[發明專利]梁的鋼-混凝土結合段的結構

有效

• 申請號: 201010168569.0
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101831866A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 曹景;劉旭鍇;謝斌;張強;戴少雄;孫東利;何玉寶;李偉;李焱;陸華臻;張一卓
• 申請（專利權）人: 天津市市政工程設計研究院
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及一種鋼-混凝土結合段的結構，尤其涉及一種梁的鋼-混凝土結合段的結構。

背景技術

鋼-混凝土結合段主要出現在混合梁橋中，混合梁橋起始于連續梁橋，當邊跨與中跨跨長之比較小時，邊跨采用自重和剛度較大的混凝土梁，中跨則采用較輕的鋼梁，可以避免邊跨端支點產生負反力和平衡中跨的恒載彎矩，并還可以提高梁懸臂施工時結構的剛度和抗風穩定性。由上所述鋼梁與混凝土梁的接頭處即為鋼-混凝土結合段。由于經濟合理性、技術可靠性，鋼-混凝土結合段目前已廣泛應用于連續梁橋、剛構橋、斜拉橋、懸索橋和拱橋等多種橋梁結構中。

長期以來，鋼和混凝土是橋梁結構的主要材料，這兩種材料在物理性能和力學性能上有很大差異。采用鋼或混凝土單一材料的橋梁，其結構性能往往受到材料特性在某些方面不足的限制。鋼材抗拉強度高，但壓屈性能差，自重輕但價格貴，施工速度快但涂裝維修工作量大，延性和韌性高但剛度稍低變形稍大；與此相反，混凝土材料抗壓性能好但抗拉性能差，價格便宜但自重大，施工速度慢，地震慣性力大，抗震性能較差，而且，大量使用就地開采的砂石材料，也不利于環境保護。

對于混合梁橋獨特的結構，鋼梁與混凝土梁的結合段是材料特性的突變處，在選定結合段的構造時特別要注意鋼梁與混凝土梁之間剛度過渡的勻順和應力傳遞的順暢，避免產生過大的應力集中和折角，確保梁經久耐用和車輛行駛平穩舒適；同時，也要考慮到鋼梁與混凝土梁結合段施工的方便。

混合梁斜拉橋是應用鋼-混凝土結合段結構的一種混合梁橋，鋼-混凝土結合段是混合梁斜拉橋的關鍵部位，由于該結合部位兩側材料性質的不同，梁剛度、強度在此發生突變，結合段如何傳遞強大的軸力和剪力、實現結構剛柔的平順過渡，是至關重要的關鍵技術。因此，鋼-混凝土結合段的結構應能流暢的傳遞各種荷載產生的內力(軸力、剪力和彎矩)和變形，并具有良好的抗疲勞和耐久性，其鋼梁和混凝土梁的外形過渡也應基本一致。因此，梁的鋼-混凝土結合段部位結構復雜，有必要對其進行深入研究，以保證其整體性和可靠性。

混凝土梁與鋼梁的連接構造是一個非常重要的部位，這是由鋼-混凝土混合梁本身特性所決定的。混凝土梁既可以是鋼筋混凝土梁也可以是預應力混凝土梁。為了確保連接可靠，避免使其成為全橋的薄弱點，必須考慮下列因素并采取相應的措施：

(1)由于混凝土梁承受著很大的軸向力，為避免連接部位斷面重心突變而引起的附加彎矩，要求連接部位的鋼梁重心和混凝土梁重心盡量吻合，并要求相對應的腹板和頂、底板的重心也基本重合，防止鋼梁的腹板和頂、底板產生局部彎曲和失穩。

(2)為保證鋼梁和混凝土梁的連接可靠，并有效平順地傳遞強大的軸向力，在鋼梁上(與混凝土梁重疊部分)必須焊上抗剪栓釘或抗剪器。

(3)由風荷載產生的橫向彎矩及活載產生的縱向彎矩，在連接部位還會產生拉應力，因此還必須對連接部分施加一定的縱向預應力來提供補償。

目前，鋼-混凝土結合的主要型式有如圖1(a)至圖1(d)四種型式，圖中10為承壓板，20為填充混凝土，30為預應力鋼束，40鋼梁，50混凝土梁。

圖1(a)示出了一種全截面連接承壓技術方案。該方案是依靠承壓鋼板承受梁的縱向壓力，在鋼梁端部設置隔板成為格子結構的承壓板，利用該全截面連接承壓技術方案其連接處應力較小，但鋼束錨固于鋼梁端部由隔板形成的格子結構內，錨固形式復雜，施工操作不便。

圖1(b)示出了一種全截面連接填充混凝土的技術方案。為了把鋼梁上的力傳遞給整個橫梁截面，在鋼梁的整個斷面范圍內填充混凝土，利用該全截面連接填充混凝土技術方案其應力傳遞較均勻，但鋼束錨固形式復雜，剛度變化劇烈。

圖1(c)示出了一種部分連接承壓板技術方案。為了把鋼梁上的力傳遞到混凝土橫梁上，在鋼梁頂、底板及腹板端部設承壓板，由承壓板直接傳力。利用這種技術方案傳力直接，但斷面剛度的變化比較急劇。

圖1(d)示出了一種部分連接填充混凝土技術方案。為了把鋼梁上的力傳遞到頂、底板及腹板附近的部分連接，在結合部制一個雙壁式鋼箱，并在其中灌注混凝土，從而將鋼箱與橫梁連成一個整體。該技術方案與上述其它幾種技術方案比較其剛度過渡較均勻，但結構很復雜，而且雙壁鋼箱加工制造困難，混凝土的灌注要求也很高。

發明內容

本發明考慮到梁的鋼-混凝土結合段的結構受力、構造要求、施工方便及工程造價等綜合因素，提供了一種梁的鋼-混凝土結合段的結構，解決了現有技術中鋼-混凝土結合段抗疲勞性差、加工制造復雜、施工操作困難的技術問題，對今后混合梁的設計具有非常重要的現實意義。