[發明專利]一種PBL加勁型扁平鋼箱混凝土板拱及其施工方法

在審

• 申請號: 201710596861.4
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107227682A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 劉永健;張國靖;韓連濤;姜磊;楊茂;曹忠良;王康寧;奉思東
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D19/12;E01D101/24;E01D101/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及鋼箱混凝土拱橋的主拱結構技術領域，尤其涉及一種PBL加勁型扁平鋼箱混凝土板拱及其施工方法。

背景技術

拱橋按拱圈截面形式主要可分為板拱、肋拱、雙曲拱和箱形拱。板拱主要分為石板拱、混凝土板拱和鋼筋混凝土板拱。

石板拱充分利用石材抗壓強度高的特點，其承載力較高，在盛產石料的地區經常用作中小跨徑拱橋。石板拱橋對石料的質量，包括整體性、均質性、抗壓抗彎強度等，以及拱石的加工制造、砌筑工藝等要求較高，且石料在砌筑過程中需設置錯縫、五角石等構造以滿足施工和受力需要。同時為了便于拱石加工和確保砌筑符合構造要求，需要對拱石進行編號。對于等截面圓弧拱，因截面相等，又是圓弧線，拱石規格較少，編號簡單；當采用變截面懸鏈線拱時，由于截面發生變化，曲率半徑隨之變化，拱石類型多，編號復雜。

混凝土板拱可以采用整體現澆，也可以采用預制砌筑。整體現澆混凝土拱圈由于其整體性較高而被廣泛應用，但其拱內收縮應力大，同時拱架、模板材料用量大，費工多，工期較長。當采用混凝土預制砌筑拱圈時，其施工以及構造與石板拱類似。

鋼筋混凝土板拱可根據橋寬需要做成單條整體拱圈或多條平行板(肋)拱圈，具有構造簡單、外表整齊、板厚隨需要而定、輕巧美觀等特點。鋼筋混凝土板拱與混凝土板拱類似，具有混凝土收縮應力大，拱架、模板、鋼筋綁扎、混凝土澆筑工程量較大等缺點。

板拱橋一般采用矩形實體截面，在截面面積相同的條件下其截面抵抗距小，在有彎矩作用時材料的強度得不到充分的利用。如果要獲得與其他形式截面相同的截面抵抗距，板拱就必須增大截面面積，這就相應地增加了材料用量和結構自重，同時增加了基礎的工程量，故采用該種方法是不經濟的。同時，此類板拱的經濟性隨著拱橋跨徑的增大而降低。

綜上，現有的圬工和鋼筋混凝土板拱中普遍存在幾個問題：第一、石板拱具有一定的地域局限性，對石料質量和加工制造要求高，且隨跨徑增加其自重急劇增大；第二、混凝土板拱具有拱內收縮應力大，同時拱架、模板材料用量大，費工多，工期較長等缺點；第三、鋼筋混凝土板拱具有混凝土收縮應力大，拱架、模板、鋼筋綁扎、混凝土澆筑工程量較大等缺點。

近些年鋼管混凝土結構以其優良的性能大量被用于拱橋的建造當中。利用鋼管和混凝土在受力過程中的相互作用，即鋼管對核心混凝土的約束作用，使得混凝土的抗壓強度得以提高，塑性和韌性性能得到改善。同時，核心混凝土的存在又對鋼管有很好的支承作用，可以提高鋼管抵抗局部失穩的能力，避免或延緩鋼壁板發生局部屈曲，從而保證其材料性能的充分發揮。另外，在鋼管混凝土拱圈的施工過程中，鋼管還可以作為澆筑其核心混凝土的模板，既節省模板費用，又能加快施工進度。但目前鋼管混凝土結構應用于板拱橋建造中的實例非常少。

因此，如何將鋼管混凝土結構應用于板拱橋建造中，是我們需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種PBL(Perfobond Leiste，中文解釋：開孔板)加勁型扁平鋼箱混凝土板拱及其施工方法，解決了現有技術中圬工和鋼筋混凝土板拱施工程序繁瑣，拱內收縮應力大的問題。本發明結構簡單，設計合理，施工方便，力學性能優越，施工質量易控制。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種PBL加勁型扁平鋼箱混凝土板拱，包括由至少一個拱節段拼裝組成的主拱，拱節段包括矩形的鋼箱，在鋼箱的頂板、底板以及邊腹板內壁上沿拱軸線方向設有若干個PBL加勁肋，鋼箱內填充有混凝土。

更進一步地，本發明的特點還在于：

鋼箱內設有若干個中腹板，中腹板上開有若干個第一通孔，中腹板的上、下端面分別與鋼箱的頂板和底板連接，鋼箱內部通過中腹板分為若干個腔室，若干個腔室內均填充有混凝土。

若干個第一通孔位于中腹板的中軸線上，若干個第一通孔的形狀以及大小相同；中腹板所承受的力越大時，相鄰兩個第一通孔之間的間距越小。

或者，鋼箱內設有若干個中腹板，中腹板為實心板，中腹板上沿拱軸線方向設有若干個PBL加勁肋，中腹板的上、下端面分別與鋼箱的頂板和底板連接，鋼箱內部通過中腹板分為若干個腔室，相鄰兩個腔室中的一個腔室內填充混凝土，則另一個腔室為空腔。

位于主拱拱頂處的拱節段的各個腔室內均設置有第一橫隔板，第一橫隔板為實心板，第一橫隔板分別與鋼箱的頂板、底板以及相鄰兩個中腹板連接，或者第一橫隔板分別與鋼箱的頂板、底板、邊腹板以及中腹板連接。