主跨跨中区域采用钢‑轻质混凝土的混合组合梁桥制造技术

本发明专利技术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，该混合组合梁桥可以有一个主跨，也可以有多个主跨，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。利用本发明专利技术，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。

Hybrid composite beam bridge main span across the region by steel lightweight concrete

The invention provides a method of mixing the main span across the area of the steel lightweight concrete composite beam bridge, the hybrid composite beam bridge has a main span, but also can have more than one main span, and each main span comprises a steel lightweight concrete beam, is located in the main span across the region, the the length of the main span length of L L 1/4 to 1/2 L, according to the structural performance, construction performance and economic and other factors to determine; two concrete beams, one end of each concrete beam through a combination of lightweight concrete beam and steel beam consolidation, the other end is arranged on the top of the pier. The invention can effectively reduce the structural weight of the main span of the bridge area, thereby significantly enhancing the spanning capability of the bridge deck and solves the traditional steel material concrete composite beam bridge is not continuous, the problem of poor durability of bridge deck pavement.

【技术实现步骤摘要】
主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥
本专利技术属于桥梁工程和建筑工程
，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。
技术介绍
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。公开内容(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术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)技术方案根据本专利技术的一个方面，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座落在凹槽缝隙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座落在轻质混凝土板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，本专利技术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为本专利技术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为本专利技术实施例钢-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为本专利技术实施例钢-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为本专利技术实施例钢-轻质混凝土梁的凹槽缝隙内浇筑本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，l根据结构受力性能、施工性能和经济性因素综合确定；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；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。

【技术特征摘要】
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，l根据结构受力性能、施工性能和经济性因素综合确定；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；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所述的一种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)座落在凹槽缝隙(10)之内。3.根据权利要求2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，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，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％。4.根据权利要求2-3任一项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，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高，张喜刚，高原，
申请(专利权)人：中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11