CN114703738A - 一种超高性能混凝土钢混结合段 - Google Patents

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秦凯强
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Abstract

本发明提供了一种超高性能混凝土钢混结合段，包括：钢梁过渡段和结合梁；钢梁过渡段包括：上过渡段和下过渡段；结合梁包括：上钢格室、中钢格室和下钢格室；上钢格室、中钢格室和下钢格室中均填充有超高性能混凝土；中钢格室的顶部与上钢格室的底部连接，底部与下钢格室的顶部连接；中钢格室的后端与混凝土梁连接；前端设置有垫板；中钢格室中还设置有至少一个抗剪腹板；每个抗剪腹板均包括：两块钢板以及填充在两块钢板之间的超高性能混凝土；上钢格室和下钢格室的后端均与混凝土梁连接；上钢格室和下钢格室的前端均设置有倾斜承压板。通过本发明可以有效地提高承载能力、加快施工效率。

Description

一种超高性能混凝土钢混结合段
技术领域
本申请涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及一种超高性能混凝土钢混结合段。
背景技术
单一的混凝土梁或者钢梁都会在边跨墩顶产生较大负反力，为了充分发挥混凝土材料的压重作用和钢材跨越能力大的优势，便产生了混合梁结构。混合梁结构即在中孔大跨全部或部分采用钢主梁，而在两侧采用预应力混凝土主梁的结构。
钢砼混合结构通常通过在钢与混凝土这两种不同材料的连接处设置连接件，以保证这两种不同材料共同工作。因此，作为钢混混合结构的连接件，其主要功能是使混合结构的内力在此传递合理，平顺过度，以及使钢与混凝土这两种不同材料结构连接牢靠，不能发生剥离脱落等破坏，保证结构安全性以及良好的使用性能，有利于日后结合段的养护维修。
钢混结合段在梁桥中的应用主要是在主梁上，由于主梁的弯剪受力特点，使得钢混结合段的设计变得明确。受弯剪作用的钢混结合段，混凝土过渡段存在开裂风险，且钢混滑移可能性很大，所以设计的目的应该是确保钢混连接，刚度过渡平缓，并使得设计传力明确。实际上，根据梁段弯剪受力特点，就可以根据弯矩和剪力的传递进行构造设计，使得传力路径符合设想的方向。
钢混结合段的基本目的是保证钢材与混凝土的紧密连接，使得梁体的刚度实现平缓过渡，不产生较显著的应力集中问题。本质上，截面上各种受力形式都可以转化为钢材与混凝土的拉力和压力，但在同一个截面上的不同受力部位，传力特点及构造方式也有所差别。
钢混结合段是混合梁桥的重要部位，因为混合梁使用了钢和混凝土这两种完全不同的材料，使主梁的内力在钢混结合段上的传递不连续，所以该部位是结构上的薄弱环节。目前，结合段主要包括承压型、传剪型、承压-传剪型三种结合部构造形式。但是，传统结合段填充的混凝土材料均为普通混凝土。采用普通混凝土钢混结合段的钢混混合梁桥，承载能力低，格式空间小，施工不方便，自重大，无法整体吊装，施工效率受限。
另外，现有技术中的超高性能混凝土结合段对构造优化不够，与普通混凝土结合段构造几乎没有区别，无法发挥高性能混凝土材料优势。而且，现有技术中的结合段无法实现装配式施工，严重制约现场施工效率。此外，现有技术的结合段没有针对传递剪力进行特殊设计，结合段基本传递轴压力，缺乏针对性构造。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种超高性能混凝土钢混结合段，从而可以有效地提高承载能力。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种超高性能混凝土钢混结合段，该超高性能混凝土钢混结合段包括：钢梁过渡段和结合梁；
所述钢梁过渡段的前端与钢箱梁连接，所述钢梁过渡段的后端与所述结合梁的前端连接；所述结合梁的后端与混凝土梁连接；
所述钢梁过渡段包括：上过渡段和下过渡段；
所述上过渡段包括：上T形加劲肋和上U形加劲肋；所述上U形加劲肋与所述钢箱梁的顶板连接；所述上T形加劲肋的前端与所述上U形加劲肋连接；
所述下过渡段包括：下T形加劲肋和下U形加劲肋；所述下U形加劲肋的顶板与所述钢箱梁的底板连接；所述下T形加劲肋的前端与所述下U形加劲肋连接；
所述结合梁包括：上钢格室、中钢格室和下钢格室；
所述上钢格室、中钢格室和下钢格室中均填充有超高性能混凝土；
所述中钢格室的顶部与上钢格室的底部连接，所述中钢格室的底部与下钢格室的顶部连接；所述中钢格室的后端与混凝土梁连接；所述中钢格室的前端设置有垫板；所述中钢格室中还设置有至少一个抗剪腹板；每个抗剪腹板均包括：两块沿桥面的延伸方向延伸的钢板以及填充在两块钢板之间的超高性能混凝土；所述抗剪腹板的延伸方向与桥面的延伸方向相同，所述抗剪腹板的顶部与中钢格室的顶部连接，所述抗剪腹板的底部与中钢格室的底部连接；
所述上钢格室和下钢格室的后端均与混凝土梁连接；所述上钢格室和下钢格室的前端均设置有倾斜承压板；
所述上钢格室的倾斜承压板的后端与所述上T形加劲肋的顶板连接，前端与所述上U形加劲肋的顶板以及上钢格室底板连接；
所述下钢格室的倾斜承压板的后端与所述下T形加劲肋的顶板连接，前端与所述下U形加劲肋的底板以及下钢格室顶板连接。
较佳的，所述中钢格室中设置有多个抗剪腹板，相邻两个抗剪腹板的间距大于2米。
较佳的，中钢格室中的抗剪腹板的数量与混凝土梁侧的内纵隔板数量对应。
较佳的，所述上钢格室和下钢格室的顶板和底板上均设置有多道水平开孔加劲肋。
较佳的，所述倾斜承压板的前端还设置有外伸钢板。
较佳的，所述上钢格室和下钢格室中均设置有多个横向穿孔筋。
较佳的，所述上钢格室和下钢格室中均设置有多个PBL剪力键。
较佳的，所述上钢格室和下钢格室的顶部和底部均设置有多个剪力钉。
较佳的，所述中钢格室的后端还设置有多个剪力钉。
较佳的，所述中钢格室中还设置有多个PBL剪力键。
如上可见，在本发明中的超高性能混凝土钢混结合段中，由于在结合梁中设置了上钢格室、中钢格室和下钢格室，并在上钢格室、中钢格室和下钢格室中均填充了超高性能混凝土，而且还在中钢格室中设置了一个或多个抗剪腹板，将中钢格室切分为多个小格室，同时还可以扩大各个小格室的宽度(即图1中垂直于纸面方向上的宽度)，增大小格室的空间，改变中钢格室的构造，充分使小格室内填充的超高性能混凝土材料受力，从而可以有效地发挥超高性能混凝土的材料优势，提高承载能力、加快施工效率。另外，由于上钢格室和下钢格室的前端均设置有倾斜承压板，因此可以更充分地将来自钢箱梁侧的荷载直接传递到上钢格室的顶板和下钢格室的底板上；而且中钢格室的前端还设置有垫板，可以通过该垫板传递来自钢梁部分的荷载，从而可以使得荷载分布更加均匀。
附图说明
图1为本发明实施例中的超高性能混凝土钢混结合段的结构示意图一。
图2为本发明实施例中的超高性能混凝土钢混结合段的结构示意图二。
图3为本发明实施例中的超高性能混凝土钢混结合段的截面示意图。
具体实施方式
为使本发明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例，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中的超高性能混凝土钢混结合段的结构示意图。如图1所示，本发明中的超高性能混凝土钢混结合段包括：钢梁过渡段11和结合梁12；
所述钢梁过渡段11的前端与钢箱梁20连接，所述钢梁过渡段11的后端与所述结合梁12的前端连接；所述结合梁12的后端与混凝土梁30连接；
所述钢梁过渡段11包括：上过渡段和下过渡段；
所述上过渡段包括：上T形加劲肋111和上U形加劲肋112；所述上U形加劲肋112与所述钢箱梁20的顶板连接；所述上T形加劲肋111的前端与所述上U形加劲肋112连接；
所述下过渡段包括：下T形加劲肋113和下U形加劲肋114；所述下U形加劲肋114与所述钢箱梁20的底板连接；所述下T形加劲肋113的前端与所述下U形加劲肋114连接；
所述结合梁12包括：上钢格室21、中钢格室22和下钢格室23；
所述上钢格室21、中钢格室22和下钢格室23中均填充有超高性能混凝土(UHPC，Ultra-High Performance Concrete)；
所述中钢格室22的顶部与上钢格室21的底部连接，所述中钢格室22的底部与下钢格室23的顶部连接；所述中钢格室22的后端与混凝土梁30连接；所述中钢格室22的前端设置有垫板24；所述中钢格室22中还设置有至少一个抗剪腹板25；每个抗剪腹板25均包括：两块沿桥面的延伸方向延伸的钢板以及填充在两块钢板之间的超高性能混凝土；所述抗剪腹板25的延伸方向与桥面的延伸方向相同，所述抗剪腹板25的顶部与中钢格室22的顶部连接，所述抗剪腹板的底部25与中钢格室22的底部连接；
所述上钢格室21和下钢格室23的后端均与混凝土梁30连接；所述上钢格室21和下钢格室23的前端均设置有倾斜承压板26；
所述上钢格室21的倾斜承压板的后端与所述上T形加劲肋111的顶板连接，前端与所述上U形加劲肋112的顶板以及上钢格室底板连接；
所述下钢格室23的倾斜承压板的后端与所述下T形加劲肋113的顶板连接，前端与所述下U形加劲肋114的底板以及下钢格室顶板连接。
在本发明的技术方案中，在结合段的结合梁中设置了上钢格室、中钢格室和下钢格室，并在上钢格室、中钢格室和下钢格室中均填充了超高性能混凝土，而且还在中钢格室中设置了一个或多个抗剪腹板，将中钢格室切分为多个小格室，同时还可以扩大各个小格室的宽度(即图1中垂直于纸面方向上的宽度，或者图3中的水平方向上的宽度)，增大小格室的空间，改变中钢格室的构造，充分使小格室内填充的超高性能混凝土材料受力，从而可以有效地发挥超高性能混凝土的材料优势，提高承载能力。另外，由于上钢格室和下钢格室的前端均设置有倾斜承压板，因此可以更充分地将来自钢箱梁侧的荷载直接传递到上钢格室的顶板和下钢格室的底板上；而且，中钢格室的前端还设置有垫板，可以通过该垫板传递来自钢梁部分的荷载，从而可以使得荷载分布更加均匀。
另外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述中钢格室中设置有多个抗剪腹板，相邻两个抗剪腹板的间距大于2米，从而可以方便现场穿孔钢筋施工，而且还可以增大小格室的空间。
另外，可以根据实际应用场景的需要，预先设置中钢格室中的抗剪腹板的数量，使得抗剪腹板的数量与混凝土梁侧的内纵隔板数量对应，从而可以有效地保证该超高性能混凝土钢混结合段的剪力传递效率。
另外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述上钢格室和下钢格室的顶板和底板上均设置有多道水平开孔加劲肋31，从而可以分散荷载传递，增加可以通过端部传递压力的区域。
另外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述倾斜承压板的前端还设置有外伸钢板41。该外伸钢板可以通过螺栓与钢梁过渡段连接，从而便于现场整体吊装施工，保证施工质量。
另外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述上钢格室和下钢格室中均设置有多个横向穿孔筋32，从而可以充分地将钢梁侧的荷载以连接件受剪的形式均匀分散到混凝土中。
另外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述上钢格室和下钢格室中均设置有多个PBL剪力键33，从而可以将钢材和混凝土这两种不用性质的材料连接成受力整体，发挥各自的优点，改善结构的力学性能。
另外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述上钢格室和下钢格室的顶部和底部均设置有多个剪力钉34，从而可以增大格室顶、底板与混凝土界面的传剪能力，使得荷载可以更好地传递。
另外，作为示例，如图2所示，在本发明的一个具体实施例中，所述中钢格室的后端还可以设置有多个剪力钉42，从而可以增强承压板与中格室中的混凝土之间的相互作用，防止界面脱开。
另外，作为示例，如图2所示，在本发明的一个具体实施例中，所述中钢格室中还可以设置有多个PBL剪力键43，从而可以将钢材和混凝土这两种不用性质的材料连接成受力整体，发挥各自的优点，改善结构的力学性能。
综上所述，在本发明的技术方案中，由于在上述超高性能混凝土钢混结合段中的结合梁中设置了上钢格室、中钢格室和下钢格室，并在上钢格室、中钢格室和下钢格室中均填充了超高性能混凝土，而且还在中钢格室中设置了一个或多个抗剪腹板，将中钢格室切分为多个小格室，同时还可以扩大各个小格室的宽度(即图1中垂直于纸面方向上的宽度)，增大小格室的空间，改变中钢格室的构造，充分使小格室内填充的超高性能混凝土材料受力，从而可以有效地发挥超高性能混凝土的材料优势，提高承载能力、加快施工效率。另外，由于上钢格室和下钢格室的前端均设置有倾斜承压板，因此可以更充分地将来自钢箱梁侧的荷载直接传递到上钢格室的顶板和下钢格室的底板上；而且中钢格室的前端还设置有垫板，可以通过该垫板传递来自钢梁部分的荷载，从而可以使得荷载分布更加均匀。
所以，本发明中的上述超高性能混凝土钢混结合段可以有效地提高承载能力，增大格室空间，简化施工，降低自重，实现整体吊装，实现装配式施工，可以有效通过结合段进行剪力传递。而且，本发明中的上述超高性能混凝土钢混结合段还具有构造简化、施工方便、受力性能好的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于，该超高性能混凝土钢混结合段包括：钢梁过渡段和结合梁；
所述钢梁过渡段的前端与钢箱梁连接，所述钢梁过渡段的后端与所述结合梁的前端连接；所述结合梁的后端与混凝土梁连接；
所述钢梁过渡段包括：上过渡段和下过渡段；
所述上过渡段包括：上T形加劲肋和上U形加劲肋；所述上U形加劲肋与所述钢箱梁的顶板连接；所述上T形加劲肋的前端与所述上U形加劲肋连接；
所述下过渡段包括：下T形加劲肋和下U形加劲肋；所述下U形加劲肋的顶板与所述钢箱梁的底板连接；所述下T形加劲肋的前端与所述下U形加劲肋连接；
所述结合梁包括：上钢格室、中钢格室和下钢格室；
所述上钢格室、中钢格室和下钢格室中均填充有超高性能混凝土；
所述中钢格室的顶部与上钢格室的底部连接，所述中钢格室的底部与下钢格室的顶部连接；所述中钢格室的后端与混凝土梁连接；所述中钢格室的前端设置有垫板；所述中钢格室中还设置有至少一个抗剪腹板；每个抗剪腹板均包括：两块沿桥面的延伸方向延伸的钢板以及填充在两块钢板之间的超高性能混凝土；所述抗剪腹板的延伸方向与桥面的延伸方向相同，所述抗剪腹板的顶部与中钢格室的顶部连接，所述抗剪腹板的底部与中钢格室的底部连接；
所述上钢格室和下钢格室的后端均与混凝土梁连接；所述上钢格室和下钢格室的前端均设置有倾斜承压板；
所述上钢格室的倾斜承压板的后端与所述上T形加劲肋的顶板连接，前端与所述上U形加劲肋的顶板以及上钢格室底板连接；
所述下钢格室的倾斜承压板的后端与所述下T形加劲肋的顶板连接，前端与所述下U形加劲肋的底板以及下钢格室顶板连接。
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述中钢格室中设置有多个抗剪腹板，相邻两个抗剪腹板的间距大于2米。
3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
中钢格室中的抗剪腹板的数量与混凝土梁侧的内纵隔板数量对应。
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述上钢格室和下钢格室的顶板和底板上均设置有多道水平开孔加劲肋。
5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述倾斜承压板的前端还设置有外伸钢板。
6.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述上钢格室和下钢格室中均设置有多个横向穿孔筋。
7.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述上钢格室和下钢格室中均设置有多个PBL剪力键。
8.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述上钢格室和下钢格室的顶部和底部均设置有多个剪力钉。
9.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述中钢格室的后端还设置有多个剪力钉。
10.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢混结合段，其特征在于：
所述中钢格室中还设置有多个PBL剪力键。
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