CN114525725A - 大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，包括：波形钢腹板段，其由至少一块波形钢腹板组成；内衬混凝土段，其设置在支点附近，与波形钢腹板段连接，包括平钢腹板和浇注在平钢腹板内侧的内衬混凝土，所述内衬混凝土中设置有竖向钢束和纵向钢束。本发明的结构能降低内衬混凝土开裂的可能性，提高组合腹板构造的耐久性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及大跨径波形钢腹板连续梁或连续刚构桥技术领域，具体涉及大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造。
背景技术
波形钢腹板组合箱梁桥，由于其具有结构轻盈、外形美观、受力合理、工程造价经济等优点，因此成为近几年我国公路城市桥梁建设极力推广及应用的新型桥梁结构形式。波形钢腹板组合梁桥一般在支点附近的波形钢腹板设置内衬混凝土，防止支点钢腹板屈曲，同时保证根部内力传递顺畅。在大跨径波形钢腹板连续梁桥中，跨径一般为90~200m，考虑到重量较大，内衬混凝土的设置长度，一般控制钢腹板竖向自由端长度为5~6m，中支点内衬混凝土长度约20~55m不等，跨径越大，其长度越长，相应的重量也越大，为满足桥梁规范要求，保证主梁上缘应力，对于顶板悬浇束配置则越多。为满足钢束配置的要求，承托高度越高，桥梁结构自重越重，中支点附近内衬混凝土受剪力越大，主拉应力也较大，内衬混凝土存在开裂的风险。如能解决内衬混凝土开裂的风险，将对大跨径波形钢腹板桥的推广及向更大跨径迈进起到极其重要的作用。
由于内衬混凝土的开裂与主拉应力水平有关，因此为了降低开裂的可能性，采取降低内衬混凝土的主拉应力水平的措施是必要的。
发明内容
本发明提供了一种大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，能降低内衬混凝土开裂的可能性，提高组合腹板构造的耐久性和稳定性。
一种大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，包括：
波形钢腹板段，其由至少一块波形钢腹板组成；
内衬混凝土段，其设置在支点附近，与波形钢腹板段连接，包括平钢腹板和浇注在平钢腹板内侧的内衬混凝土，所述内衬混凝土中设置有竖向钢束和纵向钢束。
优选的，所述内衬混凝土采用钢纤维混凝土。更优选的，所述钢纤维混凝土中，每立方混凝土中钢纤维含量为20~90kg。
优选的，所述平钢腹板与所述内衬混凝土通过剪力钉连接。
优选的，所述竖向钢束设置在所述剪力钉的外侧。
优选的，所述纵向钢束设置在所述竖向钢束的外侧。
优选的，所述平钢腹板与所述波形钢腹板的波峰位置处连接。
优选的，所述波形钢腹板型号采用1600型、1800型或2000型。
优选的，所述平钢腹板与所述波形钢腹板的板材厚度12~30mm。
施工时，大跨连续刚构桥一般为挂篮悬臂浇筑法施工，先在挂篮上绑扎好顶板、底板及内衬混凝土中的构造钢筋，安装内衬混凝土钢束波纹管后，内衬混凝土与顶板、底板同时浇筑，内衬混凝土浇筑后通过与平钢腹板上的剪力钉紧密连接在一起。待混凝土强度达到规范规定的设计强度和弹性模量后，再张拉悬浇顶板和底板钢束以及内衬混凝土的竖向钢束和纵向钢束。
本发明主要有以下优点：1、确保了波形钢腹板内衬混凝土的存在，在不明显增重情况下，通过竖向钢束和纵向钢束分别施加纵向及竖向预应力，减少支点附近内衬混凝土的主拉应力，从而减少混凝土开裂的可能性。2、本发明进一步通过在内衬混凝土中添加钢纤维混凝土，改善内衬混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，阻碍内衬混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成。3、通过在内衬混凝土段中，设置平钢腹板与波形钢腹板在波形钢腹板波峰处连接，增大钢束的锚固和张拉空间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的A-A截面结构示意图。
图3是波形钢腹板纵向连接的结构示意图。
图中，平钢腹板1，纵向钢束2，悬浇顶板钢束3，竖向钢束张拉端4，顶板5，竖向钢束6，内衬混凝土7，剪力钉8，底板9，竖向钢束锚固端10，平钢腹板与波形钢腹板的连接点11，波形钢腹板12，螺栓13，角焊14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中 ，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
一种大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，结合图1和图2所示，包括波形钢腹板段和内衬混凝土段，其中：波形钢腹板段，其由至少一块波形钢腹板12组成；内衬混凝土段，其设置在支点附近，与波形钢腹板段连接，包括平钢腹板1和浇注在平钢腹板1内侧的内衬混凝土7，内衬混凝土7中设置有竖向钢束6和纵向钢束2。具体设置原则为平钢腹板1竖向自由端（即靠近底板的一端）长度在5~6m左右以上设置内衬混凝土7，长度20~55m，厚约0.6~1.1m。对于内衬混凝土段设置在桥梁支点附近，该附近一般指1倍梁高范围内，有时候是控制钢腹板竖向自由端长度为5~6m左右（即指箱梁顶板5和底板9混凝土面间钢腹板的净竖向长度为5~6m）。具体来说，则是带内衬混凝土7的一段采用平钢腹板1，即直腹板，其余部分采用波形钢腹板12。波形钢腹板12型号可选用1600型、1800型及2000型。平钢腹板1与波形钢腹板12的板材厚度为12~30mm。钢束分纵向钢束2和竖向钢束6，本实施例中，纵向钢束2可选15-14（表示型号为14根直径15.2mm预应力螺纹钢为一束，下同）~15-25，具体型号及束数根据计算进行确定，并满足纵向钢束2张拉空间及局部受力需求。竖向钢束6采用15-3，可以设置有一列，也可以设置多列，单个腹板内，纵向间距布置为0.4~0.6m，横向间距约0.15~0.25m。纵向钢束2的横向和竖向间距一般为0.25~0.30m，具体根据纵向受力需求配置纵向钢束
优选的，内衬混凝土7采用钢纤维混凝土。更优选的，钢纤维混凝土中，每立方混凝土中钢纤维含量为20~90kg，以达到抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能要求。其中，以每立方混凝土中钢纤维含量60kg为最佳，具体根据混凝土配合比试验进行确认。钢纤维应满足和易性、可泵性强等施工便捷性能，同时应满足提高内衬混凝土7的抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度明显的提高，进而达到增大内衬混凝土抗裂性能的功能。优选的，对于含有钢纤维的内衬混凝土7的养护须特别注意，混凝土表面湿润不少于7d，建议用湿的草袋铺在表面或其他养护材料，如遇冬季低温施工时，还需另采取防冻措施，确保养护条件达标。
优选的，平钢腹板1与内衬混凝土7通过剪力钉8连接，本实施例中，剪力钉纵向及竖向间距设置为0.15m，长0.15m，剪力钉的长度15~25cm，通过剪力钉8可增大平钢腹板1与内衬混凝土7的接触面，从而提高连接的稳定性。为保证精度，平钢腹板1及剪力钉8可在工厂进行预焊接。
优选的，竖向钢束6设置在剪力钉8的外侧。纵向钢束2设置在竖向钢束6的外侧。即由平钢腹板1向内侧，先设置剪力钉8，再设置竖向钢束6和纵向钢束2，竖向钢束6和纵向钢束2的施工顺序可根据施工现场的材料自由选择。
优选的，平钢腹板1与波形钢腹板12的波峰位置处连接，如此一来，可以确保内衬混凝土段的纵向钢束2和竖向钢束6的锚固混凝土结合面的受力需求以及张拉作业空间需要，结合图2所示，可显然看到平钢腹板与波形钢腹板的连接点11在波形钢腹板12的波峰位置处。如图3所示，对于平钢腹板1与波形钢腹板12之间、波形钢腹板12之间与波形钢腹板12之间连接，先采用螺栓13临时固定，再施加角焊14连接。螺栓连接前，钢腹板在工厂预留螺栓孔，螺栓孔竖向间距0.5m。角焊缝长度及形式应满足规范构造和受力需求。
优选的，平钢腹板1与波形钢腹板12的板材厚度12~30mm。
具体的，纵向钢束2和竖向钢束6设置时，在满足规范规定穿束及压降要求的同时，采用的预埋在内衬混凝土7中的波纹管应尽可能采用小型号的波纹管，以便减少波纹管与钢筋、剪力钉8间的冲突。
施工时，大跨径连续刚构桥一般为挂篮悬臂浇筑法施工，先在挂篮上绑扎好顶板5、底板9及内衬混凝土7中的构造钢筋，安装内衬混凝土7中的钢束波纹管后，内衬混凝土7与顶板5、底板9同时浇筑，内衬混凝土7浇筑后通过与平钢腹板1上的剪力钉8紧密连接在一起。待混凝土强度达到规范规定的设计强度和弹性模量后，再张拉悬浇顶板钢束3和底板钢束，以及内衬混凝土7的竖向钢束6和纵向钢束2。
优选的，在悬浇施工时，建议在三角挂篮或者菱形挂篮上进行，在模板上绑扎钢筋及吊装平钢腹板1。
优选的，混凝土的龄期、强度、弹模满足后进行钢束施工时，为减少内衬混凝土7中的纵向钢束2和竖向钢束6预应力损失的作用，建议先张拉悬浇顶板钢束3，再张拉纵向钢束2腹板束和竖向钢束6。纵向钢束2长度一般为18~50m，竖向钢束6长度一般为7~10m，因此建议先张拉纵向钢束2，再张拉竖向钢束6。
优选的，为减少预应力损失，竖向钢束6低回缩锚具，采用二次单端张拉工艺，竖向钢束锚固端10位于内衬混凝土7内部，靠近底板9的一端，竖向钢束张拉端4位于顶板5上缘，在悬浇施工时，竖向钢束6一般是最后张拉的。
Claims (9)
1.一种大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于包括：
波形钢腹板段，其由至少一块波形钢腹板组成；
内衬混凝土段，其设置在支点附近，与波形钢腹板段连接，包括平钢腹板和浇注在平钢腹板内侧的内衬混凝土，所述内衬混凝土中设置有竖向钢束和纵向钢束。
2.根据权利要求1所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述内衬混凝土采用钢纤维混凝土。
3.根据权利要求1所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述平钢腹板与所述内衬混凝土通过剪力钉连接。
4.根据权利要求3所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述竖向钢束设置在所述剪力钉的外侧。
5.根据权利要求4所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述纵向钢束设置在所述竖向钢束的外侧。
6.根据权利要求1所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述平钢腹板与所述波形钢腹板的波峰位置处连接。
7.根据权利要求1所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述波形钢腹板型号采用1600型、1800型或2000型。
8.根据权利要求1所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述平钢腹板与所述波形钢腹板的板材厚度12~30mm。
9.根据权利要求2所述的大跨径波形钢腹板连续刚构内衬混凝土组合腹板构造，其特征在于：
所述钢纤维混凝土中，每立方混凝土中钢纤维含量为20~90kg。
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