桥面板纵向不等强钢-混凝土组合结构桥梁及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于连续组合梁桥或组合刚构桥的新型桥梁结构形式，属于桥梁工程技术领域。
【背景技术】
[0002]当桥梁跨度较大时，采用连续梁桥或刚构桥方案可显著降低竖向荷载作用下的弯矩峰值，减小桥梁的材料用量，提高综合经济性。对于连续组合梁桥或组合刚构桥，中间支座或墩柱处的组合梁处于负弯矩区，上部混凝土桥面板处于受拉状态，因而存在较高的开裂风险。而混凝土板开裂后的组合梁不仅刚度降低，且长期使用性能和耐久性问题也十分突出。为改善连续组合梁桥或组合刚构桥负弯矩区混凝土板的抗裂性能，目前在设计和施工中已开发出多种负弯矩区抗裂措施，如调整桥面混凝土板的浇筑顺序、施加纵向预应力、采用抗拔不抗剪连接件等。
[0003]超尚性能混凝土由活性粉末混凝土和钢纤维组成，是一种具有超尚强度、超尚韦刃性和高耐久性的水泥基复合材料。在负弯矩区铺设超高性能混凝土，可有效提高桥梁负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性能，改善负弯矩区桥面系的受力性能，提高桥梁整体刚度及其长期使用性能和耐久性能，从而可以充分发挥钢与混凝土之间的组合优势。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种受力合理、抗裂性能好、耐久性高、施工方便的桥面板纵向不等强组合结构桥梁体系，通过综合利用钢、普通混凝土和超高性能混凝土的各自特点，从而获得理想的受力性能、施工性能和综合经济指标。
[0005]本发明的一种桥面板纵向不等强钢-混凝土组合结构桥梁，由超高性能混凝土、普通混凝土和钢梁构成，其特征在于:在桥梁负弯矩区为超高性能混凝土桥面板，在桥梁正弯矩区为普通混凝土桥面板；所述钢梁包括上翼缘、腹板和底板。
[0006]在所述钢梁上翼缘上焊接抗剪连接件。
[0007]在所述负弯矩区的超高性能混凝土和/或正弯矩区的普通混凝土内布设钢筋。
[0008]所述的超高性能混凝土内布设钢纤维。
[0009]本发明的一种桥面板纵向不等强钢-混凝土组合结构桥梁的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0010](I)安装桥面钢结构；
[0011 ] (2)在钢梁上翼缘上焊接抗剪连接件；
[0012](3)在桥面负弯矩区浇筑超高性能混凝土 ；
[0013](4)在桥面正弯矩区浇筑普通混凝土。
[0014]I
[0015]所述桥面钢结构采用工字钢截面主梁或箱型截面主梁。
[0016]所述步骤(3)和/或步骤(4)前，配置受力钢筋和构造钢筋。
[0017]所述的超高性能混凝土内配置一定数量的钢纤维。
[0018]本发明相对于现有技术具有以下突出优势:①在桥面负弯矩区铺设超高性能混凝土，可有效提高负弯矩区桥面板在各种荷载工况作用下的抗裂性能，解决困扰组合结构桥梁体系发展的负弯矩区抗裂设计难题，改善桥梁结构的长期使用性能和耐久性能；②可充分发挥负弯矩区混凝土板和钢梁之间的组合作用，利用抗剪连接件将钢梁和混凝土板连接形成整体，有效提高桥面系的强度和刚度，降低桥面系的用钢量；③仅在负弯矩区段局部采用超高性能混凝土，总体造价较低，经济性能较好。
【附图说明】
[0019]图1为钢-混凝土连续梁桥中组合梁不同区域采用不同类型混凝土的示意图。
[0020]图2为钢-混凝土刚构桥中组合梁不同区域采用不同类型混凝土的示意图。
[0021]图3为负弯矩区采用抗剪连接件连接钢梁和超高性能混凝土的横断面图。
[0022]图4为正弯矩区采用抗剪连接件连接钢梁和普通混凝土的横断面图。
[0023]图中:1 一超尚性能混凝土 ；2 —普通混凝土 ；3 —钢梁上翼缘；4 一钢梁腹板；5 —钢梁底板；6 —栓钉抗剪连接件；7 —钢筋；8 —刚构桥墩柱。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。
[0025]本发明所提供的桥面板纵向不等强组合结构桥梁，包括超高性能混凝土 1、普通混凝土 2和钢梁(由上翼缘3、腹板4和底板5)，如图1和图2所示。
[0026]为保证钢梁与混凝土板形成组合作用，可在钢梁上翼缘3上方焊接具有抗剪及抗拔作用的连接件，连接件可采用栓钉6，如图3所示。
[0027]还可根据工程需要，在超高性能混凝土 I和普通混凝土 2内配置一定数量的受力钢筋和构造钢筋7，如图3和图4所示，在超高性能混凝土 I内配置一定数量的钢纤维(图中未示出)。
[0028]本发明的施工工序为:
[0029](I)安装桥面钢结构(可采用工字钢截面主梁或箱型截面主梁)；
[0030](2)在钢梁上翼缘3上焊接抗剪连接件6 ;
[0031](3)在桥面负弯矩区浇筑超高性能混凝土 I ;
[0032](4)在桥面正弯矩区浇筑普通混凝土 2。
[0033]根据工程需要，还可在桥面负弯矩区浇筑超高性能混凝土 I和/或在桥面正弯矩区浇筑普通混凝土 2前，铺设受力钢筋和构造钢筋7。
[0034]根据工程需要，还可在超高性能混凝土内配置一定数量的钢纤维。
【主权项】
1.一种桥面板纵向不等强钢-混凝土组合结构桥梁，由超高性能混凝土、普通混凝土和钢梁构成，其特征在于:在桥梁负弯矩区为超高性能混凝土桥面板，在桥梁正弯矩区为普通混凝土桥面板；所述钢梁包括上翼缘、腹板和底板。
2.按照权利要求1所述的桥面板纵向不等强组合结构桥梁，其特征在于:在钢梁上翼缘上焊接抗剪连接件。
3.按照权利要求1所述的桥面板纵向不等强组合结构桥梁，其特征在于:在负弯矩区的超高性能混凝土和/或正弯矩区的普通混凝土内布设钢筋。
4.按照权利要求1所述的桥面板纵向不等强组合结构桥梁，其特征在于:所述的超高性能混凝土内布设钢纤维。
5.根据权利要求1-4中任一项的所述的组合结构桥梁的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:(1)安装桥面钢结构；(2)在钢梁上翼缘上焊接抗剪连接件；(3)在桥面负弯矩区浇筑超高性能混凝土；(4)在桥面正弯矩区浇筑普通混凝土。
6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述桥面钢结构采用工字钢截面主梁或箱型截面主梁。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)和/或步骤(4)前，配置受力钢筋和构造钢筋。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述的超高性能混凝土内配置一定数量的钢纤维。
【专利摘要】本发明涉及一种桥面板纵向不等强钢-混凝土组合结构桥梁及其施工方法，属于一种应用于连续组合梁桥或组合刚构桥中的新型桥梁结构体系。本发明由超高性能混凝土、普通混凝土和钢梁构成，本发明通过抗剪连接件和上部混凝土板连接形成整体共同工作，从而提高桥梁的强度和刚度，降低桥梁整体用钢量。本发明综合了普通组合桥面系和超高性能混凝土的各自优势，具有强度刚度大、抗裂性能好、耐久性好且易于施工等优点，在连续梁桥和刚构桥等存在负弯矩区的组合结构桥梁中具有广阔的应用前景。
【IPC分类】E01D19-00, E01D19-12, E01D101-26
【公开号】CN104831627
【申请号】CN201510083643
【发明人】聂建国, 樊健生, 刘诚, 潘文豪
【申请人】清华大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年2月16日