[发明专利]一种组合箱梁结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种组合箱梁结构及其施工方法，组合箱梁结构包括箱型外壳和内芯，内芯包括薄壁钢壳、剪力连接件和横隔板，薄壁钢壳通过剪力连接件贴合固定在箱型外壳的内部。本发明中组合箱梁结构的内芯与箱型外壳共同受力，可进一步降低板件厚度，减轻结构自重，提高结构抵抗使用荷载的有效性，增大箱梁桥的跨越能力，且内芯直接作为箱形外壳的内部模板，实现桥梁建设的快速化施工，既避免了常规浇筑缺陷，又可解决横向局部应力过大、整体稳定性、截面畸变和腹板抗剪承载力等问题，具有良好的耐久性和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种由内芯和箱型外壳做成的组合箱梁结构及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土箱梁桥具有施工快捷、经济性能好的优点，在世界各地得到了广泛的应用。但随着桥梁跨度的不断增长，预应力混凝土箱梁桥面临着主跨下挠、梁体开裂、自重过大等技术难题。传统混凝土自重大、强度低，荷载作用下梁体开裂风险高，结构承载能力绝大部分用于克服桥梁结构自重，因此，常规预应力混凝土箱梁桥的跨径难以突破300m级。由于传统混凝土较大的收缩徐变，导致大跨径预应力混凝土箱梁桥易产生开裂及跨中下挠病害，国内外专家学者通过设置预拱度、适当增加预应力来控制主跨过度下挠，通过施加竖向预应力防止腹板开裂，以及采用轻质混凝土或者钢结构减轻结构自重，从而改善结构受力，但这些方法难以从根本上解决上述技术难题。因此，基于超高性能混凝土研发的组合箱梁结构有望解决上述技术难题，并提升箱梁桥的跨越能力至500m级。

专利(ZL 201110345089.1)基于超高性能混凝土(UHPC)材料提出一种预应力超高性能混凝土连续箱梁结构，但该连续箱梁结构内部设置密集的超高性能混凝土横隔板，箱梁内部模板在横隔板处被阻隔断开，使得箱梁施工过程繁琐，且超高性能混凝土横隔板在浇筑时容易产生缺陷，影响结构整体受力。因此，利用质轻、高强的新材料超高性能混凝土对现有预应力混凝土连续箱梁桥进行结构创新，以充分发挥材料性能，解决施工难题，从根本上突破结构技术壁垒，方能提高桥梁工艺水平，实现桥梁施工快速化。

发明内容

本发明提供了一种组合箱梁结构及其施工方法，用以解决目前桥梁工程中的箱梁结构有效承载力过低、内部模板搭设和拆除工艺繁琐、跨越能力受限的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种组合箱梁结构，包括箱型外壳和内芯，所述内芯包括薄壁钢壳和剪力连接件，所述薄壁钢壳通过剪力连接件贴合固定在箱型外壳的内部。

上述技术方案的设计思路在于，通过箱型外壳和内芯的组合形成箱梁结构，可使二者共同参与受力，提升结构的有效承载能力，且内芯强度高，从而可减少箱型外壳的厚度，进一步减轻结构自重，避免结构自重产生的弯矩过大，影响到桥梁的承载效果，以提高箱梁桥的跨度；同时内芯的存在可以充当箱型外壳浇筑时的内层模具，简化了本发明组合箱梁结构的制作流程，降低了生产成本。

作为上述技术方案的进一步优选，所述内芯还包括横隔板，所述横隔板沿内芯的横截面方向固定在薄壁钢壳的内侧。薄壁钢壳内侧的横隔板与薄壁钢壳形成一体化结构，参与受力，进一步提高内芯的稳定性以及箱梁结构整体的承载能力，可综合解决超高性能混凝土薄壁箱梁面临的横向局部应力过大、整体稳定性、截面畸变和腹板抗剪承载力等问题，同时达到将传统预应力混凝土箱梁桥设置的三向预应力变为纵向单向预应力结构的目的。

作为上述技术方案的进一步优选，所述横隔板在薄壁钢壳内侧沿纵桥向设置有多个，每个横隔板之间相距2m～10m。

作为上述技术方案的进一步优选，所述多个横隔板之间通过若干根体外预应力钢束相连接。体外预应力钢束将箱梁结构的多个横隔板以及不同箱梁结构的横隔板进行有效连接，使其作为整体受力，起到定位和提高系统的整体刚性和承载能力的作用。

作为上述技术方案的进一步优选，所述横隔板采用耐候钢材制成，横隔板的厚度为0.008m～0.020m。