体的受力性能，从而延长其使用周期，降低建设及维护成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种释放桥道板拉应力的钢-砼组合连续梁桥，能够充分发挥钢材以及混凝土的强度优势，避免混凝土受拉开裂病害，简化桥道板构造及施工工艺，提高桥梁整体的受力性能，从而延长其使用周期，降低建设及维护成本。

本发明的释放桥道板拉应力的钢-砼组合连续梁桥，包括钢梁和固定于钢梁上的砼桥道板，所述砼桥道板在对应于连续梁桥的中间墩上方设置横向贯穿断缝，并使砼桥道板与钢梁之间在该横向贯穿断缝两侧局部区段具有相对的可纵向伸缩变形。

进一步，所述砼桥道板为下部带纵向肋板的板式结构，所述砼桥道板的纵向肋板两侧分别通过固定设置有竖向钢板，所述横向贯穿断缝位于连续梁桥的中间墩的上方且贯穿包括竖向钢板在内的砼桥道板横截面；在中间墩两侧的高负弯矩区段，所述砼桥道板通过竖向钢板由连接螺栓Ⅰ竖向限位连接于钢梁的上翼板，所述连接螺栓Ⅰ与竖向钢板或/和钢梁的上翼板之间具有纵向余量，使得砼桥道板与钢梁之间具有相对的可纵向伸缩变形；在除中间墩两侧的高负弯矩区段以外的跨中区段，所述砼桥道板通过竖向钢板焊接固定于钢梁的上翼板。

进一步，在从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述砼桥道板的竖向钢板与钢梁的上翼板之间通过高强的连接螺栓Ⅱ紧固固定连接。

进一步，在可纵向伸缩变形连接区段以及从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述竖向钢板带有横向向外延伸的下翼缘形成L形结构，所述砼桥道板与钢梁的上翼板之间通过下翼缘由连接螺栓Ⅰ竖向限位连接；在从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述砼桥道板的竖向钢板通过下翼缘与钢梁的上翼板之间由高强的连接螺栓Ⅱ紧固固定连接。

进一步，所述竖向钢板的下翼缘或/和钢梁的上翼板与连接螺栓Ⅰ配合的螺栓孔为纵向的条形孔，使得连接螺栓Ⅰ与竖向钢板的下翼缘或/和钢梁的上翼板之间具有纵向余量。

进一步，所述竖向钢板通过剪力钉预埋固定于砼桥道板的纵向肋板的竖向侧面。

进一步，在从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述连接螺栓Ⅱ沿纵向布置至少两个。

本发明的有益效果是：本发明的释放桥道板拉应力的钢-砼组合连续梁桥构造，在连续梁桥中间墩上方的桥道板设置横向贯穿断缝并允许局部区段有相对钢梁的自由伸缩，将高负弯矩所产生的拉应力由钢-砼组合梁的混凝土桥道板进行卸载转移至钢梁，避免混凝土桥道板受拉，优化整个钢-砼组合梁的受力状态，能够发挥钢材以及混凝土的性能优势；在砼桥道板与钢梁从固定至可纵向伸缩变形的过渡局部区段，通过设置紧固连接螺栓能够有效缓解桥道板与钢梁从固定至分离的交界连接局部区的应力集中和疲劳问题；对高负弯矩区段通过设置竖向限位连接螺栓和条形孔，桥道板的竖向荷载直接传递给钢梁，既满足了桥道板相对钢梁纵向的自由伸缩，又确保桥道板不致产生异常竖向变形，极大简化了桥道板构造及施工工艺，提高桥梁整体的受力性能，从而延长其使用周期，并能明显降低其建设成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1A处放大图；

图3为图1B-B向剖面示意图；

图4为图1C-C向剖面示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1A处放大图，图3为图1B-B向剖面示意图，图4为图1C-C向剖面示意图，如图所示：本实施例的释放桥道板拉应力的钢-砼组合连续梁桥，包括钢梁2和固定于钢梁2上的砼桥道板1，所述砼桥道板1在对应于连续梁桥的中间墩3上方设置横向贯穿断缝11，并使砼桥道板1与钢梁2之间在该横向贯穿断缝11两侧(沿桥梁的纵向两侧)局部区段具有相对的可纵向伸缩变形，即在该区段砼桥道板1与钢梁2之间在纵向上在一定范围内可以滑移，将高负弯矩所产生的拉应力由钢-砼组合梁的混凝土桥道板进行卸载转移至钢梁，避免混凝土桥道板受拉，优化整个钢-砼组合梁的受力状态，能够发挥钢材以及混凝土的性能优势；中间墩指的是桥梁除了边跨桥墩以外的处于中间区段的桥墩，中间墩上的梁段为负弯矩区段；预制好的砼桥道板1后期就位于钢梁2并连接，在砼桥道板与中间墩对应的位置开横向贯穿断缝，使得中间墩墩顶的高负弯矩区段的砼桥道板不承受拉力，并将拉力直接转移至钢梁，从分发挥钢材承受拉力的这一优势，保证整个桥梁的受力状态。贯穿槽应该贯穿整个砼桥道板的横向截面，包括砼桥道板为了固定于钢梁而设置的钢板，该钢板可以位于砼桥道板最底部，也可以位于砼桥道板的腹板的两侧。

本实施例中，所述砼桥道板1为下部带纵向肋板12的板式结构，横截面呈T形；所述砼桥道板1的纵向肋板12两侧分别通过固定设置有竖向钢板8，如图所示，纵向肋板12的两个横向侧面均设置有竖向钢板，属于对称结构，为连接于钢梁而设置，在此不再赘述；所述横向贯穿断缝11位于连续梁桥的中间墩3的上方且贯穿包括竖向钢板8在内的砼桥道板1横截面；在中间墩3两侧的高负弯矩区段，所述砼桥道板1通过竖向钢板8由连接螺栓Ⅰ6竖向限位连接于钢梁2的上翼板21，即所述钢梁2为工字梁，所述砼桥道板1位于工字梁2的上翼板21上表面，所述连接螺栓Ⅰ6与竖向钢板或/和钢梁2的上翼板21之间具有纵向余量，使得砼桥道板与钢梁之间具有相对的可纵向伸缩变形；在除中间墩3两侧的高负弯矩区段以外的跨中区段，所述砼桥道板1通过竖向钢板8焊接固定于钢梁2的上翼板21。

所述竖向钢板8一般通过剪力钉或者其他剪力键预埋实现固定，所述横向贯穿断缝11位于高负弯矩区段，高负弯矩区段位于负弯矩区段a中，属于负弯矩区段受负弯矩作用较大的局部区段，高负弯矩区段指的是混凝土收到该负弯矩所产成的拉应力的作用可能会开裂，而负弯矩区段中除了高负弯矩区段的其余区段，混凝土桥道板在承受负弯矩所产生的拉力时不至于开裂，工程实践中可根据不同桥梁进行检测获得；高负弯矩区段混凝土构造承受拉力大且最为集中，在此开横向贯穿断缝利于从源头上消除砼桥道板拉力；在高负弯矩区段以外的跨中区段，包括除了高负弯矩区段以外的负弯矩区段和正弯矩区段b，所述砼桥道板1通过竖向钢板8固定于钢梁1(一般采用焊接的固定方式)；当然，在连接螺栓Ⅰ6将砼桥道板1和钢梁2之间竖向限位连接，连接方向上(上下)不应存在松动；本结构在承受负弯矩过程中，由于砼桥道板1具有横向贯穿断缝11，钢梁2在承受转移来的负弯矩时会发生变形，则会与砼桥道板1之间产生纵向的相对位移，具有纵向余量的连接螺栓Ⅰ6适应该纵向位移，以保证受力状态的明确，进一步利于发挥材料承力优势。

本实施例中，在(砼桥道板1和钢梁2之间)从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述砼桥道板的竖向钢板与钢梁的上翼板之间通过高强的连接螺栓Ⅱ紧固固定连接。对于前述连接螺栓Ⅰ的连接方式，利于较好的转移拉力，而在除了高负弯矩区段以外的跨中区段(包括除了高负弯矩区段以外的负弯矩区段和正弯矩区段a)由于砼桥道板1与钢梁2之间的连接构造利于该区段所产生的拉力和压力，则在该区段则是焊接固定连接(一般采用将砼桥道板通过底部的剪力钢板直接焊接在钢梁上)，因此，有可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段则发生突变，易于产生应力集中和疲劳，这种突变不利于桥梁的整体受力状态的优化；连接螺栓Ⅱ7紧固固定连接指的是连接螺栓Ⅱ并不存在各个方向的余量，直接通过紧固连接；由于连接螺栓Ⅱ7的连接强度一般小于焊接，但是由于没有活动余量，则形成强度高于连接螺栓Ⅰ6的固定连接；由可产生纵向滑移到连接螺栓Ⅱ紧固固定再到焊接结构，强度平缓的变化，利于整个桥梁的承力过渡，避免突变导致的应力集中和疲劳形成的破坏。

本实施例中，在可纵向伸缩变形连接区段(在中间墩两侧的高负弯矩区段)以及从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述竖向钢板8带有横向向外延伸的下翼缘5形成L形结构，所述砼桥道板1与钢梁2的上翼板21之间通过下翼缘5由连接螺栓Ⅰ6竖向限位连接；在从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述砼桥道板的竖向钢板通过下翼缘5与钢梁的上翼板21之间由高强的连接螺栓Ⅱ7紧固固定连接；如图所示，下翼缘5在负弯矩区段a与剪力钢板8可一体成型，也可通过后期的焊接形成；下翼缘5与剪力钢板8之间呈90°角，类似于角钢结构。

本实施例中，所述竖向钢板的下翼缘5或/和钢梁2的上翼板21与连接螺栓Ⅰ6配合的螺栓孔为纵向的条形孔均为条形孔，本实施例中，下翼缘5与连接螺栓Ⅰ6配合的螺栓孔51为条形孔，而钢梁2的螺栓孔可不为条形孔，易于现场预制加工。使得连接螺栓Ⅰ与竖向钢板的下翼缘或/和钢梁的上翼板之间具有纵向余量。

本实施例中，所述竖向钢板8通过剪力钉预埋固定于砼桥道板1的纵向肋板11的竖向侧面，左右两的侧面均设置，在此不再赘述。

本实施例中，在从可纵向伸缩变形连接区段过渡到焊接固定区段的局部区段，所述连接螺栓Ⅱ沿纵向布置至少两个；进一步缓解正负弯矩过渡区间的突变，减小弯矩所产生的拉压力突变，保证良好的受力状态；连接螺栓Ⅱ一般采用高强度螺栓，以保证连接强度；实际使用时，连接螺栓Ⅰ6沿纵向布置多个；当然，也可在跨中区域(正弯矩区段b)靠近负弯矩区段a的局部区域通过连接螺栓Ⅱ紧固固定，也可实现本发明的目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。