CN209428931U - 轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轻质钢‑粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，包括多个节段，每个节段包括：钢箱梁，包括底板、多个钢箱梁腹板及多个钢箱梁横隔板；粗骨料活性粉末混凝土桥面板，包括多块预制桥面板、纵向湿接缝和横向湿接缝；多个T型预埋钢板，设置在预制桥面板的底面，其腹板与钢箱梁横隔板连接，所述T型预埋钢板顶面焊有剪力连接件，剪力连接件预埋入预制桥面板内，使T型预埋钢板与预制桥面板形成整体。本实用新型能改善钢混组合梁受力性能，增大其适用跨径与适用范围，提高桥梁工程建造速度和工艺质量，在不降低混凝土桥面板力学性能同时，克服传统钢混组合梁自重大、桥面板易开裂等问题。

Description

轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构

技术领域

本实用新型涉及土木工程领域，具体涉及一种轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构。

背景技术

正交异形板钢箱梁由于自重轻、承载能力高、施工方便等优点，在大跨径桥梁结构得到广泛的应用。但是，由于正交异性桥面板本身柔度较大，在车辆荷载反复作用下，纵肋、横肋以及桥面板相互连接的焊缝处，容易发生疲劳开裂。此外，其桥面铺装受力复杂，病害较多。

相比于正交异形板钢箱梁，常规钢混组合梁能从根本上解决其疲劳开裂问题，提高结构刚度，具有一定的优势。常规钢混组合梁的混凝土桥面板的板厚一般为26cm～30cm，较厚的桥面板使得钢混组合梁结构自重较大，自重引起的斜拉索索力、塔柱轴力比重加大，为克服自重，必须加大索塔尺寸及斜拉索规格，从而影响了其经济性以及朝更大跨度桥梁应用的可能性。另一方面，由于普通混凝土抗拉强度低、收缩徐变效应明显，导致混凝土桥面板在温度、收缩徐变和车辆荷载反复作用下，混凝土桥面板出现开裂现象，影响桥梁结构的安全性和耐久性。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，包括多个节段，每个节段包括：钢箱梁，包括底板、多个钢箱梁腹板及多个钢箱梁横隔板；粗骨料活性粉末混凝土桥面板，包括多块预制桥面板、纵向湿接缝和横向湿接缝；多个T型预埋钢板，设置在预制桥面板的底面，其腹板与钢箱梁横隔板连接，所述T型预埋钢板顶面焊有剪力连接件，剪力连接件预埋入预制桥面板内，使T型预埋钢板与预制桥面板形成整体。

在一些实施例中，所述T型预埋钢板的腹板与钢箱梁横隔板采用对接焊连接。

在一些实施例中，两相邻预制桥面板间的横向湿接缝设置在两道横隔板中间，车轮局部荷载下承受正弯矩。

在一些实施例中，两相邻预制桥面板间的横向湿接缝底面预埋有带剪力连接件的平钢板，作为两相邻预制桥面板间横向湿接缝的模板，与混凝土构成钢-混组合桥面板。

在一些实施例中，纵向湿接缝分别设置在两侧硬路肩和中央分隔带区域，预制桥面板左右两侧设有燕尾形槽口，浇筑纵向湿接缝后，混凝土灌注入槽口内形成剪力键。

在一些实施例中，预制桥面板内设有两层钢筋网，用于承受正负弯矩，所有钢筋端部均设有螺纹套筒，螺纹套筒在预制时埋入，其端部与预制板侧面外表面平齐，纵向湿接缝和横向湿接缝的钢筋通过螺纹套筒与预制板内的钢筋连接。

在一些实施例中，其桥面板材料采用粗骨料活性粉末混凝土，桥面板标准厚度为17cm。

在一些实施例中，所述粗骨料活性粉末混凝土抗压强度达120MPa以上，开裂应力达10MPa以上，弹模达55GPa以上，90d总收缩应变≤300×10^-6。

在一些实施例中，带剪力连接件的所述T型预埋钢板在轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板预制时埋入，形成钢混一体化的预制板单元，预制板单元之间通过纵向湿接缝与横向湿接缝连接，形成整体的组合梁结构。

在一些实施例中，预埋的T型预埋钢板每2.8m～3.2m距离设置一处断缝，减少对预制板存放期收缩的约束。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构至少具有以下有益效果其中之一：

(1)基于粗骨料活性粉末混凝土优越的力学性能，桥面板厚度降低至17cm左右，大幅减轻结构自重，改善结构的整体性能；

(2)由于采用新型组合结构桥面板，在降低了板厚的同时，能够不降低其在组合结构中分配力的比例，具有良好的抗裂能力，可取得较好的全寿命期经济效益；

(3)顶部开口的钢箱梁与轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板组成的整体箱梁结构，具有轻质、高强、抗扭能力强等特点，抗风、抗震性能优越，极大拓宽了钢混组合结构的适用跨径与适用范围；

(4)以T型预埋板与扁平流线型整体钢箱梁横隔板之间焊缝代替湿接缝，组合梁结构中的横向湿接缝数量减少约60％，提高结构整体性能；

(5)以预制板中T型预埋板腹板与钢箱梁横隔板之间对接焊缝代替横向湿接缝，同时将剩余少量的横向湿接缝全部布设在两道横隔板的中间位置，承受正弯矩，并在其受拉底缘埋设钢板，增强受拉侧底缘的抗裂能力，彻底解决横向湿接缝处钢纤维不连续引起的混凝土抗裂能力降低、易开裂的问题；

(6)由于采用工厂化、标准化、智能化、装配化的施工工艺，除桥位对接外的主梁所有制作均在工厂内高质量完成，大大降低现场作业难度，可有效提高工效，缩减工期，提升组合梁建造的工业化水平。

附图说明

图1为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构示意图。

图2为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构的顶部开口的扁平钢箱梁结构形式。

图3为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构的预制板单元结构示意图。

图4为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构的横向湿接缝结构示意图。

【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】

10、钢箱梁

100、底板； 101、钢箱梁横隔板

102、钢箱梁腹板； 103翼缘板

20、轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板

201、预制桥面板； 202、纵向湿接缝

203、横向湿接缝； 204、预制板钢筋；

205、湿接缝钢筋； 206、钢筋螺纹套筒；

207、湿接缝底缘钢板

30、带剪力连接件的T型预埋钢板

301、剪力连接件； 302、钢板断缝。

具体实施方式

本实用新型提供了一种轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，旨在改善钢混组合梁受力性能，增大其适用跨径与适用范围，提高桥梁工程建造速度和工艺质量，在不降低混凝土桥面板力学性能同时，克服传统钢混组合梁自重大、桥面板易开裂等问题。

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由许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；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。

在本实用新型的一个示例性实施例中，提供了一种轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构。图1为轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构示意图。图2为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构的顶部开口的扁平钢箱梁结构形式。如图1、2所示，轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构包括顶部开口的钢箱梁10、轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板20、带剪力连接件的T型预埋钢板30。

具体地，所述轻质组合梁结构是由顶部开口的钢箱梁与轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板组成的整体箱梁结构，具有轻质、高强、抗扭能力强等特点，抗风、抗震性能优越。其中钢箱梁，包括底板、多个钢箱梁腹板102及多个钢箱梁横隔板101，底板100呈折线型，所述钢箱梁腹板102 设置在底板上，与均布在底板上的钢箱梁横隔板101垂直。粗骨料活性粉末混凝土桥面板20包括预制桥面板201、粗骨料活性粉末混凝土纵向湿接缝202和横向湿接缝203。带剪力连接件的T型预埋钢板30在轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板20预制时埋入，形成钢混一体化的预制板单元。一般地，剪力连接件为剪力钉。所述预制板单元与钢箱梁10之间通过T型预埋钢板30与钢箱梁横隔板101之间对接焊缝连接。而预制板单元之间通过纵向湿接缝与少量的横向湿接缝连接，最终形成整体的组合梁结构；钢箱梁腹板102顶面设有窄幅翼缘板103，翼缘板103上表面焊有剪力连接件，箱梁横隔板101顶面无窄幅翼缘板及剪力连接件。

所述预制轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板20厚度一般在17cm左右，粗骨料活性粉末混凝土具有高强度、高弹模、低收缩等特点，其抗压强度可达120MPa以上，开裂应力达到10MPa以上，弹模可达到55GPa 以上，90d总收缩应变≤300×10^-6,与普通混凝土基本一致。由此可保证新型组合结构桥面板在降低板厚的同时，并不降低其在组合结构中分配力的比例，并且具有良好的抗裂能力。

图3为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构的预制板单元结构示意图。所述轻质组合梁结构中，带剪力连接件301的 T型预埋钢板30与轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板20一体化制造形成预制板单元，预制板单元通过T型预埋钢板30与钢箱梁横隔板101之间的焊缝连接成整体，以焊缝代替了横向湿接缝，使得组合梁结构中的横向湿接缝数量减少约60％，大幅提高结构整体性能。

所述轻质组合梁结构中，带T型预埋钢板30的预制板单元需养护和存放一段时间，以完成大部分混凝土收缩，将显著降低混凝土时效对结构的影响。

所述轻质组合梁结构中，预埋的T型预埋钢板30约每2.8m～3.2m距离设置一处钢板断缝302，避免了存放期钢板对预制板收缩的约束。

图4为本实用新型实施例轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构的横向湿接缝结构示意图。所述轻质组合梁结构中，以预制板中T型预埋板30腹板与钢箱梁横隔板101之间对接焊缝代替了大部分横向湿接缝，同时将剩余少量的横向湿接缝全部布设在两道横隔板的中间位置，车轮局部荷载下使其承受正弯矩，其底面预埋有带剪力连接件的平钢板207，与湿接缝混凝土构成了钢-混组合桥面板，增强受拉侧底缘的抗裂能力，彻底解决横向湿接缝处钢纤维不连续引起的粗骨料活性粉末混凝土抗裂能力降低、易开裂的问题。

所述轻质组合梁结构中，预制桥面板201内设有两层钢筋网204，用于承受正负弯矩，所有钢筋端部均设有螺纹套筒206，螺纹套筒在预制时埋入，其端部与预制板单元侧面外表面平齐，纵向湿接缝202和横向湿接缝203的钢筋205通过螺纹套筒与预制板内的钢筋连接。

所述轻质组合梁结构采用工厂化、标准化、智能化、装配化的施工工艺。预制板单元采用标准模具制造，使得混凝土桥面板的精度达到钢结构的精度标准，并采用自动化、智能化的数控布料、插入振捣、平板振捣系统完成浇筑，以减少施工随机因素对桥面板质量的影响；组合结构在工厂内完成钢-混叠合以及湿接缝的浇筑工作，除桥位对接外的主梁所有制作均在工厂内高质量完成，大大降低现场作业难度，可有效提高工效，缩减工期，提升组合梁建造的工业化水平。

综上所述，本实用新型采用新型粗骨料活性粉末混凝土作为桥面板材料，其具有高强度、高弹模、低收缩等特点，不仅可有效提高混凝土桥面板的受力性能，而且可优化桥面板的厚度至17cm左右，使钢混组合梁自重明显降低，进而降低索塔尺寸、斜拉索规格，改善整体结构性能，使钢混组合梁能够适应更大跨径斜拉桥的需求。此外，该轻质组合梁结构可将除桥位对接外的主梁所有制作均在工厂内高质量完成，工厂化程度高，符合建筑工业化的发展方向，有利于环境的可持续发展。

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 (10)

1.一种轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，包括多个节段，每个节段包括：

钢箱梁，包括底板、多个钢箱梁腹板及多个钢箱梁横隔板；

粗骨料活性粉末混凝土桥面板，包括多块预制桥面板、纵向湿接缝和横向湿接缝；

多个T型预埋钢板，设置在预制桥面板的底面，其腹板与钢箱梁横隔板连接，所述T型预埋钢板顶面焊有剪力连接件，剪力连接件预埋入预制桥面板内，使T型预埋钢板与预制桥面板形成整体。

2.根据权利要求1所述轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，所述T型预埋钢板的腹板与钢箱梁横隔板采用对接焊连接。

3.根据权利要求1所述轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，两相邻预制桥面板间的横向湿接缝设置在两道横隔板中间，车轮局部荷载下承受正弯矩。

4.根据权利要求1所述轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，两相邻预制桥面板间的横向湿接缝底面预埋有带剪力连接件的平钢板，作为两相邻预制桥面板间横向湿接缝的模板，与混凝土构成钢-混组合桥面板。

5.根据权利要求1所述轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，纵向湿接缝分别设置在两侧硬路肩和中央分隔带区域，预制桥面板左右两侧设有燕尾形槽口，浇筑纵向湿接缝后，混凝土灌注入槽口内形成剪力键。

6.根据权利要求1所述轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，预制桥面板内设有两层钢筋网，用于承受正负弯矩，所有钢筋端部均设有螺纹套筒，螺纹套筒在预制时埋入，其端部与预制板侧面外表面平齐，纵向湿接缝和横向湿接缝的钢筋通过螺纹套筒与预制板内的钢筋连接。

7.根据权利要求1所述轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，所述粗骨料活性粉末混凝土桥面板标准厚度为17cm。

8.根据权利要求7所述的轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，所述粗骨料活性粉末混凝土抗压强度可达120MPa以上，开裂应力达10MPa以上，弹模达55GPa以上，90d总收缩应变≤300×10^-6。

9.根据权利要求1所述的轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，带剪力连接件的所述T型预埋钢板在轻薄型粗骨料活性粉末混凝土桥面板预制时埋入，形成钢混一体化的预制板单元，预制板单元之间通过纵向湿接缝与横向湿接缝连接，形成整体的组合梁结构。

10.根据权利要求1所述的轻质钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁结构，其特征在于，预埋的T型预埋钢板每2.8m～3.2m距离设置一处断缝，减少对预制板存放期收缩的约束。