一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造

摘要

本发明属于桥梁技术领域。一种用于钢‑混组合连续梁桥负弯矩区的构造，包括第一预制体主梁和第二预制体主梁；所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的相对端部形成槽口，从而所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的槽口拼接形成上部为锯齿状边缘的矩形条带、中下部为锯齿状边缘的竖直槽体的T型接缝；所述第一预制体主梁和第二预制体主梁均由钢板焊接而成的梁体组成，所述梁板包括工字钢、桥面板和端隔板，所述工字钢的顶部连接所述桥面板，所述桥面板呈阶梯形，所述工字钢与现浇湿接缝交界处焊有所述端隔板，本发明构造新颖、施工方便、适用性强的钢‑混组合连续梁桥负弯矩区构造，从而防止负弯矩区桥面板混凝土接缝处开裂，提高结构耐久性。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，具体涉及一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造。

背景技术

在交通运输部提出充分利用钢结构桥梁特有的性能优势，实现公路结构转型升级的背景下，钢-混组合结构桥梁的形式在全国各省市被广泛采用，公路建设取得了优化和提升。它具有快速便捷的施工方式、拥有较小的建筑高度和轻盈美观的结构造型，有很大的竞争力。

对于多跨桥梁，采用连续组合梁可以进一步降低梁高，并具有更好的使用性能。但是，在连续组合梁负弯矩区域，混凝土将承受拉力，钢梁将承受压力，结构的极限状态往往由负弯矩区混凝土的开裂和钢梁的屈曲所控制，此种受力情况不论对钢梁还是混凝土都极为不利。目前，施工时大多数采用对混凝土桥面板施加预应力来达到一定的受力要求，但会使负弯矩区域桥面板裂缝较多，耐久性较差，下部钢梁易屈曲失稳，并且施工过程较为繁琐，特别是混凝土桥面板开裂后，将导致组合梁刚度降低，有害液体易于渗入并腐蚀混凝土板内的钢筋、栓钉以及钢梁，降低了桥梁的耐久性，增加了维修养护工作的困难。因此，如何防止负弯矩区混凝土开裂或如何有效地控制负弯矩区混凝土裂缝宽度，是影响连续组合梁桥设计的一个关键问题。针对此种情况，本发明提出一种解决负弯矩区域不利受力状态的结构形式。

超高性能混凝土(UHPC)又称活性粉末混凝土，是一种由水泥、石英砂、石英粉、硅灰、粉煤灰、钢纤维、高效减水剂等细骨料按最大密实理论级配而成的水泥基复合材料，它具有高强度、高韧性、低孔隙率、高耐久性、后期基本无收缩的特点。

因此，本发明需解决现有连续组合梁负弯矩区域受力不合理的问题，提供一种符合负弯矩区域的受力要求，构造简单、施工方便、适用性强的钢-混组合连续梁桥负弯矩区构造。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有的在负弯矩区桥面板施加预应力方法的不足，提供一种构造新颖、施工方便、适用性强的钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，从而防止负弯矩区桥面板混凝土接缝处开裂，提高结构耐久性。

为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为：

一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，包括第一预制体主梁和第二预制体主梁；所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的相对端部形成槽口，从而所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的槽口拼接形成上部为锯齿状边缘的矩形条带、中下部为锯齿状边缘的竖直槽体的T型接缝；

所述第一预制体主梁和第二预制体主梁均由钢板焊接而成的梁体组成，所述梁板包括工字钢、桥面板和端隔板，所述工字钢的顶部连接所述桥面板，所述桥面板呈阶梯形，所述工字钢与现浇湿接缝交界处焊有所述端隔板，所述工字钢具有腹板、顶板和底板，所述腹板垂直连接所述顶板和底板形成工字型的钢材，所述工字钢的腹板具有向T型接缝内延伸的腹板外伸段，腹板外伸段上布置有栓钉，所述工字钢的顶板端部设有向外延伸的顶板外伸段；所述工字钢的底板伸入混凝土横梁，所述工字钢的底板端部设有向外延伸的底板外伸段，且所述工字钢的底板上布置有栓钉，相邻工字钢的底板之间通过钢连接板焊接连接，从而将所述第一预制体主梁和第二预制体主梁通过钢连接板连接。

进一步的，所述第一预制体主梁和第二预制体主梁内均预埋设置有延伸至矩形条带内的纵向钢筋，矩形条带内的纵向钢筋由搭接钢筋连接所述纵向钢筋上还垂直设置有横向钢筋。

进一步的，所述第一预制体主梁的端部和第二预制体主梁的桥面板均预埋设置有用以连接绑扎矩形条带内纵向钢筋的界面钢筋。

进一步的，所述端隔板为弯折形端隔板，所述弯折形端隔板具有沿竖直槽体方向设置的沟槽以及向沟槽两侧延伸的翼板。

进一步的，所述顶板外伸段为多根间隔排布的长直钢条，中间的顶板外伸段上布置有栓钉。

进一步的，所述T型接缝的矩形条带内填充UHPC混凝土形成锯齿状边缘矩形UHPC条带，所述竖直槽体内填充普通混凝土或UHPC混凝土与普通混凝土分层共同填充。

进一步的，所述竖直槽体中，UHPC混凝土层位于普通混凝土层之上。

进一步的，所述矩形条带的纵桥向长度为计算跨径的1/15-1/3，所述竖直槽体的纵桥向长度大于或等于90cm。

进一步的，所述钢连接板布置于两侧工字钢的底板外伸段焊接位置之上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，T型接缝在满足连接部浇筑密实的要求下，当连续梁桥负弯矩区承受轴向拉力时，工字钢的顶板外伸段与接缝中混凝土的粘结力和挤压作用对截面的抗拉能力有很大贡献，将进一步增强截面的抗拉能力，改善负弯矩区的受力性能，从而解决钢-混组合连续梁桥负弯矩区上方桥面板拉力过大、桥面板易开裂的问题。

(2)本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，在预制的桥面板边缘处设置有锯齿状凹槽，锯齿形状及数量可根据实际情况调整，锯齿状凹槽可增大现浇UHPC与预制梁的接触面积，增强交界面处的连接强度，进一步提高接缝处竖向抗剪能力，提高预制装配梁的整体性。

(3)本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，可以提高接缝处抵抗负弯矩的能力，纵向钢筋采用搭接的方式，施工方便、快捷，能够满足快速化预制装配施工的要求。

(4)本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，上部超高性能混凝土(UHPC)桥梁现浇层呈矩形条带，可以提供足够的搭接长度给顶层纵向钢筋，提高搭接的质量，方便施工。

(5)本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，顶部超高性能混凝土(UHPC)层采用的UHPC现浇与普通混凝土相比，可以极大的增强负弯矩区的强度、韧性及耐久性，有效避免裂缝的产生。

(6)本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，可取消墩顶预应力束，施工简单，经济性好，能够避免负弯矩区设置预应力使桥面板产生裂缝以及钢梁屈曲。

(7)本发明中一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，通过调整T型接缝横向长度、槽口长度、腹板外伸段栓钉数量以及底板外伸段上栓钉数量，可方便匹配组合梁负弯矩区所承受弯矩与剪力。

(8)本发明中一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，工字钢与横向接缝交界处弯折形隔板的布置不仅起到加劲抗弯的作用，同时减少了施工时模板的使用，降低了施工难度，简化了施工步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中负弯矩区构造的结构示意图(图中未示出钢筋布置以及湿接缝填充)。

图2为预制体主梁部分结构分解图。

图3为实施例1中负弯矩区构造的结构示意图(图中未示出钢筋布置以及湿接缝未填充)。

图4为图3的平面图。

图5为图3的立面图。

图6为图3中接缝的结构示意图。

图7为端隔板及其上栓钉的结构示意图。

图8为T形接缝内中下部竖直槽体内填充的混凝土示意图。

图9为负弯矩区顶部上层矩形条带内钢筋网布置示意图。

图10为负弯矩区顶部第二层预制桥面板内纵向钢筋与搭接钢筋布置示意图。

图11为负弯矩区顶部第三层预制桥面板内纵向钢筋与搭接钢筋布置示意图。

其中，附图中标记为：1-工字钢；101-底板；102-腹板；103-顶板；1001-底板外伸段；1002-腹板外伸段；1003-顶板外伸段；2-桥面板；3-矩形条带；301-矩形UHPC条带边缘凸起；4-竖直槽体；401-竖直槽体凸起；5-端隔板；6-栓钉；7-钢连接板；8-纵向钢筋；9-搭接钢筋；10-横向钢筋；11-界面钢筋。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，本发明的具体实施例只是为了能更清楚的描述技术方案，而不能作为本发明保护范围的一种限制。

为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是,当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时,它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上,也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。

请参阅图1-图11，一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，包括第一预制体主梁和第二预制体主梁；所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的相对端部形成槽口，从而所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的槽口拼接形成上部为锯齿状边缘的矩形条带3、中下部为锯齿状边缘的竖直槽体4的T型接缝；所述T型接缝的矩形条带3内填充UHPC混凝土形成锯齿状边缘矩形UHPC条带，矩形条带3的相对侧面具有矩形UHPC条带边缘凸起301，所述竖直槽体4内填充普通混凝土或UHPC混凝土与普通混凝土分层共同填充。并且在所述竖直槽体4中，UHPC混凝土层位于普通混凝土层之上。竖直槽体4的相对侧面具有竖直槽体凸起401。

所述第一预制体主梁和第二预制体主梁均由钢板焊接而成的梁体组成，所述梁板包括工字钢1、桥面板2和端隔板5，所述工字钢1的顶部连接所述桥面板2，所述桥面板2呈阶梯形，所述工字钢1与现浇湿接缝交界处焊有所述端隔板5，所述工字钢1具有腹板102、顶板103和底板101，所述腹板102垂直连接所述顶板103和底板101形成工字型的钢材，所述工字钢1的腹板102具有向T型接缝内延伸的腹板外伸段1002，腹板外伸段1002上垂直布置有栓钉6，所述工字钢1的顶板103端部设有向外延伸的顶板外伸段1003；所述顶板外伸段1003为多根间隔排布的长直钢条，中间的顶板外伸段1003上垂直布置有栓钉6。所述工字钢1的底板101伸入混凝土横梁，所述工字钢1的底板101端部设有向外延伸的底板外伸段1001，且所述工字钢1的底板101上垂直布置有栓钉6，相邻工字钢1的底板101之间通过钢连接板7焊接连接，从而将所述第一预制体主梁和第二预制体主梁通过钢连接板7连接；两侧预制钢-混组合梁工字钢1底板101在连续墩处体系转换前焊接并与连接钢板焊接，并且钢连接板7布置于两侧工字钢1的底板外伸段1001焊接位置之上。

本发明的一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，T型接缝在满足连接部浇筑密实的要求下，当连续梁桥负弯矩区承受轴向拉力时，工字钢1的顶板外伸段1003与接缝中混凝土的粘结力和挤压作用对截面的抗拉能力有很大贡献，将进一步增强截面的抗拉能力，改善负弯矩区的受力性能，从而解决钢-混组合连续梁桥负弯矩区上方桥面板2拉力过大、桥面板2易开裂的问题。

所述第一预制体主梁和第二预制体主梁内均预埋设置有延伸至矩形条带3内的纵向钢筋8，矩形条带3内的纵向钢筋8由搭接钢筋9连接，钢筋数量根据具体情况而定。所述纵向钢筋8上还垂直设置有横向钢筋10。所述第一预制体主梁的端部和第二预制体主梁的桥面板2均预埋设置有用以连接绑扎矩形条带3内纵向钢筋8的界面钢筋11，界面钢筋11需勾牢最外侧主筋。

所述端隔板5为弯折形端隔板5，所述弯折形端隔板5具有沿竖直槽体4方向设置的沟槽以及向沟槽两侧延伸的翼板。两侧翼板延伸至竖直槽体4的横桥向边缘。

所述矩形条带3的纵桥向长度为计算跨径的1/15-1/3，所述竖直槽体4的纵桥向长度大于或等于90cm。通过调整T型接缝横向长度、槽口长度、腹板外伸段1002栓钉6数量以及底板外伸段1001上栓钉6数量，可方便匹配组合梁负弯矩区所承受弯矩与剪力。

实施例1：

本发明一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造，预制体钢-混组合梁由下部工字钢1与上部普通混凝土制成的桥面板2通过栓钉6连接件连接，所述负弯矩区构造包括两片预制体钢-混组合梁，所述第一预制体主梁和第二预制体主梁的槽口拼接形成上部为锯齿状边缘的矩形条带3、中下部为锯齿状边缘的竖直槽体4的现浇湿接缝，T型接缝的上部填充的UHPC层纵桥向长度为6m，厚度为0.11m；下部普通混凝土层纵桥向长度为1.2m，高度为1.69m。第一预制体主梁的端部和第二预制体主梁的桥面板2均预埋设置有延伸至T型接缝内的纵向钢筋8，以及用以连接绑扎锯齿状边缘的矩形UHPC条带内纵向钢筋8的界面钢筋11，T型接缝内的纵向钢筋8由搭接钢筋9连接。如图10，矩形条带3内的UHPC层搭接钢筋9为单层且直径为20mm，普通混凝土层搭接钢筋9为双层且直径为25mm；如图11，负弯矩区预制的桥面板2内纵向钢筋8为2层且直径为28mm加上1层直径为20mm，纵向钢筋8间距均为10cm，UHPC层内纵向钢筋8绑扎，普通混凝土层内纵向钢筋8单面焊接。在工字钢1与T型接缝交界处焊有弯折形端隔板5，工字钢1的腹板外伸段1002布置有栓钉6，工字钢1的顶板103端部设有向外延伸的顶板外伸段1003，工字钢1底板101伸入混凝土横梁，其上布置栓钉6。两侧预制钢-混组合梁工字钢1的底板101在连续墩处体系转换前焊接并与钢连接板7焊接。本发明通过在湿接缝上部设置槽口形成锯齿状边缘矩形UHPC条带避免了钢筋布置时发生碰撞打架，便于搭接钢筋9，方便施工，此外上部锯齿状边缘矩形UHPC条带和中下部锯齿状竖直槽体4的组合湿接缝结构形状的设计增强交界面处的连接强度，进一步提高接缝处抵抗负弯矩及剪力的能力，提高预制装配梁的整体性。

本发明中，T型接缝在满足连接部浇筑密实的要求下，当连续梁桥负弯矩区承受轴向拉力时，工字钢1顶板外伸段1003与接缝中混凝土的粘结力和挤压作用对截面的抗拉能力有很大贡献，将进一步增强截面的抗拉能力，改善负弯矩区的受力性能，从而解决钢-混组合连续梁桥负弯矩区上方桥面板2拉力过大、桥面板2易开裂的问题。

本发明中，工字钢1与横向接缝交界处弯折形端隔板5的布置不仅起到加劲抗弯的作用，同时减少了施工时模板的使用，降低了施工难度，简化了施工步骤。

本发明实施例一种用于钢-混组合连续梁桥负弯矩区的构造的施工方法如下：

S1：将预制体钢-混凝土组合梁预制完成，第一预制体主梁和第二预制体主梁的桥面板2均预埋设置有延伸至湿接缝内的纵向钢筋8，并预埋有界面钢筋11以便绑扎矩形UHPC条带中的钢筋；

S2：在施工现场将两个相对设置的钢-混凝土组合梁预制体精确定位，焊接两侧钢结构并利用搭接钢筋9搭接两侧桥面板2预埋设置的纵向钢筋8；

S3：在工字钢1的端部固接弯折形端隔板5，在相应位置焊接栓钉6连接件，搭设用于成型T型接缝的模板；

S4：分批浇筑T形接缝中下部锯齿状竖直槽体4中的普通混凝土与T形接缝上层锯齿状边缘矩形UHPC条带并养护，即完成施工过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。