一种钢-竹-混凝土组合箱梁及其施工方法

本发明涉及桥梁，具体涉及一种钢-竹-混凝土组合箱梁及其施工方法。

背景技术：

1、现有的波形钢腹板桥梁使用大量钢材与混凝土，建设过程中高能耗(钢、混凝土用量大)、高污染问题十分突出；这些桥梁服役期满后，很难循环利用，成为建筑垃圾，这些问题与我国提出的碳达峰与碳中和目标相违背，不利于土木工程相关行业的可持续发展。开发结构强度与传统波形钢腹板桥梁媲美，且利于建材循环利用符合绿色环保发展的桥梁成为势在必行的趋势。

2、现有的波形钢腹板桥梁存在负弯矩区混凝土底板压应力大、负弯矩区混凝土桥面板容易开裂，稳定性不佳的技术问题；存在自重较大，结构受力复杂且施工周期较长、钢腹板易锈蚀等后期病害多的技术问题。

3、鉴于此，有必要提出一种钢-竹-混凝土组合箱梁以解决或至少缓解上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种钢-竹-混凝土组合箱梁及其施工方法，旨在解决现有的波形钢腹板桥梁中钢、混凝土用量大、服役期满后产生大量建筑垃圾的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种钢-竹-混凝土组合箱梁，包括钢内构框架、竹外构框架以及uhpc混凝土桥面板，竹外构框架包覆钢内构框架设置，竹外构框架与钢内构框架固定连接形成顶部开口的集成竹钢箱梁，集成竹钢箱梁的侧壁沿纵向呈波浪形延伸设置，uhpc混凝土桥面板支承在集成竹钢箱梁的顶部，竹外构框架的横向截面形状呈u形，竹外构框架包括竹底板、波形竹腹板以及预应力筋，两个波形竹腹板相对地设于竹底板的横向两侧，预应力筋沿纵向张紧在竹底板上，钢内构框架的底部支撑在竹底板上，钢内构框架的侧面与竹腹板固定连接。

3、进一步地，竹外构框架包括多个沿纵向拼接的u形竹撑梁，多个u形竹撑梁沿纵向相互拼接并通过预应力筋沿纵向张紧。

4、进一步地，波形竹腹板沿垂直于竹底板的表面方向设置。

5、进一步地，钢内构框架包括钢本体、剪力键以及剪力钉，钢本体的横向截面形状呈u形，钢本体的侧壁沿纵向呈波浪形延伸设置，竹外构框架包覆钢本体设置，剪力键的一端固定设于钢本体上，剪力键的另一端向外延伸并埋设在uhpc混凝土桥面板内，剪力钉的一端固定设于钢本体上，剪力钉的另一端向外延伸并埋设在uhpc混凝土桥面板内。

6、进一步地，钢本体包括钢底板、波纹钢腹板、钢悬臂板、底板加劲肋以及腹板加劲肋，两个波纹钢腹板相对地设于钢底板的横向两侧，钢悬臂板与波纹钢腹板一一对应布设，钢悬臂板靠近波纹钢腹板的上边缘设置，钢悬臂板的第一端与波纹钢腹板固定连接，钢悬臂板的第二端向波纹钢腹板的内侧悬挑设置，波纹钢腹板的上边缘设有剪力键，钢悬臂板的第二端设有剪力键，钢悬臂板的中部设有剪力钉，腹板加劲肋与波纹钢腹板一一对应布设，腹板加劲肋沿纵向布设于波纹钢腹板的内壁面上，底板加劲肋沿纵向布设于钢底板的上表面。

7、进一步地，波纹钢腹板的内陷部位与波形竹腹板的内陷部位对应设置，波纹钢腹板的外凸部位与波形竹腹板的外凸部位对应设置，波纹钢腹板与波形竹腹板胶结和/或通过紧固件连接。

8、进一步地，底板加劲肋为第一u形肋，第一u形肋的开口侧固定设于钢底板上，第一u形肋闭口侧凸出于钢底板的表面设置，多个底板加劲肋沿横向间隔排布，腹板加劲肋为第二u形肋，第二u形肋的开口侧固定设于波纹钢腹板的内壁面上，第二u形肋闭口侧凸出于波纹钢腹板的内壁面设置，多个腹板加劲肋沿竖向间隔排布。

9、进一步地，钢内构框架还包括钢横隔支撑板和钢端面支撑板，钢端面支撑板设于钢本体的端部用于从端部支撑uhpc混凝土桥面板，钢横隔支撑板设于钢本体内，钢横隔支撑板的底部与钢底板和底板加劲肋固定连接，钢横隔支撑板的顶部沿横向向外延伸并伸出至波形竹腹板外。

10、进一步地，钢横隔支撑板包括沿竖向排布的连接板体和外伸板体，连接板体的底部设有连接坡脚，连接坡脚与底板加劲肋焊接，连接坡脚与钢底板通过螺纹连接，连接板体的侧壁面与腹板加劲肋焊接，外伸板体的两端沿横向外扩并穿过波纹钢腹板伸出至波形竹腹板外。

11、本发明还提供一种钢-竹-混凝土组合箱梁的施作方法，用于施作上述的钢-竹-混凝土组合箱梁，包括如下步骤：制作竹外构框架；制作钢内构框架；将钢内构框架安装固定于竹外构框架内，形成集成竹钢箱梁；搭设模板，通过现浇uhpc混凝土在集成竹钢箱梁顶部形成uhpc混凝土桥面板。

12、与现有技术相比，本发明所提供的一种钢-竹-混凝土组合箱梁具有如下的有益效果：

13、本发明所提供的一种钢-竹-混凝土组合箱梁，通过采用集成竹钢箱梁支承uhpc混凝土桥面板，全桥面板通过采用抗拉强度较高的uhpc混凝土，同时采用集成竹钢箱梁替换传统波形钢腹板的(预应力)钢筋混凝土梁底板，有效减少了水泥用量与梁的自重，有效减少组合梁运营期间负弯矩区混凝土桥面板开裂问题，相比传统波形钢腹板梁在经济性和功能性上都有所提高；通过竹外构框架包覆钢内构框架并与之固定连接形成集成竹钢箱梁，采用竹外构框架包覆钢内构框架形式构成集成竹钢箱梁，大大降低了钢材与混凝土的用量，减轻了梁体自重，减少梁承受自重荷载比例，并且减少钢腹板的锈蚀问题。

技术特征：

1.一种钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

4.根据权利要求1或3任一项所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的一种钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

8.根据权利要求5所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，其特征在于，

10.一种钢-竹-混凝土组合箱梁的施作方法，其特征在于，用于施作如权利要求1至9任一项所述的钢-竹-混凝土组合箱梁，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种钢‑竹‑混凝土组合箱梁及其施工方法，包括钢内构框架、竹外构框架以及UHPC混凝土桥面板，竹外构框架包覆钢内构框架设置，竹外构框架与钢内构框架固定连接形成顶部开口的集成竹钢箱梁，集成竹钢箱梁的侧壁沿纵向呈波浪形延伸设置，UHPC混凝土桥面板支承在集成竹钢箱梁的顶部，竹外构框架的横向截面形状呈U形，竹外构框架包括竹底板、波形竹腹板以及预应力筋，两个波形竹腹板相对地设于竹底板的横向两侧，预应力筋沿纵向张紧在竹底板上，钢内构框架的底部支撑在竹底板上，钢内构框架的侧面与竹腹板固定连接。本发明的钢‑竹‑混凝土组合箱梁，减轻了梁体自重，减少梁承受自重荷载比例，并且减少钢腹板的锈蚀。

技术研发人员：秦红禧,周新阳,陈爱军,覃健,秦嗣斌,王达,王皓磊,康欣,杨菡,卢彦丹,唐奡,乔楷然
受保护的技术使用者：中南林业科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15