一种快速施工的轨道桥梁结构及复合连接榫配筋计算方法技术

本发明专利技术提出了一种快速施工的轨道桥梁结构及复合连接榫配筋计算方法，涉及桥梁工程技术领域，纵向为简支体系，由混凝土梁、外部加固原件、钢筋组成,混凝土梁横截面为矩形开槽断面，槽口内放置轨道，所述钢筋包括约束钢筋、横向抗剪箍筋、梁底纵向通长钢，T型型钢、约束钢筋、横向抗剪箍筋共同形成复合连接榫，传递纵向剪力，同时，提出一种复合连接榫的配筋计算方法。本发明专利技术的混凝土梁横截面为矩形开槽断面，槽口内放置轨道，与传统桥梁解决方案相比，可以显著降低总高度，根据计算方法配置钢筋，可有效防止复合连接榫下方出现撬出问题，从而确保主梁的延性和承载性能。确保主梁的延性和承载性能。确保主梁的延性和承载性能。

【技术实现步骤摘要】
一种快速施工的轨道桥梁结构及复合连接榫配筋计算方法


[0001]本专利技术涉及桥梁工程
，尤其涉及一种快速施工的轨道桥梁结构及复合连接榫配筋计算方法。

技术介绍

[0002]近年来，城市交通发展迅速，部分主干道建设时，在空间关系上存在一定的重叠交叉，如何有效运用有限的空间资源，提高施工速度，既保证轨道交通，又能保证城市道路建设是当前面临的重要问题。常用的中小跨径轨道桥梁结构形式为预应力混凝土简支箱梁和简支T梁，这两种形式的桥梁梁高较高，且施工速度相对较慢，在城市空间交叉构造物较多时，由于梁高受限，无法采用。因此迫切需要寻求一种可快速施工的低梁高结构，以适应城市轨道桥梁建造的需要。
[0003]本专利技术提出的一种快速施工的轨道桥梁结构，横截面为一种矩形开槽断面，槽口内设置轨道。每个槽口横截面的顶部和底部组装四个外部加固原件。轨道设置在特定的槽口内，可节省桥梁高度，特别是对于桥梁下方空间受到限制的城市轨道桥梁，应用非常广泛。顶部和底部外部加固元件采用具有回旋线形状的T型型钢，整个截面具有较强的刚度和承载能力。
[0004]混凝土梁和外部加固原件组合截面的配筋非常重要，合理的配筋形式可提供相当大的延性承载能力，从而确保结构安全及避免混凝土层剥落。现有规范提供的纵向剪力计算按照未开裂的分析方法，仅给出横向钢筋总面积，无法准确指导本专利技术提供的创新性的横截面配筋。

技术实现思路

[0005]针对桥梁下方空间受到限制的城市铁路桥梁，本专利技术提供一种快速施工的轨道桥梁结构，针对这种桥梁结构提供复合连接榫处的配筋计算方法，合理配筋，从而确保结构安全耐久。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种快速施工的轨道桥梁结构，纵向为简支体系，跨径为L，L≤20m；由混凝土梁、外部加固原件、钢筋组成；
[0008]所述混凝土梁，横截面为矩形开槽断面，槽口内放置轨道，槽口高度根据轨道高度确定；
[0009]所述外部加固原件设置在混凝土梁上；
[0010]所述钢筋包括约束钢筋、横向抗剪箍筋、梁底纵向通长钢筋，所述T型型钢、约束钢筋、横向抗剪箍筋共同形成复合连接榫，传递纵向剪力。
[0011]本专利技术的进一步技术：所述外部加固原件为钢结构，所述钢结构为轧制H型钢，通过切割工艺形成两片具有回旋线形状的T型型钢，T型型钢嵌入混凝土梁内。
[0012]本专利技术的进一步技术：复合连接榫配筋计算方法，其特征是包括以下步骤：
[0013]步骤1：根据应力应变关系及内力与外力的平衡关系，获得承载能力极限状态下底部截面复合连接榫处开裂阶段T型型钢的拉应力σ
T
，拉应力σ
T
由式(1)计算获得；
[0014][0015]式(1)中：
[0016]M
D
为桥梁弯矩设计值，h为梁高；
[0017]为开裂截面中性轴至截面上缘的距离；
[0018]为开裂截面的换算截面惯性矩；
[0019]步骤2：根据应力应变关系及内力与外力的平衡关系，获得承载能力极限状态下顶部截面复合连接榫处混凝土的压应力σ
C
，压应力σ
C
由式(2)计算获得；
[0020][0021]式(2)中：
[0022]M
D
为桥梁弯矩设计值，为开裂截面中性轴至截面上缘的距离；
[0023]t
t
为顶部截面T型型钢的翼缘厚度；
[0024]为开裂截面的换算截面惯性矩，n0为钢与混凝土弹性模量比；
[0025]步骤3：T型型钢的拉应力σ
T
与T型型钢强度设计值f
d
进行对比，σ
T
<f
d
，则计算通过；
[0026]步骤4：混凝土的压应力σ
C
与混凝土的抗压强度设计f
cd
进行对比，σ
C
<f
cd
，则计算通过；
[0027]步骤5：根据桥梁剪力设计值Q
D
，及内力与外力的平衡关系获得承载能力极限状态下复合连接榫处所需要的单位长度横向钢筋总面积A
S
，以及横向抗剪箍筋面积A
b
和约束钢筋面积A
Sc
，横向钢筋总面积A
S
由式(3)和式(4)计算获得；
[0028]A
S
＝Q
D
×
S/(f
sd
×
Z)
ꢀꢀ
(3)
[0029]Z＝h
‑
C
ut
‑
C
ub
‑
h
D
‑
t
t
‑
t
b
ꢀꢀ
(4)
[0030]式(3)中：
[0031]Q
D
为桥梁剪力设计值，S为纵向间距，通常取1m；
[0032]f
sd
为钢筋的抗拉强度设计值；
[0033]式(4)中：
[0034]h为梁高，C
ub
为底部截面T型型钢底座到回旋形状底部距离；
[0035]C
ut
为顶部截面T型型钢底座到回旋形状底部距离；
[0036]h
D
为回旋形状的高度，h
D
＝0.4e
x
，e
x
为复合连接榫T型型钢底座纵向长度；
[0037]t
t
为顶部截面T型型钢的翼缘厚度；
[0038]t
b
为底部截面T型型钢的翼缘厚度；
[0039]步骤6：基于塑性理论计算纵向剪力，根据开裂前和开裂后截面特性分别计算纵向剪力，选择纵向剪力最大值，单位长度的纵向剪力P
ED
由式(5)和式(6)计算获得，最终选取计算结果最大值作为P
ED
；
[0040][0041][0042]式(5)中：
[0043]Q
D
为桥梁剪力设计值，为未开裂截面的面积矩；
[0044]为未开裂截面的换算截面惯性矩；
[0045]式(6)中：
[0046]为开裂截面的面积矩；为开裂截面的换算截面惯性矩；
[0047]步骤7：基于复合连接榫处的钢筋混凝土和T型型钢的抗剪承载力最小值，获得复合连接榫处单位长度纵向抗剪承载能力P
RD
，P
RD
由式(7)和式(8)计算获得，最终选取计算结果最小值作为P
RD
；
[0048][0049]P
RD
＝0.25
×
e
x
×
f
d
×
t
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速施工的轨道桥梁结构，其特征在于：纵向为简支体系，跨径为L，L≤20m；由混凝土梁、外部加固原件、钢筋组成；所述混凝土梁，横截面为矩形开槽断面，槽口内放置轨道，槽口高度根据轨道高度确定；所述外部加固原件设置在混凝土梁上；所述钢筋包括约束钢筋、横向抗剪箍筋、梁底纵向通长钢筋，所述T型型钢、约束钢筋、横向抗剪箍筋共同形成复合连接榫，传递纵向剪力。2.根据权利要求1中所述的一种快速施工的轨道桥梁结构，其特征在于：所述外部加固原件为钢结构，所述钢结构为轧制H型钢，通过切割工艺形成两片具有回旋线形状的T型型钢，T型型钢嵌入混凝土梁内。3.根据权利要求2中所述的一种快速施工的轨道桥梁结构，其特征在于：所述复合连接榫的配筋计算方法，包括以下步骤：步骤1：根据应力应变关系及内力与外力的平衡关系，获得承载能力极限状态下底部截面复合连接榫处开裂阶段T型型钢的拉应力σ
T
，拉应力σ
T
由式(1)计算获得；式(1)中：M
D
为桥梁弯矩设计值，h为梁高；为开裂截面中性轴至截面上缘的距离；为开裂截面的换算截面惯性矩；步骤2：根据应力应变关系及内力与外力的平衡关系，获得承载能力极限状态下顶部截面复合连接榫处混凝土的压应力σ
C
，压应力σ
C
由式(2)计算获得；式(2)中：M
D
为桥梁弯矩设计值，为开裂截面中性轴至截面上缘的距离；t
t
为顶部截面T型型钢的翼缘厚度；为开裂截面的换算截面惯性矩，n0为钢与混凝土弹性模量比；步骤3：T型型钢的拉应力σ
T
与T型型钢强度设计值f
d
进行对比，σ
T
<f
d
，则计算通过；步骤4：混凝土的压应力σ
C
与混凝土的抗压强度设计f
cd
进行对比，σ
C
<f
cd
，则计算通过；步骤5：根据桥梁剪力设计值Q
D
，及内力与外力的平衡关系获得承载能力极限状态下复合连接榫处所需要的单位长度横向钢筋总面积A
S
，以及横向抗剪箍筋面积A
b
和约束钢筋面积A
Sc
，横向钢筋总面积A
S
由式(3)和式(4)计算获得；A
S
＝Q
D
×
S/(f
sd
×
Z) (3)Z＝h
‑
C
ut
‑
C
ub
‑
h
D
‑
t
t
‑
t
b (4)
式(3)中：Q
D
为桥梁剪力设计值，S为纵向间距，通常取1m；f
sd
为钢筋的抗拉强度设计值；式(4)中：h为梁高，C
ub
为底部截面T型型钢底座到回旋形状底部距离；C
ut
为顶部截面T型型钢底座到回旋形状底部距离；h
D
为回旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，殷亮，谢玉萌，沈国栋，杨大海，杨凯，慈伟主，李剑鸾，周云，
申请(专利权)人：公路交通节能与环保技术及装备交通运输行业研发中心，
类型：发明
国别省市：