[发明专利]一种近断层板桁结合刚构桥

说明书

本发明关于一种近断层板桁结合刚构桥，包括主梁和桥墩，主梁为上承式混凝土板‑钢桁连续结合梁，主梁与桥墩通过墩‑梁固结段刚性连接，主梁包括混凝土桥面板和至少两片钢桁梁，每片钢桁梁包括上弦杆、下弦杆和腹杆，上弦杆通过若干第一栓钉剪力键连接于混凝土桥面板底面，靠近墩‑梁固结段的下弦杆之间通过负弯矩区下弦钢‑混结合段连接。本发明的一种近断层板桁结合刚构桥，该桥的结构形式新颖，可显著提高梁部竖向、横向刚度，能够极大减少钢桁梁的横联、平纵联构造，使主梁断面更通透，钢桁梁的杆件架设安装更方便，同时减轻结构自重，提高结构抗震性能，尤其适用于近断层地震带、高烈度地震区，为强地震作用下连续刚构桥的设计带来解决方案。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别是一种近断层板桁结合刚构桥。

背景技术

针对近断层地震带且地形较平缓场地开展铁路高桥设计时，为减小桥梁梁部、下部墩和基础在地震作用下的受力，同时提高桥梁抗震性能，常采用减轻结构自重、削弱上部结构对下部结构的地震作用等思路来降低结构的地震动响应，如梁部采用钢结构、墩梁间设置减隔震支承系统，但上述解决方案有如下缺点：

其一，梁部采用全钢结构，用钢量较大，造价较高，同时全钢结构后期养护维修工作量大。

其二，梁部和墩间采用减隔震支承系统，对减隔震支承系统的可靠性要求极高，同时在高桥设计中桥梁跨度较大，支承体系吨位较大，后期运营维护及更换难度大。

其三，铁路桥梁对结构的纵、横向刚度要求较高，采用连续梁墩时，独柱式基底单端约束桥墩因刚度需要结构尺寸较大，自重大，不利于抗震设计，同时经济性不佳。

因此，为解决近断层地震带铁路高桥设计的上述问题，同时降低近断层铁路高桥工程投资，有必要采用一种新型桥梁结构。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种新型抗震的近断层板桁结合刚构桥，以有效解决高烈度地震区尤其是近断层地震带桥梁的抗震设计问题，同时可减少工程投资，提高结构经济性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种近断层板桁结合刚构桥，包括主梁和桥墩，所述主梁为上承式混凝土板-钢桁连续结合梁，所述主梁与所述桥墩通过墩-梁固结段刚性连接，所述主梁包括混凝土桥面板和至少两片钢桁梁，每片所述钢桁梁包括上弦杆、下弦杆和腹杆，所述上弦杆通过若干第一栓钉剪力键连接于所述混凝土桥面板底面，靠近所述墩-梁固结段的所述下弦杆之间通过负弯矩区下弦钢-混结合段连接。

采用本发明所述的一种近断层板桁结合刚构桥，通过所述混凝土桥面板、所述钢桁梁和所述负弯矩区下弦钢-混结合段形成双层板桁结合梁结构的所述主梁，所述主梁受益于所述混凝土桥面板所提供的强大横向刚度以及所述墩-梁固结段的刚性约束，能够大幅度优化所述钢桁梁的桁高、桁宽，且无需像普通连续钢桁梁设置过多的横联、平纵联构造，优化了所述主梁用钢量，相较于预应力混凝土梁实现了显著近断层地震区桥梁结构轻量化目标，同时再相较于纯钢结构连续梁，具备相同竖向、横向刚度的前提下，主梁用钢量约缩减20％，工程投资额优化显著。

采用本发明所述的一种近断层板桁结合刚构桥，同时因采用所述墩-梁固结段的刚构体系，相较于连续梁体系，相同墩身结构尺寸前提下，刚构体系具有更大的纵横向刚度，反之在满足列车行车及相关规定要求的最小结构刚度限值前提下，刚构体系桥梁可采用更小的墩身尺寸，墩身尺寸的优化带来所述桥墩自重轻量化，进一步有利于桥梁抗震设计，优化桩基设计，相较于连续梁体系下部结构综合缩减投资额约25％，满足桥梁抗震需求的同时进一步提高经济性。