[發明專利]一種混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構

有效

• 申請號: 200710052952.8
• 申請日: 2007-08-14
• 公開（公告）號: CN101113586A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 劉沐宇;丁慶軍;高宗余;張強;趙志斌;盧志芳;盧傲;熊紅霞;張利華;袁衛國;孫向東;田耀剛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;C04B28/00;C04B14/06;C04B24/24;C04B14/48;C04B16/06;E01D101/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及橋梁領域，特別是涉及一種混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構。

背景技術

大跨徑連續剛構橋建設數量多，應用前景廣，而我國已建成的連續剛構橋80％以上均存在不同程度的跨中下撓與箱梁開裂病害，嚴重影響了橋梁運營安全。因此跨中下撓與箱梁開裂控制技術一直是連續剛構橋建設研究的熱點問題。

自上世紀80年代以來，國內外學者通過對大量的連續剛構橋病害調查研究，認為導致連續剛構橋跨中下撓與箱梁開裂病害的主要原因有：(1)普通混凝土自重大。自重在大跨徑橋梁結構荷載中占80％以上，長期高比例的自重荷載導致跨中下撓持續增長、箱梁裂縫不斷增多；(2)高強混凝土收縮徐變大。高強混凝土收縮徐變機理認識不充分，不同的收縮徐變理論得出的跨中下撓量相差達30％以上，導致理論計算和實際狀態差異明顯。

針對以上問題，目前連續剛構橋跨中下撓與箱梁開裂的主要控制技術有：①增加梁體預拱度，改變預應力筋的布置方式。②上部結構全部采用高強輕集料混凝土。③上部結構跨中采用高強輕集料混凝土、墩梁固結處采用高強普通混凝土。④上部結構部分采用鋼箱梁或部分采用鋼腹板。⑤對既有跨中下撓與箱梁開裂的連續剛構橋進行加固。這些技術在一定程度上均減緩了結構的跨中下撓與箱梁開裂，但沒有從根本上解決連續剛構橋的跨中下撓與箱梁開裂問題。高強輕集料混凝土收縮徐變大、抗拉強度低，橋梁跨中與墩梁固結處之間的主梁仍出現斜裂縫；鋼結構和混凝土組合連接技術要求高、施工難度大、建設和維護費用高；加固不僅維修費用高，且加固后橋梁跨中下撓與箱梁開裂仍不能得到有效的控制，加固技術也不能解決該問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：通過優化組合上部結構中三種混凝土材料的長度比例和優選預應力束的布置方式，提供一種混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構，以便解決連續剛構橋跨中下撓與箱梁開裂技術難題。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：提供的混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構，該結構采用三種混凝土材料，其中，跨中的基材采用干表觀密度不大于1950kg/m³的高強輕集料混凝土，墩梁固結處的基材采用干表觀密度不小于2300kg/m³的高強普通混凝土，跨中與墩梁固結處之間的主梁基材采用干表觀密度為1950kg/m³-2300kg/m³的纖維增韌抗裂高強次輕混凝土。

本發明與現有技術相比具有的優點主要是：根據連續剛構橋受力特點、跨中撓度變化規律、裂縫擴展方式及其開裂機理，而確定了三種混凝土材料在橋梁上部結構中所占長度的合理比例和預應力束的布置方式。即在連續剛構橋跨中采用高強輕集料混凝土(干表觀密度≤1950kg/m³)，跨中部分結構自重可減輕20％以上；墩梁固結處采用高強普通混凝土(干表觀密度≥2300kg/m³)，以滿足墩梁固結處較高的抗壓抗裂強度；跨中與墩梁固結處之間的主梁采用纖維增韌抗裂高強次輕混凝土(干表觀密度1950-2300kg/m³)，纖維增韌抗裂高強次輕混凝土收縮徐變小、抗拉強度高(接近于高強普通混凝土)，可降低結構自重10％以上，提高箱梁腹板抗裂強度達20％以上，減小收縮徐變的不利影響；由此形成本發明提出的混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構，該結構能夠解決現有連續剛構橋普遍存在的跨中下撓與箱梁開裂技術難題。

附圖說明

圖1為表現本發明主要技術特征的上部結構中跨為混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構示意圖(其中跨徑和連續孔數可變)，即：中跨根據結構特點和受力性能采用了高強輕集料混凝土、纖維增韌抗裂高強次輕混凝土和高強普通混凝土三種混凝土材料，邊跨均采用高強普通混凝土材料。

圖2為表現本發明主要技術特征的上部結構中跨為混凝土密度梯度變化、邊跨為跨中引入高強輕集料混凝土的連續剛構橋結構示意圖(其中跨徑和連續孔數可變)，即：中跨采用了高強輕集料混凝土、纖維增韌抗裂高強次輕混凝土和高強普通混凝土三種混凝土材料，邊跨采用高強輕集料混凝土和高強普通混凝土兩種混凝土材料。

圖3為表現本發明主要技術特征的上部結構的中跨和邊跨均為混凝土密度梯度變化的連續剛構橋結構示意圖(其中跨徑和連續孔數可變)，即：中跨和邊跨均采用了高強輕集料混凝土、纖維增韌抗裂高強次輕混凝土和高強普通混凝土三種混凝土材料。

上述圖1至圖3中：表示高強普通混凝土，表示纖維增韌抗裂次輕混凝土，表示高強輕集料混凝土。

具體實施方式