CN110093848A - 超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造 - Google Patents
超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，将UHPC桥面板与顶板均延伸至混凝土梁的一侧面上，并将UHPC桥面板与顶板均与混凝土梁连接，如此，增加UHPC桥面板以及顶板分别与混凝土梁的接触面积，使得超高性能混凝土组合梁与混凝土梁紧密连接，提高超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造的抗拉强度，从而有利于提高超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造的整体性能。同时，在混凝土梁与顶板之间设置第一承压板，便于钢梁与混凝土梁之间的过渡，有利于力在钢梁与混凝土梁之间顺利传递。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造。
背景技术
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete简称UHPC)，具有较高的抗拉、抗压性能，通常由水泥、硅灰、石英砂、钢纤维等无机材料组成，若应用于桥梁结构中的桥面板上，可改善普通混凝土桥面板因抗拉强度低而容易产生裂缝的问题。
鉴于UHPC桥面板的突出优点，UHPC桥面板与钢梁相结合形成组合截面，即超高性能混凝土组合梁，以代替正交异性钢桥面板钢梁或普通混凝土桥面板组合梁，以解决长期困扰工程界的难题。若桥梁采用混合结构形式，往往需要在位移变化较小的桥墩或桥塔横梁附近设置结合段，为此，急需寻求技术方案以解决超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合的难题。
发明内容
基于此，有必要提供一种超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，能够有效将超高性能混凝土组合梁与混凝土梁紧密结合。
其技术方案如下：
一种超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，包括：超高性能混凝土组合梁，所述超高性能混凝土组合梁包括UHPC桥面板与钢梁，所述钢梁包括顶板，所述UHPC桥面板装设在所述顶板上；混凝土梁，所述顶板与所述UHPC桥面板均延伸至所述混凝土梁上，且所述顶板与所述UHPC桥面板均与所述混凝土梁连接；及第一承压板，所述第一承压板设置在所述混凝土梁与所述钢梁之间，且所述第一承压板与所述顶板连接。
上述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造(以下简称结合段构造)，将UHPC桥面板与顶板均延伸至混凝土梁的一侧面上，并将UHPC桥面板与顶板均与混凝土梁连接，如此，增加UHPC桥面板以及顶板分别与混凝土梁的接触面积，使得超高性能混凝土组合梁与混凝土梁紧密连接，提高结合段构造的抗拉强度，从而有利于结合段构造的整体性能。同时，在混凝土梁与顶板之间设置第一承压板，便于钢梁与混凝土梁之间的过渡，有利于力在钢梁与混凝土梁之间顺利传递。
在其中一个实施例中，所述UHPC桥面板包括等厚段，所述等厚段沿着顺桥向从所述顶板上延伸至所述混凝土梁的一侧面上，且所述等厚段的厚度h0沿着横桥向与顺桥向均保持相等或近似相等。
在其中一个实施例中，所述顶板在超高性能混凝土组合梁侧沿着顺桥向间隔设有多个横向隔板，所述等厚段在所述顶板上的长度大于相邻两个所述横向隔板之间的间距。
在其中一个实施例中，所述等厚段在所述混凝土梁上的延伸长度L0为所述等厚段的厚度h0的5～8倍。
在其中一个实施例中，所述钢梁还包括与所述顶板相对设置的底板，所述底板延伸至所述混凝土梁上，且所述底板与所述混凝土梁连接。
在其中一个实施例中，所述钢梁还包括腹板，所述腹板设置在所述顶板与所述底板之间，且所述腹板沿着顺桥向延伸至所述混凝土梁内。
在其中一个实施例中，所述腹板位于所述混凝土梁内的部分上设有穿入孔。
在其中一个实施例中，超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造还包括第二承压板，所述第二承压板设置在所述混凝土梁与所述钢梁之间，且所述第二承压板与所述底板连接。
在其中一个实施例中，所述第一承压板与所述顶板之间设有第一加劲肋，所述第二承压板与所述底板之间设有第二加劲肋。
在其中一个实施例中，所述混凝土梁内设有第一预应力筋，所述第一预应力筋延伸至所述UHPC桥面板内，并与所述UHPC桥面板连接。
在其中一个实施例中，所述混凝土梁内设有第二预应力筋，所述第二预应力筋延伸至所述第一承压板上，并与所述第一承压板连接。
在其中一个实施例中，所述混凝土梁内设有第三预应力筋，所述第三预应力筋延伸至所述第二承压板上，并与所述第二承压板连接。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造示意图；
图2为图1中的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造沿着A-A方向的剖视图；
图3为图1中的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造沿着B-B方向的剖视图；
图4为本发明一实施例所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造的腹板处结构示意图；
图5为本发明一实施例所述的顶板俯视图；
图6为本发明一实施例所述的底板俯视图；
图7为本发明另一实施例所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造示意图。
附图标记说明：
100、超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，110、超高性能混凝土组合梁，111、UHPC桥面板，1111、等厚段，112、钢梁，1121、顶板，1122、底板，1123、横向隔板，1124、腹板，120、混凝土梁，121、第一预应力筋，122、第二预应力筋，123、第三预应力筋，124、横向预应力筋孔道，130、第一承压板，131、第一加劲肋，132、第一加强件，140、剪力钉，150、第二承压板，151、第二加劲肋，152、第二加强件，153、U型肋，160、剪力通孔，161、管道通孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
在一个实施例中，请参考图1与图7，一种超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造100，包括：超高性能混凝土组合梁110、混凝土梁120及第一承压板130。超高性能混凝土组合梁110包括UHPC桥面板111与钢梁112。钢梁112包括顶板1121。UHPC桥面板111装设在顶板1121上。顶板1121与UHPC桥面板111均延伸至混凝土梁120上，且顶板1121与UHPC桥面板111均与混凝土梁120连接。第一承压板130设置在混凝土梁120与钢梁112之间，且第一承压板130与顶板1121连接。
上述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造100(以下简称结合段构造100)，将UHPC桥面板111与顶板1121均延伸至混凝土梁120的一侧面上，并将UHPC桥面板111与顶板1121均与混凝土梁120连接，如此，增加UHPC桥面板111以及顶板1121分别与混凝土梁120的接触面积，使得超高性能混凝土组合梁110与混凝土梁120紧密连接，提高结合段构造100的抗拉强度，从而有利于提高结合段构造100的整体性能。同时，在混凝土梁120与钢梁112之间设置第一承压板130，便于钢梁112与混凝土梁120之间的过渡，有利于力在钢梁112与混凝土梁120之间顺利传递。其中，UHPC桥面板111为超高性能混凝土结构，超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete简称UHPC)，由水泥、硅灰、石英砂、钢纤维等无机材料组成，能够有效改善桥面因抗拉强度低而容易产生裂缝的问题。同时，钢梁112包括钢箱梁与钢桁梁，钢箱梁可为闭口钢箱梁、双边钢箱梁、工字钢箱梁、钢桁架箱梁或者其他钢箱梁。
具体地，第一承压板130装设在顶板1121上的方式为焊接方式。同时，为了使第一承压板130稳定抵接在混凝土梁120的端部上，本实施例通过多个剪力钉140，将第一承压板130稳定抵接在混凝土梁120的端部上。此时，相邻两个剪力钉140之间的间距为150mm～200mm。此外，本实施例的第一承压板130为厚为40mm～100mm的钢板。
具体地，本实施例顶板1121与UHPC桥面板111的固定方式具体为：顶板1121与UHPC桥面板111通过剪力钉140连接，形成结构整体，即，组合梁桥面板；接着，将形成的组合梁桥面板伸入混凝土梁120内，再通过剪力钉140、普通钢筋及纵向预应力筋连接，形成一个整体。
进一步地，请参考图1与图4，UHPC桥面板111包括等厚段1111。等厚段1111沿着顺桥向从顶板1121上延伸至混凝土梁120的一侧面上，且等厚段1111的厚度h0沿着顺桥向与横桥向均保持相等或近似相等。如此，由于UHPC桥面板111上的等厚段1111厚度均匀一致，因此，有效保证超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造100处受力匀顺，传力更加顺畅。其中，顺桥向为桥梁中轴线方向，为了便于理解顺桥向，以图4为例，顺桥向为图4中S1表示的方向；同时，横桥向为垂直于桥梁中轴线的方向，为了便于理解横桥向，以图5为例，横桥向为图5中S2表示的方向。
更进一步地，顶板1121背向等厚段1111的一侧面上沿着顺桥向间隔设有多个横向隔板1123。等厚段1111在顶板1121上的长度大于相邻两个横向隔板1123之间的间距。如此，使得UHPC桥面板111上的等厚段1111在顶板1121上延伸一段距离，从而有利于结合段构造100处刚度的过渡，传力匀顺。
在一个实施例中，等厚段1111在混凝土梁120上的延伸长度L0为等厚段1111的厚度h0的5～8倍。同样，保证UHPC桥面板111上的等厚段1111在混凝土梁120上具有一定的长度，使得结合段构造100处的受力更加匀顺，传力更加顺畅。具体在本实施例中，等厚段1111的厚度h0为20cm～30cm。同时，本实施例的顶板1121在混凝土梁120的长度等于等厚段1111在混凝土梁120上的延伸长度L0。
在一个实施例中，钢梁112还包括与顶板1121相对设置的底板1122。底板1122延伸至混凝土梁120的另一侧面上，且底板1122与混凝土梁120连接。由此可知，将底板1122延伸至混凝土梁120的侧面上，增加钢梁112与混凝土梁120的接触面积，使得钢梁112与混凝土梁120紧密连接，有利于结合段构造100处受力，增强结构整体性能。具体在本实施例中，底板1122通过剪力钉140固定在混凝土梁120上。此时，剪力钉140之间的间距为150mm～300mm。
进一步地，请参考图1、图2、图3及图4，钢梁112还包括腹板1124，腹板1124设置在顶板1121与底板1122之间，且腹板1124沿着顺桥向延伸至混凝土梁120内。由此可知，腹板1124沿着顺桥向延伸至混凝土梁120的内部，使得超高性能混凝土组合梁110与混凝土梁120连接更加紧密，从而使得结合段构造100的结构强度得到进一步提高。具体在本实施例中，腹板1124通过剪力钉140固定在混凝土梁120上。此时，剪力钉140之间的间距为150mm～300mm。同时，腹板1124伸入混凝土梁120内的长度为2000mm～3000mm。需要说明的是，图2与图3均展示部分结构，均为以对称中心线L为分隔线的结构示意图。
在一个实施例中，腹板1124位于混凝土梁120内的部分上设有穿入孔。如此，在腹板1124上开设穿入孔，以便混凝土梁120中的管道与钢筋穿入。
在一个实施例中，顶板1121上设有混凝土浇筑孔，如此，极大方便混凝土的浇筑。其中，混凝土浇筑孔可为圆孔或者椭圆孔，当混凝土浇筑孔为圆孔时，该混凝土浇筑孔的半径大于或者等于150mm。
在一个实施例中，结合段构造100还包括第二承压板150。第二承压板150设置在混凝土梁120与钢梁112之间，且第二承压板150与底板1122连接。如此，在混凝土梁120与底板1122之间设置第二承压板150，使得超高性能混凝土组合梁110稳定支撑在混凝土梁120上，再与第一承压板130配合，进而有利于提高了桥梁结构的整体性能。
具体地，第二承压板150装设在底板1122上的方式为焊接方式。同时，为了使第二承压板150稳定抵接在混凝土梁120的端部上，本实施例通过多个剪力钉140，将第二承压板150稳定抵接在混凝土梁120的端部上。此时，相邻两个剪力钉140之间的间距为150mm～200mm。此外，本实施例的第二承压板150为厚为40mm～100mm的钢板，且第二承压板150与第一承压板130为一体结构，形成环形钢板。
进一步地，第一承压板130与顶板1121之间设有第一加劲肋131。第二承压板150与底板1122之间设有第二加劲肋151。由此可知，通过第一加劲肋131与第二加劲肋151，使得第一承压板130与顶板1121之间、第二承压板150与底板1122之间的连接更加稳定，使得结合段构造100结构刚度过渡顺畅，从而有利于结合段构造100处力的传递。具体在本实施例中，请参考图1、图5及图6，第一加劲肋131与第二加劲肋151均为多个，多个第一加劲肋131沿着横桥向间隔设置，多个第二加劲肋151沿着横桥向间隔设置。其中，相邻两个第一加劲肋131之间的间距与相邻两个第二加劲肋151之间的间距均为0.8m～1.2m。同时，第一加劲肋131与第二加劲肋151均为T型结构钢板，该T型结构钢板的厚度可为16mm～24mm。此外，第二加劲肋151与底板1122之间设有U型肋153，以保证桥梁整体结构传力顺畅。此外，横桥向为垂直于桥梁中轴线的方向，为了便于理解横桥向，以图5为例，横桥向为图5中S2表示的方向。需要说明的是，图5为以对称中心线L为分隔线的顶板1121部分结构示意图；图6为以对称中心线L为分隔线的底板1122部分结构示意图。
在一个实施例中，顶板1121与第一承压板130之间设有第一加强件132，第一加强件132与第一加劲肋131分别位于第一承压板130的相对两侧，第一加强件132位于混凝土梁120内。同时，底板1122与第二承压板150之间设有第二加强件152，第二加强件152与第二加劲肋151分别位于第二承压板150的相对两侧，第二加强件152位于混凝土梁120内。如此，通过第一加强件132与第二加强件152，使得第一承压板130与钢梁112、超高性能混凝土组合梁110与混凝土梁120紧密连接，从而有利于提高结构段构造100整体性能。具体在本实施例中，第一加强件132通过焊接方式焊接在顶板1121与第一承压板130之间，第二加强件152通过焊接方式焊接在底板1122与第二承压板150之间。同时，第一加强件132与第二加强件152均为矩形钢板，且该矩形钢板的长度为1500mm～2000mm，且厚度为16mm～24mm。
进一步地，第一加强件132与第二加强件152上均设有剪力通孔160，通过在该剪力通孔160设置钢筋，使得第一加强件132与第二加强件152上分别形成PBL(PerfobondLeiste)剪力键，从而使得超高性能混凝土组合梁110与混凝土梁120结合更稳定。具体在本实施例中，第一加强件132与第二加强件152上还设有管道通孔161，如此，通过该管道通孔161，以便混凝土梁120中的横向预应力筋孔道124通过。
在一个实施例中，混凝土梁120内设有第一预应力筋121。第一预应力筋121延伸至UHPC桥面板111内，并与UHPC桥面板111连接。由此可知，通过第一预应力筋121，使得混凝土梁120与UHPC桥面板111之间再次连接，如此，极大提高了结合段构造100的力学性能。具体在本实施例中，第一预应力筋121为预应力钢绞线，预应力钢绞线锚固在混凝土梁120和UHPC桥面板111内。
在一个实施例中，混凝土梁120内设有第二预应力筋122，第二预应力筋122延伸至第一承压板130上，并与第一承压板130连接。同理，通过第二预应力筋122，有利于提高了结合段构造100的力学性能。具体在本实施例中，第二预应力筋122为预应力钢绞线，预应力钢绞线分别锚固在混凝土梁120内和第一承压板130上。
在一个实施例中，混凝土梁120内设有第三预应力筋123，第三预应力筋123延伸至第二承压板150上，并与第二承压板150连接。通过第三预应力筋123，提高结合段构造100的力学性能。具体在本实施例中，第三预应力筋123为预应力钢束。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，包括：
超高性能混凝土组合梁，所述超高性能混凝土组合梁包括UHPC桥面板与钢梁，所述钢梁包括顶板，所述UHPC桥面板装设在所述顶板上；
混凝土梁，所述顶板与所述UHPC桥面板均延伸至所述混凝土梁上，且所述顶板与所述UHPC桥面板均与所述混凝土梁连接；及
第一承压板，所述第一承压板设置在所述混凝土梁与所述钢梁之间，且所述第一承压板与所述顶板连接。
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述UHPC桥面板包括等厚段，所述等厚段沿着顺桥向从所述顶板上延伸至所述混凝土梁的一侧面上，且所述等厚段的厚度h0沿着横桥向与顺桥向均保持相等或近似相等。
3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述顶板在超高性能混凝土组合梁侧沿着顺桥向间隔设有多个横向隔板，所述等厚段在所述顶板上的长度大于相邻两个所述横向隔板之间的间距。
4.根据权利要求2所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述等厚段在所述混凝土梁上的延伸长度L0为所述等厚段的厚度h0的5～8倍。
5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述钢梁还包括与所述顶板相对设置的底板，所述底板延伸至所述混凝土梁上，且所述底板与所述混凝土梁连接。
6.根据权利要求5所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述钢梁还包括腹板，所述腹板设置在所述顶板与所述底板之间，且所述腹板沿着顺桥向延伸至所述混凝土梁内。
7.根据权利要求6所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述腹板位于所述混凝土梁内的部分上设有穿入孔。
8.根据权利要求5所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，还包括第二承压板，所述第二承压板设置在所述混凝土梁与所述钢梁之间，且所述第二承压板与所述底板连接。
9.根据权利要求8所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述第一承压板与所述顶板之间设有第一加劲肋，所述第二承压板与所述底板之间设有第二加劲肋。
10.根据权利要求8或9所述的超高性能混凝土组合梁与混凝土梁结合段构造，其特征在于，所述混凝土梁内设有第一预应力筋，所述第一预应力筋延伸至所述UHPC桥面板内，并与所述UHPC桥面板连接；和/或，所述混凝土梁内设有第二预应力筋，所述第二预应力筋延伸至所述第一承压板上，并与所述第一承压板连接；和/或，所述混凝土梁内设有第三预应力筋，所述第三预应力筋延伸至所述第二承压板上，并与所述第二承压板连接。
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