[发明专利]面板自动水平的预应力钢-石膏/混凝土组合桁架梁

说明书

一种面板自动水平的预应力钢‑石膏/混凝土组合桁架梁，其特征在于，其包括：纵向钢管组合梁，其两端被支撑在承载铰支座上；承载面支撑纵梁，其设置在所述纵向钢管组合梁上方的横向两侧；承载面支撑构架，其支撑所述承载面支撑纵梁；自水平面板，其可以自动水平地坐落在所述承载面支撑构架上；以及偏转调整限位连杆，其一端铰接在所述承载面支撑构架或所述承载面支撑纵梁上，另外一端铰接在调整铰支座上。根据本发明，即使偏心荷载作用较大或者支座发生了变位，其整体结构偏转或局部截面扭转较大，面板结构也随之产生较大变形，也可以很容易地把桥梁承载结构调回正常的使用状态。

技术领域

本发明涉及一种面板自动水平的预应力钢-石膏组合桁架梁，或涉及一种面板自动水平的预应力钢-混凝土组合桁架梁，尤其是面板因可整体偏转而自水平的预应力钢-石膏/混凝土组合桁架梁，特别是呈三角形横截面的组合桁架梁，其因支座变位而造成结构整体偏转，但其面板具有可自动呈水平状态的体系，用于建造梁桥或建筑的承载结构，属于桥梁工程或建筑工程领域。

背景技术

现有技术中，三角形桁架梁应用广泛，无论是上承式还是下承式，其横向偏转是这类桥关注的焦点，特别是上承式三角形桁架。当偏心荷载作用较大或者支座变位时，其整体结构偏转或局部截面扭转较大，面板结构也随之产生较大变形，影响桥梁承载的正常使用状态。基于此，面板的结构应设计为适应三角形桁架支座变位引起的偏转影响的自平衡体系，不影响正常使用状态。然而，现有技术中并没有这样的面板结构体系。

控制自平衡过程需要考虑的三大安全要素，包括：滑动机制、平衡控制幅度和控制速度。限位装置在桥梁结构或建筑结构中用于控制结构整体变位，即变形幅度；在相对滑动面之间设置表面阻尼，如阻尼垫或阻尼涂料，可方便控制滑动幅度和速度。

一般桁架梁桥的两个纵梁采用钢杆件或采用预应力混凝土杆件，钢管混凝土组合结构一般主要用于桥梁或建筑结构的承压构件中，其在工程运用中存在的最大问题为相对于纵向刚度，其横向刚度小，作为梁构件时其内部混凝土极容易开裂而使得整个结构承载能力急剧下降，致使抗弯承载力下降。众多案例表明，灌注混凝土后混凝土凝结收缩，混凝土与钢管壁脱空现象屡见不鲜。混凝土三向应力的理论状态并未形成。为解决这一问题，选择石膏替代混凝土，并采用预应力钢- 石膏组合结构体系来实现钢管-石膏组合梁，以协同承受抗弯承载力。

选择石膏主要基于石膏的材料特性。石膏在建筑结构工程和装饰工程中广泛运用,在 GB/T9776-2008《建筑石膏》规范中有相应规定。其中，建筑石膏的密度一般为2500-2800kg/m³，与普通混凝土的密度等级2000-2800kg/m³相近。石膏材料具有凝结硬化快、硬化时体积微膨胀、孔隙率大等特性。为解决石膏凝结过快硬化问题，故在石膏粉中加入适量缓凝剂，可使缓凝时间达2小时，使得石膏浆能通过压浆机注入钢管内部。当采用高强石膏时，如α型高强度石膏，其抗压强度可达40MPa以上，达到普通混凝土抗压强度，甚至在烘干后，其抗压强度能达到500MPa，超过部分钢材强度。

另外，钢管-石膏组合梁截面的钢管将石膏封闭在内部空间，克服了石膏耐水性、抗渗性和抗冻性等缺点，也防止了薄壁钢管发生局部屈曲。石膏硬化时体积微膨胀，大大改善了钢管与石膏之间的脱空情况。预应力钢管-石膏组合结构体系使石膏处于三向受压，这种技术使得钢管-石膏组合梁能够协同承担外部荷载作用，且充分发挥预应力受拉承载性能，提高了结构承载力。

然而，现有技术中还从来没有出现过以预应力钢管-石膏组合结构作为杆件元素的桥梁或建筑结构承载桁架。事实上，现有技术中，本领域的技术人员形成了钢管混凝土组合结构的思维惯性，难以突破传统技术上的偏见想到以预应力钢管-石膏组合结构构成的桁架梁，更难以想到面板结构适应因支座变位引起整体偏转的预应力钢管-石膏组合结构构成桥梁承载或建筑结构中三角形桁架结构。

特别是，即使想到以预应力钢管-石膏组合结构作为桥梁承载桁架的元素，在施工工艺等方面也需要克服重重技术难关才能实现本发明，并不是显而易见的。

发明内容