[發(fā)明專利]一種半裝配式竹-混凝土組合橋梁

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210413497.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102943434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏洋;陳冬劍;李國(guó)芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E01D19/00
• 分類(lèi)號(hào): E01D19/00;E01D19/12;E01D101/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種組合結(jié)構(gòu)橋梁，尤其是一種半裝配式竹-混凝土組合橋梁，屬于土木建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在當(dāng)前發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，綠色、生態(tài)、環(huán)保、低碳的新型建筑結(jié)構(gòu)材料是土木工程科技發(fā)展的必然方向。竹材最大的優(yōu)勢(shì)是綠色環(huán)保和原材料可再生，竹材的成材期一般為2～4年(木材要20年)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)竹林面積約354萬(wàn)公頃(未包括臺(tái)灣省)，約占森林總面積的3％，蓄積量約8000萬(wàn)噸，年產(chǎn)竹材約800萬(wàn)噸以上。我國(guó)的竹子種類(lèi)和竹林面積約占世界的1/4，竹材產(chǎn)量約占1/3，均居各國(guó)之首。

現(xiàn)今的竹制品主要用于車(chē)箱底板、集裝箱底板、家具、室內(nèi)裝飾、建筑模板及竹地板等領(lǐng)域，竹材作為結(jié)構(gòu)的主要材料在土木工程領(lǐng)域的研究與應(yīng)用目前處于初步階段，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了如竹結(jié)構(gòu)住宅、竹材人行天橋及小跨徑公路橋等。

當(dāng)前的中、小型普通橋梁，其上部結(jié)構(gòu)主要有兩種形式，一種為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，另一種為鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)形式，每種結(jié)構(gòu)形式在應(yīng)用上都存在一定的局限性：

(1)對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其自重大，施工養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)。

(2)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，其主要承重部分為鋼梁，鋼材造價(jià)較高，耐腐蝕性較差，腐蝕作用會(huì)影響橋梁的正常使用，使得維護(hù)成本較高。

另外，混凝土材料或鋼材的生產(chǎn)本身存在高能耗與高污染。

綠色、節(jié)能、環(huán)保的新型材料是土木建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。相比其它建筑材料，竹材在抗震、環(huán)保、舒適、工業(yè)化方面優(yōu)勢(shì)顯著，而當(dāng)前竹材制作的結(jié)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)在橋梁建筑領(lǐng)域，如中國(guó)專利“200610031948.9”號(hào)，公開(kāi)了一種竹材橋梁，全橋由竹材構(gòu)件組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，施工材料環(huán)保，但對(duì)于該類(lèi)全竹結(jié)構(gòu)橋梁來(lái)說(shuō)，竹材用量大，截面剛度低，全橋整體性不足，相對(duì)來(lái)說(shuō)，組合橋梁具有明顯的優(yōu)勢(shì)之處。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種半裝配式竹-混凝土組合橋梁：該種橋梁結(jié)構(gòu)剛度大、延性好，所用材料綠色環(huán)保，結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化程度高，結(jié)構(gòu)整體性好，能夠充分發(fā)揮多種材料的優(yōu)勢(shì)，滿足橋梁結(jié)構(gòu)正常使用和耐久性的需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種半裝配式竹-混凝土組合橋梁，包括竹縱梁、竹橫梁、竹面板、現(xiàn)澆混凝土層、橫向預(yù)應(yīng)力束共同組成，其特征在于竹縱梁頂面沿橋梁縱向間隔設(shè)有縱梁凹口、竹橫梁頂面沿橋梁橫向間隔設(shè)有橫梁凹口，竹橫梁與竹縱梁通過(guò)金屬連接件連接，竹面板兩端伸入竹縱梁頂部混凝土內(nèi)，現(xiàn)澆混凝土層澆筑于竹縱梁、竹橫梁、竹面板的頂部，并伸進(jìn)縱梁凹口、橫梁凹口及縱向凹槽內(nèi)，縱梁凹口、橫梁凹口內(nèi)設(shè)有金屬件，竹縱梁頂面處現(xiàn)澆混凝土層厚度h1不大于竹縱梁高度h的1/3，橫向預(yù)應(yīng)力束在竹橫梁內(nèi)部、側(cè)面或底面穿過(guò)，其兩端張拉預(yù)應(yīng)力并錨固于橋梁橫向最外側(cè)竹縱梁的外側(cè)面。

在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆混凝土層通過(guò)縱梁凹口、橫梁凹口分別與竹縱梁、竹橫梁形成機(jī)械咬合，保證現(xiàn)澆混凝土層與竹縱梁、竹橫梁的共同工作，縱梁凹口、橫梁凹口為混凝土、竹材兩種材料界面的結(jié)合提供了可靠的剛性連接，金屬件為現(xiàn)澆混凝土層與竹縱梁、竹橫梁之間提供輔助的柔性連接，剛性連接與柔性連接并濟(jì)，保證了本發(fā)明結(jié)構(gòu)混凝土與竹材界面足夠的滑移剛度和滑移破壞的延性，同樣，竹面板頂面沿橋梁橫向間隔設(shè)有縱向凹槽可保證現(xiàn)澆混凝土層與竹面板之間的共同工作，本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)還在于竹縱梁頂面處現(xiàn)澆混凝土層厚度h1不大于竹縱梁高度h的1/3，以獲得現(xiàn)澆混凝土層與竹縱梁組合截面在荷載作用下，中性軸位于現(xiàn)澆混凝土層底面以下，即保證混凝土材料全截面受壓以避免混凝土下邊緣承受拉應(yīng)力而開(kāi)裂，便于充分發(fā)揮混凝土優(yōu)越的抗壓性能和竹材較強(qiáng)的抗拉能力；橫向預(yù)應(yīng)力束在竹橫梁內(nèi)部、側(cè)面或底面穿過(guò)，并張拉預(yù)應(yīng)力錨固于橋梁橫向最外側(cè)竹縱梁的外側(cè)面，通過(guò)橫向預(yù)應(yīng)力束將各片竹縱梁在橫向連成整體，保證橋梁橫向的整體工作。

所述的縱梁凹口、橫梁凹口可采用矩形、三角形或倒梯形，并在凹口內(nèi)設(shè)有金屬件，金屬件為金屬筋或金屬管制作，金屬件下部分錨固于竹縱梁或竹橫梁內(nèi)，上部分澆筑于現(xiàn)澆混凝土層內(nèi)。

所述的橫向預(yù)應(yīng)力束可采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋或纖維筋的一種，橫向預(yù)應(yīng)力束設(shè)置于竹橫梁內(nèi)部時(shí)，竹橫梁應(yīng)預(yù)留內(nèi)部孔洞。

所述的竹縱梁和竹橫梁之間的金屬連接件由U型承托和固定板組成，U型承托的側(cè)壁和固定板開(kāi)設(shè)有螺栓空洞。金屬連接件為竹縱梁、竹橫梁之間提供了剪力和彎矩的傳遞，竹橫梁端部置于U型承托內(nèi)，固定板固定于竹縱梁側(cè)面，金屬連接件與竹橫梁、竹縱梁的連接通過(guò)螺栓和結(jié)構(gòu)膠實(shí)現(xiàn)。