一种钢-超高性能混凝土连续组合箱梁的制作方法

本实用新型涉及桥梁工程和大跨结构技术领域，特别涉及钢-超高性能混凝土连续组合箱梁。

背景技术：

钢-混凝土组合结构将钢材与混凝土组合在一起共同工作，能充分发挥钢材抗拉性能好和混凝土抗压强度高的材料特性。当多跨梁桥跨度大于 25m 时，连续组合梁是常用的桥梁结构方案之一，采用连续组合梁可以进一步降低截面高度，减轻自重，提高跨越能力。但是，连续组合梁内支点区域承受负弯矩，由于常规混凝土抗拉强度低，混凝土面板在较小荷载下即会开裂，混凝土面板因开裂而退出工作，有害气体、污水等腐蚀性物质通过裂缝进入梁体内，引起钢筋、栓钉、钢梁锈蚀等问题，进而影响桥梁结构的承载能力和耐久性。现有技术一般是在负弯矩区混凝土板中施加预应力以控制裂缝，但钢梁腹板对混凝土桥面板轴向变形有强力约束，加之混凝土收缩、徐变的影响，造成应力重分布，混凝土面板内的预应力损失严重，预应力加载效率偏低。

此外，传统钢-混凝土组合梁的自重较大，限制了其在更大跨径桥梁结构中的应用。

超高性能混凝土（UHPC）是一种高强度、高模量、高延性的超高性能纤维增强水泥复合材料，特别对于超高性能混凝土中的活性粉末混凝土（RPC），是众多超高性能混凝土中应用最多也是最具发展前景的一种新型建筑材料。通常抗压强度不低于100MPa、轴拉强度不低于8MPa，可通过在UHPC内布置钢筋网进一步增强结构的抗拉能力。UHPC还具有相当高的致密性，抗渗系数很高，水分基本不易透过UHPC进入粘结层。如果用UHPC代替普通混凝土结构，通常可以采用较小的板厚，降低结构自重，从而降低工程造价。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种新型的钢-超高性能混凝土连续组合梁结构，该连续组合梁性能优越，能有效克服传统连续组合梁负弯矩区易开裂、自重过大的难题，可取消预应力的配置，提高结构耐久性，并提升组合梁结构的跨越能力。具体技术方案如下。

一种钢-超高性能混凝土连续组合箱梁，其包括：

钢梁，其包括底板、与所述底板两端相连的两个腹板和设置在所述腹板顶部的顶板，所述钢梁的横截面呈U型结构，所述顶板上表面沿着纵向方向间隔焊接有多处栓钉群；以及

预制桥面板，其由超高性能混凝土预制而成，所述预制桥面板的底部设置有纵向加强肋和横向加强肋，所述预制桥面板对应于上述栓钉群设置有多个预留剪力槽；

所述钢梁的顶板上沿着纵向方向设置有两个以上的所述预制桥面板，相邻两个所述预制桥面板之间具有横向的连接缝，所述栓钉群容纳于所述预留剪力槽内，所述横向连接缝和预留剪力槽内浇筑有混凝土。

其中，纵向是指桥梁的纵向方向，横向是指桥梁的横向方向。

进一步地，所述预制桥面板内具有钢筋网，所述钢筋网的纵向钢筋伸出所述预制桥面板的端部进入所述连接缝中。这样提高有利于提高连接缝的强度，防止连接缝出现开裂的情况发生。

进一步地，所述纵向加强肋和横向加强肋与预制桥面板一体成型；这样，设置纵向加强肋和横向加强肋能够保证结构的刚度，减少超高性能混凝土的用量，减轻预制桥面板的重量，降低生产成本。

进一步地，所述底板的上表面设置有沿着纵向方向延伸的底板纵向加劲肋；所述腹板的内表面设置有沿着纵向方向延伸的腹板纵向加劲肋。底板纵向加劲肋和腹板纵向加劲肋的设置能够保证钢梁的稳定性，同时提高钢梁的刚度。

进一步地，所述钢梁的内部沿着纵向方向间隔设置有横向加劲肋板，所述横向加劲肋板同时与所述底板和两个所述腹板固定连接，所述横向加劲肋板为U型板,其开设有供所述底板纵向加劲肋和腹板纵向加劲肋穿过的凹槽。横向加劲肋板的设置能够保证钢梁的横向稳定性，提高钢梁的横向抗变形能力。

进一步地，所述钢梁的内部还设置有加强结构，所述加强结构包括一个节点板和多个横撑板，所述横撑板的一端固定在所述横向加劲肋板上，另一端固定在所述节点板上。这样钢梁的横向稳定性、抗变形能力进一步得到提高。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、超高性能混凝土具有高抗拉强度和高韧性的特点，作为桥面板结构材料，可大幅度提高连续组合梁负弯矩区的抗裂强度和结构的整体刚度，增强桥梁结构的耐久性，减少后期桥梁的维护。

2、桥面板采用具有纵、横向加强肋的薄板结构，能显著减轻结构自重，同时兼顾结构的整体刚度，该桥面板结构自重仅为传统钢-混凝土组合结构的 40%，同时可以减少主梁结构的用钢量，提高了桥梁结构的跨越能力，便于运输和安装。

3、与传统大跨径的钢-混凝土组合结构相比，本实用新型可取消中支点截面的预应力，简化施工，避免相应的病害。

4、桥面板分段预制、分段吊装，仅需现场浇筑连接缝，便于施工保证施工质量，提高施工效率、缩短工期。预制桥面板与钢主梁采用群钉剪力件连接，对位安装后只需现场浇筑预留剪力槽混凝土，方便制作，且能确保二者的有效连接。

综上所述，本连续组合梁性能优越，能有效克服传统连续组合梁负弯矩区易开裂、自重过大的难题，提高结构耐久性，并提升组合梁结构的跨越能力，且施工简单快捷，经济效益显著。

附图说明

图 1 为钢-超高性能混凝土连续组合箱梁的主视结构示意图；图 2 为图 1 所示连续组合箱梁的俯视结构示意图（其中部分区域采用了透视图）；

图3为图2中局部区域的放大图；图4为图 1 中Ⅰ-Ⅰ向剖视结构示意图；图5为图 1 中Ⅱ-Ⅱ向剖视结构示意图；图6为横向加劲肋的示意图。

图中：1-第一预制桥面板、2-第二预制桥面板、3-连接缝、4-底板、5-腹板、6-腹板纵向加劲肋、7-横向加劲肋板、8-支座、9-预留剪力槽、10-栓钉群、11-底板纵向加劲肋、12-横撑板、13-节点板、14-顶板、15-钢梁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1-5，施工时，首先将钢梁15的底板 4 及底板纵向加劲肋 11、腹板 5 及腹板纵向加劲肋 6 分别焊接成一体，然后将上述部件与钢主梁顶板 14 焊接形成钢梁 15，钢梁 15 截面为 U 型开口形状，并在钢主梁 15 内部沿着纵向方向间隔焊接横向加劲肋板 7，横向加劲肋 7同时与底板4和腹板5焊接连接，在横向加劲肋板 7上焊接多个横撑板 12，横撑板 12均与钢节点板 13焊接固定，然后在钢梁顶板14上表面沿着纵向方向间隔焊接栓钉群10，钢梁吊装至指定位置支撑在支座8上；同时支模浇筑预制桥面板，并 90~100℃高温蒸汽养护，预制桥面板达到设计强度后，将第一预制桥面板1和相邻的第二预制桥面板2吊装至钢梁 15 上，预制桥面板的预留剪力槽9与顶板14上的栓钉群 10 位置对应；接下来，对预制桥面板上的预留剪力槽 9的侧壁和预制桥面板端部凿毛，然后支模对预留剪力槽 9 及连接缝 3浇筑混凝土，待90~100℃高温蒸汽养护完成，桥面板达到设计强度后，钢-超高性能混凝土连续组合箱梁结构即可投入运营。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，上文中出现的“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用。本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。