[发明专利]圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板连接结构及施工工艺

说明书

技术领域

本发明是一种圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板连接技术，属于桥梁工程中组合梁领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，桥梁需要建造能够跨越江河、海湾和山谷的安全、经济、且美观的大跨度桥梁，此时结构的自重成为制约桥梁结构发展的一个重要因素。相对于普通钢管混凝土结构，钢管轻集料混凝土同样具有承载力高、延性好和施工方便等优点，同时其自重可减轻20％左右。

长期以来，钢和混凝土是桥梁结构的主要材料，这两种材料在物理性能和力学性能上有很大差异。采用钢或混凝土单一材料的桥梁，其结构性能往往受到材料特性在某些方面不足的限制，这两种材料在性能上，既有较大差异，又有很强的互补性。正确合理地利用它们各自的优点避免其缺点，并在设计和施工中得以合理发挥，可使结构更加合理并有效地运作。钢—混凝土组合梁结构就是基于这种思想发展起来的一种新型结构。目前国内外对钢—混凝土组合梁有广泛的研究，主要针对钢梁与混凝土形成的组合梁进行研究，主要采用了栓钉等纵向抗剪连接件作为剪力连接件；对于圆钢管梁，美国内布拉斯加州林肯大学对圆钢管主梁进行了研究，其在结构上采用了栓钉作为剪力连接件，并在圆钢管中设置PVC管以减轻结构自重。

圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板连接形成组合梁可充分发挥钢筋混凝土桥面板的抗压性能和圆钢管轻集料混凝土梁的抗弯性能，特别在铁路桥梁中可充分发挥其优越的抗疲劳性能，而且钢管轻集料混凝土梁可进一步减轻上部结构自重，减轻基础负担，具有明显的经济效益。

发明内容

本发明所解决的问题是实现了圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板的整体连接，提供一种使圆钢管轻集料混凝土梁应用到桥梁组合梁中的连接结构及施工工艺。

为解决上述问题，本发明的连接结构为：

圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板连接结构，包括圆钢管轻集料混凝土梁及钢筋混凝土桥面板，在所述的圆钢管轻集料混凝土梁的圆钢管上焊接有开孔的钢板，所述的钢筋混凝土桥面板内的钢筋穿过所述的钢板的孔，与所述的钢板整体浇注，在所述的圆钢管轻集料混凝土梁的圆钢管底部的内侧焊接有加强筋。

一种圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板连接结构的施工工艺，其特征采用如下步骤：

1)、在圆钢管内侧定位焊接加强筋，在圆钢管内浇注轻集料混凝土形成圆钢管轻集料混凝土梁；

2)、在圆钢管上定位，焊接开孔的钢板，钢筋混凝土桥面板的底层钢筋穿过所述的钢板；

3)、对组合梁绑扎钢筋，支模，浇注混凝土。

本发明所解决的问题是通过以下途径来实现的，其结构组成由钢筋混凝土桥面板、开孔的钢板、圆钢管轻集料混凝土梁、加强筋组成。其主要特征为：一是向钢管内灌注轻集料混凝土以减轻桥梁的上部结构自重，在组合梁的钢管底部的内侧焊接加强筋以加强底部抗弯承载力；二是对开孔钢板开孔，孔径比钢筋混凝土板钢筋直径大，且孔的间距与桥面板的钢筋间距相同；三是在钢管的顶部焊接开孔钢板，将钢筋混凝土桥面板的下层钢筋穿过开孔钢板并整浇混凝土，实现了钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥面板的整体连接。

为了比较不同抗剪连接件的性能，在结构实验室对栓钉、开孔钢板、弯起钢筋三种剪力连接件共设置了三组试验构件进行试验研究，研究结果表明：栓钉与弯起钢筋的抗剪承载力相近，且相对滑移量大，而开孔钢板的抗剪承载力是栓钉的3倍以上，相对滑移较小。对圆钢管轻集料混凝土组合梁试验，研究结果表明：圆钢管轻集料混凝土组合梁具有较高的抗弯承载力，按设计要求的绕度范围内其承载力满足使用要求，采用了开孔钢板作为纵向抗剪连接件使钢筋混凝土桥面板与圆钢管轻集料混凝土梁有很好的连接效果，相对滑移量约为0.1mm，满足工程实际应用要求。

结合试验研究本发明的优点：

一、圆钢管中浇注轻集料混凝土，在满足承载力性能的基础上减轻了桥梁结构上部自重；在圆钢上焊接钢板，并在钢板上开孔，将钢筋混凝土桥面板的钢筋穿过钢板，然后将钢筋和钢板整体浇注，从而将圆钢和钢筋混凝土桥面板有机的组合成一个整体，提高了整体的强度和且连接可靠。

二、在圆钢管的内侧焊接加强筋增强了梁的抗弯承载力；

三、开孔钢板剪力连接件的纵向抗剪承载力高，且相对滑移量小，连接效果可靠。

附图说明

图1为圆钢管轻集料混凝土组合梁连接示意图。

具体实施方式

在实际工程中应用时，首先在工厂中制作好开孔钢板，孔径比桥面板钢筋的直径大；按设计计算要求在钢管内侧定位焊接加强筋4，浇注轻集料混凝土形成圆钢管轻集料混凝土梁3，此时圆钢管可直接作为模板；按要求在钢管顶部定位，焊接开孔的钢板2；在开孔的钢板2中穿桥面板钢筋，然后对钢筋混凝土桥面板1及连接处进行绑扎钢筋、支模、浇注混凝土；楔形连接处与钢筋混凝土桥面板一起整浇。