CN106948258B - 一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置及其构建方法，所述的性能调节装置设于构成桥梁主体的主梁大悬臂混凝土翼缘的端部，其包括混凝土压条和预应力系统，所述混凝土压条安装在主梁大悬臂混凝土翼缘的端部上，所述的预应力系统安装在混凝土压条内，并用于为混凝土压条和翼缘端部提供压力。与现有技术相比，本发明改变了结构设计的传统模式，改善了大悬臂混凝土翼缘的工作状态，保证了结构的安全性、耐久性，支持了结构的轻型化设计。

Description

一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置及其构建 方法

技术领域

本发明涉及桥梁主梁的结构构造，尤其是涉及一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置及其构建方法。

背景技术

目前，采用结构化的观点、工业化的模式，在规模化、系列化的水平上，实施少土、无土、高效、低价工程的建设，正成为我国绿色公路建设的发展方向。

其中，桥梁主梁结构的轻型化技术是推动桥梁工业化建造的重要部分。经过多年探索，少腹板、大悬臂混凝土翼缘主梁得到长足发展，取得良好建造效果。

但由于计算模型和结构构造上存在不足，少腹板、大悬臂混凝土翼缘主梁在进一步减小构造厚度上进入技术瓶颈：梁体剪力滞效应、横向负弯矩影响使得大悬臂翼缘的构造厚度和受力安全均处于控制设计和令人担忧的状态。对这一状态的处理一般采用强化构造设计的方法。而对其做根本性的改变，至今在国内外未见其他公开报导。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置以及带有性能调节装置的桥梁主梁。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置，设于构成桥梁主体的主梁大悬臂混凝土翼缘的端部，所述的性能调节装置包括混凝土压条和预应力系统，所述混凝土压条安装在主梁大悬臂混凝土翼缘的端部上，所述的预应力系统安装在混凝土压条内，并用于为混凝土压条和翼缘端部提供压力。

优选的，所述的预应力系统包括设于混凝土压条内的预应力管道、张拉在预应力管道内的预应力钢束、锚固张拉后的预应力钢束于混凝土压条两端的预应力锚具，以及浇筑于混凝土压条端部的封锚混凝土。

更优选的，所述的预应力锚具包括锚板和锚座。

更优选的，张拉并锚固后的预应力钢束满足其对混凝土压条的两端存在压力。

更优选的，所述的预应力系统还包括压注于预应力管道内的管道内压浆。

用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置的构建方法，包括以下步骤：

(a)混凝土压条浇筑前，预埋混凝土压条与主梁大悬臂混凝土翼缘的连接钢筋、预应力管道，以及预应力锚具的锚座；

(b)浇筑混凝土压条，在预应力管道内穿设张拉预应力钢束，再以预应力锚具的锚板将张拉后预应力钢束锚固在混凝土压条的两端；

(c)压注管道内压浆，并浇筑混凝土压条端部的封锚混凝土，即完成所述性能调节装置的构建。

优选的，步骤(b)中：浇筑的混凝土压条达到设计强度的90％及以上才开始后续预应力钢束的张拉。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)混凝土压条中预应力系统的设置，可以保证为翼缘端部提供压力，消除剪力滞引起的翼缘端部压力不足，受拉开裂现象，同时，其还能保证混凝土压条与翼端联合工作，扩大翼缘横向承载范围，解决负弯矩引起的翼缘根部受拉开裂问题。

(2)本发明的性能调节装置创造了一种桥梁新型结构构造，改变了结构设计的传统模式，改善了大悬臂混凝土翼缘的工作状态，保证了结构的安全性、耐久性，支持了混凝土结构的轻型化设计。

附图说明

图1为本发明的性能调节装置的安装位置示意图；

图2为本发明的性能调节装置的结构示意图；

图3为本发明的预应力系统的结构示意图；

图4为本发明的预应力系统消除截面剪力滞的作用示意图，其中，A为无调节装置时主梁正截面上缘预应力产生的压应力分布，B为调节装置对主梁正截面上缘产生的附加压应力分布，C为主梁正截面上缘其他作用产生的最大拉应力分布；

图5为本发明的预应力系统扩大荷载扩散角的作用示意图，其中，D为无调节装置时主梁翼缘顺桥向截面上缘等代最大均匀应力范围，E为有调节装置时主梁翼缘顺桥向截面上缘等代最大均匀应力范围，F为无调节装置时主梁翼缘上荷载顺桥向均匀扩散角，G为有调节装置时主梁翼缘上荷载顺桥向均匀扩散角。

图中，1-钢板组合梁，2-主梁大悬臂混凝土翼缘，3-性能调节装置，4-混凝土压条，5-预应力系统，6-预应力管道，7-预应力钢束，8-预应力锚具，9-管道内压浆，10-封锚混凝土，11-锚座，12-锚板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

跨径35m钢板组合连续梁桥采用全宽16.25m、双主梁钢板组合梁1。3.9m大悬臂混凝土翼缘2受梁体剪力滞、横向负弯矩影响，存在受力拉开裂问题。

参见图1和图2，设计于大悬臂混凝土翼缘2端部设置性能调节装置3，形成对翼缘的支持。性能调节装置3由混凝土压条4和内部的预应力系统5组成。

参见图3，预应力系统5包括预应力管道6、预应力钢束7、预应力锚具8、管道内压浆9、封锚混凝土10。预应力锚具8包括锚座11、锚板12。

参见图3，混凝土压条4浇筑前，预埋混凝土压条4与主梁大悬臂混凝土翼缘2的连接钢筋、混凝土压条4内的预应力管道6、混凝土压条4端部的预应力锚具8的锚座11；混凝土压条4浇筑并达到设计强度的90％后，于预应力管道6内穿设、张拉预应力钢束7；预应力钢束7张拉后，以预应力锚具8的锚板12锚固预应力钢束7并将预应力钢束7内的拉力转化为锚具8对混凝土压条4由两端向中间的压力，进而通过混凝土压条4与主梁大悬臂混凝土翼缘2的连接形成对翼缘端部同方向的压力。随后压注管道内压浆9、浇筑混凝土压条4端部的封锚混凝土10，形成对预应力系统5的保护。

参见图4，图中，A为无调节装置时主梁正截面上缘预应力产生的压应力分布，B为调节装置对主梁正截面上缘产生的附加压应力分布，C为主梁正截面上缘其他作用产生的最大拉应力分布，分析可知，混凝土压条4内部的预应力系统5为主梁大悬臂混凝土翼缘2端部上缘提供了约5Mpa的压力，消除了“剪力滞引起的翼缘端部上缘原预应力产生的压力仅约4MPa，不足以抵消其他作用产生的最大7MPa的拉应力，翼缘受拉开裂”的问题。

参见图5，混凝土压条4内部的预应力系统5同时为混凝土压条4提供压力，保证其不开裂，与主梁大悬臂混凝土翼缘2联合工作，改变了混凝土压条4仅用作护栏底座，允许开裂，不参与钢板组合梁1受力的传统设计模式。由此，主梁大悬臂混凝土翼缘2端部刚度提高，顺桥向截面上缘等代最大均匀应力首先在荷载作用处数值降低，范围加长，进而在远处产生同样效应，应力范围由无调节装置时主梁翼缘顺桥向截面上缘等代最大均匀应力范围D转化为有调节装置时主梁翼缘顺桥向截面上缘等代最大均匀应力范围E。以作用点为基点，主梁大悬臂混凝土翼缘2上荷载顺桥向向根部的均匀扩散角由无调节装置时主梁翼缘上荷载顺桥向均匀扩散角F转化为有调节装置时主梁翼缘上荷载顺桥向均匀扩散角G，即扩散角由传统的约45°加大了约15°，扩大了翼缘横向承载范围，解决了负弯矩引起的翼缘根部受拉开裂问题。

另外，通过实验对比发现，翼缘性能调节装置3改善了3.9m大悬臂混凝土翼缘的工作状态，翼缘根部厚度由传统的大于50cm减少至40cm，结构安全、耐久，轻巧。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置，设于构成桥梁主体的主梁大悬臂混凝土翼缘(2)的端部，其特征在于，所述的性能调节装置(3)包括混凝土压条(4)和预应力系统(5)，所述混凝土压条(4)安装在主梁大悬臂混凝土翼缘的端部上，所述的预应力系统(5)安装在混凝土压条(4)内，并用于为混凝土压条(4)和翼缘端部提供压力；

所述的预应力系统(5)包括设于混凝土压条(4)内的预应力管道(6)、张拉在预应力管道(6)内的预应力钢束(7)、锚固张拉后的预应力钢束(7)于混凝土压条(4)两端的预应力锚具(8)，以及浇筑于混凝土压条(4)端部的封锚混凝土(10)；

张拉并锚固后的预应力钢束(7)满足其对混凝土压条(4)的两端存在压力；

所述的预应力系统(5)还包括压注于预应力管道(6)内的管道内压浆(9)。

2.根据权利要求1所述的一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置，其特征在于，所述的预应力锚具(8)包括锚板(12)和锚座(11)。

3.如权利要求1或2所述的用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)混凝土压条(4)浇筑前，预埋混凝土压条(4)与主梁大悬臂混凝土翼缘的连接钢筋、预应力管道(6)，以及预应力锚具(8)的锚座(11)；

(b)浇筑混凝土压条(4)，在预应力管道(6)内穿设张拉预应力钢束(7)，再以预应力锚具(8)的锚板(12)将张拉后预应力钢束(7)锚固在混凝土压条(4)的两端；

(c)压注管道内压浆(9)，并浇筑混凝土压条(4)端部的封锚混凝土(10)，即完成所述性能调节装置的构建。

4.根据权利要求3所述的一种用于主梁大悬臂混凝土翼缘的性能调节装置的构建方法，其特征在于，步骤(b)中：浇筑的混凝土压条(4)达到设计强度的90％及以上才开始后续预应力钢束(7)的张拉。