CN207537865U

CN207537865U - 主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥

Info

Publication number: CN207537865U
Application number: CN201721271276.9U
Authority: CN
Inventors: 刘高; 张喜刚; 高原
Original assignee: CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center Co Ltd
Current assignee: CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-06-26
Anticipated expiration: 2027-09-29

Abstract

本实用新型提供了一种主跨跨中区域采用钢‑轻质混凝土的混合组合梁桥，该混合组合梁桥具有至少一个主跨，且每个主跨包括：一个钢‑轻质混凝土梁，位于主跨跨中区域，其长度l为主跨长度L的1/4～1/2，l根据结构受力性能、施工性能和经济性等因素综合确定；两个混凝土梁，每个混凝土梁的一端通过结合部梁与钢‑轻质混凝土梁固结，另一端安装在桥墩的顶部。利用本实用新型，可有效降低桥梁主跨跨中区的结构自重，从而显著提升桥梁的跨越能力，并解决了传统钢‑混凝土混合梁桥的桥面材料不连续、桥面铺装耐久性差的难题。

Description

主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥

技术领域

本实用新型属于桥梁工程和建筑工程技术领域，涉及一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥。

背景技术

混凝土梁桥因其刚度大、造价低、后期养护量较小等优点，在工程中应用广泛。但是，混凝土梁自重大，从而导致其跨越能力受到很大限制。钢结构梁桥自重轻，跨越能力大，架设速度快，但是其相比于混凝土梁桥价格偏高，且后期养护工作量大。

传统的混合梁桥，如重庆石板坡长江大桥复线桥，主跨330m的跨中区域采用108m钢梁，其它区域梁为预应力混凝土结构，该结构综合了混凝土梁桥和钢结构梁桥的优点，能够有效降低跨中区段自重，提升结构跨越能力。但是，钢梁和混凝土梁的混合使得桥面材料不连续，给桥面铺装带来了较大的工程难题，严重影响行车舒适性。

因此，亟需开发一种新型的梁桥方案，既能有效降低梁桥跨中区域的自重，又能保证桥面材料和桥面铺装结构的连续，从而对目前梁桥的发展和应用带来积极的影响。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种主跨跨中区域采用钢 -轻质混凝土的混合组合梁桥，可以充分利用轻质混凝土容重低，钢-轻质混凝土组合结构自重小的特点，降低桥梁自重，提升桥梁的跨越能力，同时解决了传统钢结构和混凝土结构混合梁桥面材料不连续、桥面铺装耐久性差的难题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，所述的混合组合梁桥具有至少一个主跨，且每个主跨包括：一个钢-轻质混凝土梁1，位于主跨跨中区域，其长度l为主跨长度L的1/4～1/2，l根据结构受力性能、施工性能和经济性等因素综合确定；两个混凝土梁2，每个混凝土梁2的一端通过结合部梁3与钢-轻质混凝土梁1固结，另一端安装在桥墩4的顶部。

上述方案中，所述的一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，若相邻主跨之间在桥墩4处相互独立，且主跨的混凝土梁2与桥墩 4之间通过支座连接，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁简支梁桥；若相邻主跨之间在桥墩4处连续，即桥墩4顶上的相邻两个混凝土梁2之间固结在一起，且混凝土梁2与桥墩4之间通过支座连接，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续梁桥；若相邻主跨之间在桥墩4处连续，且桥墩4与其顶上的两个混凝土梁2之间固结在一起，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥。

上述方案中，钢-轻质混凝土梁1的下部设置带有多个纵梁6和横梁7 的钢梁9，且每个纵梁6和横梁7的上翼缘板的顶面均焊接多个均匀分布或团簇分布的抗剪连接件8；钢-轻质混凝土梁1的上部设置多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板5，相邻的预制轻质混凝土板5之间设置间隙，纵向间隙的水平净距离为d1，横向间隙的水平净距离为d2；多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板5安放在钢梁9的多个纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上，并在钢梁9的多个纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上围成纵横向呈“井”形分布的凹槽缝隙10，抗剪连接件8设置在凹槽缝隙10之内。

上述方案中，轻质混凝土板5的厚度h为0.25m～0.40m，包括，沿厚度方向布置的1～2层钢筋11，每层的多条钢筋11平行等间距地分布，与轻质混凝土12形成钢筋-轻质混凝土结构。

上述方案中，轻质混凝土12，基于轻质高强配比原理优化颗粒级配和材料选型，即在保证其强度等级的前提下，降低密度、提高弹性模量，轻质混凝土12的强度等级C50～C70、密度1800～2150kg/m³，各组分质量百分比：水泥20％～40％、砂25％～50％、水5～15％、粉煤灰0％～15％、硅粉 0％～5％、轻质高强陶粒15％～30％、缓凝剂0.1％～0.2％、矿物增稠剂1％～3％、减水剂0.2％～1％。

上述方案中，预制轻质混凝土板5与钢梁9的纵梁6或横梁7连接一端的侧向设置“V”型隼口13，并且焊接预埋件14；具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土15浇筑在凹槽缝隙10之内并充分粘结预制轻质混凝土板 5的侧面及侧面上的“V”型隼口13、充分握裹预埋件14和抗剪连接件8，从而将钢梁9、轻质混凝土板5连接为一体，形成整体受力结构，构成钢-轻质混凝土梁1。

上述方案中，钢-轻质混凝土梁1的施工工艺包括：

(I)根据桥梁受力性能和施工性能需求，基于轻质高强配比原理优化颗粒级配和材料选型，确定轻质混凝土12的强度等级、密度，从而确定轻质混凝土12的各组分质量百分比及施工工艺；

(II)根据轻质混凝土板5构造、预制场地和施工性能需求，在预制场地的模板内绑扎钢筋11，浇筑轻质混凝土12，根据结构受力要求和施工架设需求埋设预埋件14，预制轻质混凝土板5，在预制轻质混凝土板5 的周边设置“V”型隼口13，并养护6个月；

(III)根据钢梁9构造、钢结构加工场地和施工性能需求，在钢结构加工场地搭设胎架，在胎架上拼装钢梁9，钢梁9纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上焊接抗剪连接件8；

(IV)在桥位附近的组装场地，轻质混凝土板5、钢梁9运输就位，将轻质混凝土板5安放在钢梁9纵梁6和横梁7上翼缘板顶面的预定位置，轻质混凝土板5之间的预埋件14搭接，焊接预埋件14，将轻质混凝土板 5之间连接起来；抗剪连接件8设置在轻质混凝土板5与钢梁9纵梁6和横梁7上翼缘板顶面围成的纵横向呈“井”形分布的凹槽缝隙10内；

(V)在预制轻质混凝土板5之间的凹槽缝隙10内浇筑具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土15，如掺有膨胀剂的工程水泥基复合材料ECC、活性粉末混凝土UHPC，然后养护3个月左右，具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土15通过充分粘结预制轻质混凝土板5的侧面及侧面上的“V”型隼口13、充分握裹预埋件14和抗剪连接件8，从而将钢梁9、轻质混凝土板5形成整体受力结构——钢-轻质混凝土梁1；具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土15的强度等级不低于轻质混凝土12的强度等级，且极限拉应变≥0.8％，对应的最大裂纹宽度≤0.15mm。

上述方案中，每个主跨还包括两个结合部梁3，设置于每个钢-轻质混凝土梁1与混凝土梁2之间，所述的钢-轻质混凝土梁1与混凝土梁2之间通过结合部梁3实现钢-轻质混凝土梁1与混凝土梁2之间的有效连接及刚度平顺过渡。

上述方案中，混凝土梁2的体内设置普通钢筋和体内预应力；混凝土梁2、结合部梁3和钢-轻质混凝土梁1之间，在纵向设置内力可调控的体外预应力，提升结构的竖向刚度，主动调控混凝土梁2的收缩徐变产生的下挠效应。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥至少具有以下有益效果其中之一：

1由于在桥梁主跨跨中区域采用了钢-轻质混凝土梁，能够有效降低桥梁主跨跨中区的结构自重，从而显著提升桥梁的跨越能力；

2由于跨中区域采用的钢-轻质混凝土的桥面板为轻质混凝土板，从而解决了传统钢-混凝土混合梁桥的桥面材料不连续、桥面铺装耐久性差的难题；

3由于主跨跨中区域采用了钢-轻质混凝土梁，结构自重减轻，施工方便，经济性好。

附图说明

图1为本实用新型实施例主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥连续刚构桥的结构示意图。

图2为本实用新型实施例钢-轻质混凝土梁的凹槽缝隙内浇筑高韧性高强混凝土前的横剖面示意图。

图3为本实用新型实施例钢-轻质混凝土梁的凹槽缝隙内浇筑高韧性高强混凝土后的横剖面示意图。

图4为本实用新型实施例钢-轻质混凝土梁的凹槽缝隙内浇筑高韧性高强混凝土前的俯视图。

图5为本实用新型实施例预制轻质混凝土板的横剖面示意图。

【附图中本实用新型实施例主要部件符号说明】

1、钢-轻质混凝土梁； 2、混凝土梁；

3、结合部梁； 4、桥墩；

5、预制轻质混凝土板； 6、纵梁；

7、横梁； 8、抗剪连接件；

9、钢梁； 10、凹槽缝隙；

11、钢筋； 12、轻质混凝土；

13、“V”型隼口； 14、预埋件；

15、高韧性高强混凝土

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。

图1为本实用新型第一实施例主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥的结构示意图。如图1所示，本实用新型跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥有多个主跨，且每个主跨包括：一个钢-轻质混凝土梁1，位于主跨跨中区域，其长度l为主跨长度L的1/4～ 1/2，l根据结构受力性能、施工性能和经济性等因素综合确定；两个混凝土梁2，每个混凝土梁2的一端通过结合部梁3与钢-轻质混凝土梁1固结，另一端安装在桥墩4的顶部；主跨之间在桥墩4处连续，且桥墩4与其顶上的两个混凝土梁2之间固结在一起，形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥。

以下结合附图2～5分别对本实施例跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥的各个组成部分进行详细描述。

钢-轻质混凝土梁1的上部设置多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板5，相邻的预制轻质混凝土板5之间设置间隙，纵向间隙的水平净距离为d1，横向间隙的水平净距离为d2；钢-轻质混凝土梁1的下部设置带有多个纵梁6和横梁7的钢梁9，且每个纵梁6和横梁7的上翼缘板的顶面均焊接多个均匀分布或团簇分布的抗剪连接件8；多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板5安放在钢梁9的多个纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上，并在钢梁9的多个纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上围成纵横向呈“井”形分布的凹槽缝隙10，抗剪连接件8设置在凹槽缝隙10 之内。

轻质混凝土板5的厚度h为0.25m～0.40m，包括：沿厚度方向布置的 1～2层钢筋11，每层的多条钢筋11平行等间距地分布，与轻质混凝土12 形成钢筋-轻质混凝土结构。

轻质混凝土12，基于轻质高强配比原理优化颗粒级配和材料选型，即在保证其强度等级的前提下，降低密度、提高弹性模量，轻质混凝土12 的强度等级C50～C70、密度1800～2150kg/m³，各组分质量百分比：水泥 20％～40％、砂25％～50％、水5～15％、粉煤灰0％～15％、硅粉0％～5％、轻质高强陶粒15％～30％、缓凝剂0.1％～0.2％、矿物增稠剂1％～3％、减水剂 0.2％～1％。

预制轻质混凝土板5与钢梁9的纵梁6或横梁7连接一端的侧向设置“V”型隼口13，并且焊接预埋件14；具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土15浇筑在凹槽缝隙10之内并充分粘结预制轻质混凝土板5的侧面及侧面上的“V”型隼口13、充分握裹预埋件14和抗剪连接件8，从而将钢梁 9、轻质混凝土板5连接为一体，形成整体受力结构，构成钢-轻质混凝土梁1。

钢-轻质混凝土梁1的施工工艺为：

混合组合梁桥，每个主跨还包括两个结合部梁3，设置于每个钢-轻质混凝土梁1与混凝土梁2之间，所述的钢-轻质混凝土梁1与混凝土梁2 之间通过结合部梁3实现钢-轻质混凝土梁1与混凝土梁2之间的有效连接及刚度平顺过渡。

混凝土梁2的体内设置普通钢筋和体内预应力；混凝土梁2、结合部梁3和钢-轻质混凝土梁1之间，在纵向设置内力可调控的体外预应力，提升结构的竖向刚度，主动调控混凝土梁2的收缩徐变产生的下挠效应。

至此，本实用新型第一实施例跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥介绍完毕。

至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。

除非有所知名为相反之意，本说明书中的数值参数是近似值，能够根据通过本实用新型的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/ 或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，其特征在于，所述的混合组合梁桥具有至少一个主跨，且每个主跨包括：

一个钢-轻质混凝土梁(1)，位于主跨跨中区域，其长度l为主跨长度L的1/4～1/2；

两个混凝土梁(2)，每个混凝土梁(2)的一端通过结合部梁(3)与钢-轻质混凝土梁(1)固结，另一端安装在桥墩(4)的顶部；

所述的混合组合梁桥，若相邻主跨之间在桥墩(4)处相互独立，且主跨的混凝土梁(2)与桥墩(4)之间通过支座连接，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁简支梁桥；若相邻主跨之间在桥墩(4)处连续，即桥墩(4)顶上的相邻两个混凝土梁(2)之间固结在一起，且混凝土梁(2)与桥墩(4)之间通过支座连接，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续梁桥；若相邻主跨之间在桥墩(4)处连续，且桥墩(4)与其顶上的两个混凝土梁(2)之间固结在一起，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥。

2.根据权利要求1所述的主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，其中，

所述钢-轻质混凝土梁(1)包括：

钢梁(9)，设置在钢-轻质混凝土梁(1)的下部，具有多个纵梁(6)和横梁(7)，且每个纵梁(6)和横梁(7)的上翼缘板的顶面均焊接多个均匀分布或团簇分布的抗剪连接件(8)；

多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板(5)，设置在钢-轻质混凝土梁(1)的上部，相邻的预制轻质混凝土板(5)之间设置间隙，纵向间隙的水平净距离为d1，横向间隙的水平净距离为d2；所述多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板(5)安放在钢梁(9)的多个纵梁(6)和横梁(7)上翼缘板的顶面上，并在钢梁(9)的多个纵梁(6)和横梁(7)上翼缘板的顶面上围成纵横向呈“井”形分布的凹槽缝隙(10)，抗剪连接件(8)设置在凹槽缝隙(10)之内。

3.根据权利要求2所述的主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，其中，轻质混凝土板(5)的厚度h为0.25m～0.40m，包括，

沿厚度方向布置的1～2层钢筋(11)，每层的多条钢筋(11)平行等间距地分布，与轻质混凝土(12)形成钢筋-轻质混凝土结构；

轻质混凝土(12)，基于轻质高强配比原理优化颗粒级配和材料选型，即在保证其强度等级的前提下，降低密度、提高弹性模量，轻质混凝土(12)的强度等级C50～C70、密度1800～2150kg/m³。

4.根据权利要求2-3任一项所述的主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，其中，预制轻质混凝土板(5)与钢梁(9)的纵梁(6)或横梁(7)连接一端的侧向设置“V”型隼口(13)，并且焊接预埋件(14)；具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土(15)浇筑在凹槽缝隙(10)之内并充分粘结预制轻质混凝土板(5)的侧面及侧面上的“V”型隼口(13)、充分握裹预埋件(14)和抗剪连接件(8)，从而将钢梁(9)、轻质混凝土板(5)连接为一体，形成整体受力结构，构成钢-轻质混凝土梁(1)。

5.根据权利要求1所述的主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，每个主跨还包括：

两个结合部梁(3)，设置于每个钢-轻质混凝土梁(1)与混凝土梁(2)之间，所述的钢-轻质混凝土梁(1)与混凝土梁(2)之间通过结合部梁(3)实现钢-轻质混凝土梁(1)与混凝土梁(2)之间的有效连接及刚度平顺过渡。

6.根据权利要求1所述的主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，其中，

所述的混凝土梁(2)的体内设置普通钢筋和体内预应力；混凝土梁(2)、结合部梁(3)和钢-轻质混凝土梁(1)之间，在纵向设置内力可调控的体外预应力，提升结构的竖向刚度，主动调控混凝土梁(2)的收缩徐变产生的下挠效应。