[發明專利]一種被動式抗裂增強型預制橋面板連接結構及其設計方法

有效

• 申請號: 202110303720.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113152276B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 崔冰;武煥陵;趙燦暉;劉征宇
• 申請（專利權）人: 崔冰;武煥陵;趙燦暉;劉征宇
• 主分類號: E01D19/12
• 分類號: E01D19/12;G06F30/23;E01D101/26
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

1.一種被動式抗裂增強型預制橋面板連接結構，其特征在于，包括設置于混凝土板端部的端部連接件，所述端部連接件包括位于混凝土橋面板側面的豎向板(101)和混凝土橋面板底面的橫向板(103)；

所述豎向板(101)側面垂直設置有多個帶孔加勁板(102)，所述帶孔加勁板(102)的孔內穿有鋼筋(105)，所述帶孔加勁板(102)與鋼筋(105)均埋入混凝土橋面板內；所述豎向板(101)頂部設置有多個鋼筋連接孔(107)，所述鋼筋連接孔(107)內插入橋面板受力主鋼筋(301)，所述橋面板受力主鋼筋(301)與豎向板(101)可靠連接；所述帶孔加勁板(102)的設置方式為沿豎直方向設置在豎向板(101)側面頂部，帶孔加勁板(102)的底部全部與橫向板(103)相接；

所述橫向板(103)的一端與豎向板(101)相接，所述橫向板(103)的上表面設置剪力連接件(104)與混凝土橋面板連接；

相鄰連接結構間通過豎向板(101)頂部的焊縫(201)及下部的螺栓(202)連接為一個整體；

所述帶孔加勁板(102)頂面與豎向板(101)頂面距離的計算方法為：

計算豎向板頂部無帶孔加勁板段的抗推剛度，表示為

其中，k₁為豎向板頂部無帶孔加勁板段的抗推剛度，E為鋼材彈性模量，I₁為豎向板慣性矩，C為帶孔加勁板頂與豎向板頂的距離；

根據帶孔加勁板結構尺寸計算豎向板有帶孔加勁板段的抗推剛度，表示為

其中，k₂為豎向板有帶孔加勁板段的抗推剛度，Z為帶孔加勁板頂部到孔中心的距離，I₂為帶孔加勁板與豎向板的組合慣性矩；

建立豎向板與混凝土橋面板側面交界面的容許裂縫寬度、豎向板有及無帶孔加勁板段的抗推剛度的關系，表示為

其中，w為豎向板與混凝土橋面板側面交界面的容許裂縫寬度，T為焊縫拉力，β為考慮帶孔加勁板沿橋面板寬度方向剛度不均勻導致的裂縫寬度增大系數，β＝24.87S²，S為帶孔加勁板間距；

將上述表達式聯立求解得到帶孔加勁板頂與豎向板頂的距離。

2.根據權利要求1所述的被動式抗裂增強型預制橋面板連接結構，其特征在于，所述橫向板(103)頂部設置剪力連接件(104)與橋面板受力主鋼筋(301)可靠連接。

3.根據權利要求2所述的被動式抗裂增強型預制橋面板連接結構，其特征在于，所述橫向板(103)底部與豎向板(101)間設置有加勁肋板(106)。

4.根據權利要求1所述的被動式抗裂增強型預制橋面板連接結構，其特征在于，所述焊縫拉力的計算公式具體為

其中，T為焊縫拉力，N為橋面板拉力，M為橋面板彎矩，α為內力臂系數，h為橋面板厚度。

5.根據權利要求1所述的被動式抗裂增強型預制橋面板連接結構，其特征在于，還包括求解得到的帶孔加勁板頂與豎向板頂的距離不符合要求時對帶孔加勁板間距進行優化，包括：

設定帶孔加勁板頂與豎向板頂的距離，計算豎向板頂部無帶孔加勁板段的抗推剛度，表示為

建立豎向板頂部有帶孔加勁板段的抗推剛度與帶孔加勁板間距的關系，表示為

其中，A₁、A₃分別為豎向板和單塊帶孔加勁板的面積，I₃為單塊帶孔加勁板對自身形心軸的慣性矩，h₁、h₃分別為豎向板自身形心軸、單塊帶孔加勁板自身形心軸距所有帶孔加勁板與豎向板組合截面形心的距離，B為橋面板寬度；

將豎向板頂部無帶孔加勁板段的抗推剛度計算式、豎向板頂部有帶孔加勁板段的抗推剛度與帶孔加勁板間距的關系式和豎向板與混凝土橋面板側面交界面的容許裂縫寬度、豎向板有及無帶孔加勁板段的抗推剛度的關系式聯立求解得到優化后的帶孔加勁板間距。