[發明專利]一種組合箱梁結構及其施工方法

在審

• 申請號: 202210331861.2
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114737462A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 邵旭東;李盼盼;曹君輝
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: E01D2/04
• 分類號: E01D2/04;E01D21/00;E01D101/28
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種組合箱梁結構及其施工方法，組合箱梁結構包括箱型外殼和內芯，內芯包括薄壁鋼殼、剪力連接件和橫隔板，薄壁鋼殼通過剪力連接件貼合固定在箱型外殼的內部。本發明中組合箱梁結構的內芯與箱型外殼共同受力，可進一步降低板件厚度，減輕結構自重，提高結構抵抗使用荷載的有效性，增大箱梁橋的跨越能力，且內芯直接作為箱形外殼的內部模板，實現橋梁建設的快速化施工，既避免了常規澆筑缺陷，又可解決橫向局部應力過大、整體穩定性、截面畸變和腹板抗剪承載力等問題，具有良好的耐久性和廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及橋梁工程技術領域，具體涉及一種由內芯和箱型外殼做成的組合箱梁結構及其施工方法。

背景技術

預應力混凝土箱梁橋具有施工快捷、經濟性能好的優點，在世界各地得到了廣泛的應用。但隨著橋梁跨度的不斷增長，預應力混凝土箱梁橋面臨著主跨下撓、梁體開裂、自重過大等技術難題。傳統混凝土自重大、強度低，荷載作用下梁體開裂風險高，結構承載能力絕大部分用于克服橋梁結構自重，因此，常規預應力混凝土箱梁橋的跨徑難以突破300m級。由于傳統混凝土較大的收縮徐變，導致大跨徑預應力混凝土箱梁橋易產生開裂及跨中下撓病害，國內外專家學者通過設置預拱度、適當增加預應力來控制主跨過度下撓，通過施加豎向預應力防止腹板開裂，以及采用輕質混凝土或者鋼結構減輕結構自重，從而改善結構受力，但這些方法難以從根本上解決上述技術難題。因此，基于超高性能混凝土研發的組合箱梁結構有望解決上述技術難題，并提升箱梁橋的跨越能力至500m級。

專利(ZL 201110345089.1)基于超高性能混凝土(UHPC)材料提出一種預應力超高性能混凝土連續箱梁結構，但該連續箱梁結構內部設置密集的超高性能混凝土橫隔板，箱梁內部模板在橫隔板處被阻隔斷開，使得箱梁施工過程繁瑣，且超高性能混凝土橫隔板在澆筑時容易產生缺陷，影響結構整體受力。因此，利用質輕、高強的新材料超高性能混凝土對現有預應力混凝土連續箱梁橋進行結構創新，以充分發揮材料性能，解決施工難題，從根本上突破結構技術壁壘，方能提高橋梁工藝水平，實現橋梁施工快速化。

發明內容

本發明提供了一種組合箱梁結構及其施工方法，用以解決目前橋梁工程中的箱梁結構有效承載力過低、內部模板搭設和拆除工藝繁瑣、跨越能力受限的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種組合箱梁結構，包括箱型外殼和內芯，所述內芯包括薄壁鋼殼和剪力連接件，所述薄壁鋼殼通過剪力連接件貼合固定在箱型外殼的內部。

上述技術方案的設計思路在于，通過箱型外殼和內芯的組合形成箱梁結構，可使二者共同參與受力，提升結構的有效承載能力，且內芯強度高，從而可減少箱型外殼的厚度，進一步減輕結構自重，避免結構自重產生的彎矩過大，影響到橋梁的承載效果，以提高箱梁橋的跨度；同時內芯的存在可以充當箱型外殼澆筑時的內層模具，簡化了本發明組合箱梁結構的制作流程，降低了生產成本。

作為上述技術方案的進一步優選，所述內芯還包括橫隔板，所述橫隔板沿內芯的橫截面方向固定在薄壁鋼殼的內側。薄壁鋼殼內側的橫隔板與薄壁鋼殼形成一體化結構，參與受力，進一步提高內芯的穩定性以及箱梁結構整體的承載能力，可綜合解決超高性能混凝土薄壁箱梁面臨的橫向局部應力過大、整體穩定性、截面畸變和腹板抗剪承載力等問題，同時達到將傳統預應力混凝土箱梁橋設置的三向預應力變為縱向單向預應力結構的目的。

作為上述技術方案的進一步優選，所述橫隔板在薄壁鋼殼內側沿縱橋向設置有多個，每個橫隔板之間相距2m～10m。

作為上述技術方案的進一步優選，所述多個橫隔板之間通過若干根體外預應力鋼束相連接。體外預應力鋼束將箱梁結構的多個橫隔板以及不同箱梁結構的橫隔板進行有效連接，使其作為整體受力，起到定位和提高系統的整體剛性和承載能力的作用。

作為上述技術方案的進一步優選，所述橫隔板采用耐候鋼材制成，橫隔板的厚度為0.008m～0.020m。