[发明专利]一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构

说明书

本发明涉及一种波形钢腹板箱梁桥新型内衬混凝土结构，包括有桥梁箱梁腹板‑波形钢腹板，所述波形钢腹板内侧面上均焊接有剪力连接件，所述波形钢腹板的内侧面上均填充有内衬混凝土层，内衬混凝土层包括有混凝土底层和混凝土表层，混凝土底层为与剪力连接件连接成一体的混凝土块体，混凝土表层为若干纵横向间隔分布的混凝土块单元，所述混凝土块单元的纵横向间隔部位均与剪力连接件岔开布置。本发明构造简单，施工便捷；在结构承载能力不变的情况下减少内衬混凝土裂缝的发生；提高支点附近预应力效率，结构的整体性能更强。

技术领域

本发明涉及钢-混凝土组合桥梁设计领域，具体涉及一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构的设计。

背景技术

大跨波形钢腹板箱形连续梁桥及连续刚构桥，其墩顶附近存在较大的负弯矩和剪力，且约束条件和受力状态均较为复杂。为改善该区域波形钢腹板组合梁受力性能，避免发生波形钢腹板屈曲以及钢翼缘屈曲，同时使剪力传递更加均匀，通常在墩顶附近一定距离范围内波形钢腹板内侧填充混凝土形成钢混组合段。由于波形钢腹板和混凝土两种材料的刚度不一致，故钢混组合段存在明显的应力集中现象，在两种材料变形协调过程中产生应力重分布会导致混凝土表面出现较多的裂缝，且钢混组合段会明显降低墩顶附近预应力效率。

发明内容

为了解决传统波形钢腹板与实心内衬混凝土组成的钢混组合段的上述技术缺陷，本发明提供一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构，包括有桥梁箱梁的波形钢腹板，其特征在于：所述桥梁箱梁的波形钢腹板内侧面上均固定有剪力连接件，所述波形钢腹板的内侧面上均填充有内衬混凝土层，内衬混凝土层包括混凝土底层和混凝土表层，混凝土底层为与剪力连接件连接成一体的混凝土块体，混凝土表层为若干纵横向间隔分布的混凝土块单元，所述混凝土块单元的纵横向间隔部位均与剪力连接件岔开布置。

所述的一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构，其特征在于：所述剪力连接件为栓钉或开孔钢板。

所述的一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构，其特征在于：所述波形钢腹板、剪力连接件与内衬混凝土构成的组合腹板段以支点为中心向两侧延伸长度不小于中支点梁高。

所述的一种波形钢腹板箱梁桥内衬混凝土结构，其特征在于：所述内衬混凝土层整体厚度（包括底层和表层的整体厚度）不小于0.07倍中支点梁高，所述纵横向间隔深度为10~40cm。

本发明的优点在于防止内衬混凝土开裂，构造设计简单，施工方便，能有效解决波形钢腹板箱梁桥支点附近钢混组合段混凝土开裂问题，具有广阔的应用前景。具体来说，本发明相对于现有技术的有益效果在于：

1.防止内衬混凝土开裂，结构承载能力增大：传统的钢混组合段由于波形钢腹板和混凝土刚度不一致导致内衬混凝土表层易开裂，开裂导致结构承载能力降低，本发明提供的新型内衬混凝土结构，利用内衬混凝土靠近波形钢腹板部分受压，远离腹板部分受拉原理，将远离波形钢腹板部分的受拉区混凝土层浇筑成间断式混凝土，使得内衬混凝土层整体呈T型结构，避免了钢混组合段混凝土表层混凝土开裂，使得结构承载能力提高。

2. 提高支点附近预应力效率：传统的有内衬混凝土箱梁桥支点附近桥面板顶面纵向压应力小于无内衬混凝土的应力，说明设置内衬混凝土会降低预应力在该区域内的施加效率。这是因为设置内衬混凝土后，波形钢腹板自由收缩变形（褶皱效应）受到内衬混凝土的约束。通过前期的有限元数值仿真计算，本发明提供的表层间断式内衬混凝土降低了内衬混凝土对波形钢腹板褶皱效应的约束作用，故使得该区域的预应力施加效率提高。

3. 构造简单，施工便捷：由于本发明提供的间断式内衬混凝土结构是在传统内衬混凝土基础上发展起来的，故在施工过程中不需要特殊的装备，只需在纵横间断处设置简单的模板即可完成整体混凝土层的浇筑，操作简单，施工便捷。

附图说明