[发明专利]圆钢管轻集料混凝土梁与混凝土桥墩的穿心工字钢连接结构及施工工艺

说明书

技术领域

本发明是一种圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥墩整体连接结构，尤其是采用穿心工字钢的连接结构，属于桥梁工程中墩梁节点连接技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，桥梁需要建造能够跨越江河、海湾和山谷的安全、经济、且美观的大跨度桥梁，此时结构的自重成为制约桥梁结构发展的一个重要因素。相对于普通钢管混凝土结构，钢管轻集料混凝土同样具有承载力高、延性好和施工方便等优点，同时其自重可减轻20％左右。

目前关于圆钢管混凝土节点连接研究报道，主要针对建筑工程中的梁柱节点研究。组合结构桥梁中也主要针对钢梁与钢筋混凝土桥墩连接节点的研究，连接方式有：钢筋混凝土方式，预应力钢筋混凝土方式，以及近年来发展的剪力键连接方式。预应力钢筋混凝土连接方式克服了钢筋混凝土连接方式易产生裂纹的弱点，但构造布置及施工较困难；而采用限制裂纹宽度设计法的剪力键连接方式，使施工性得到了的改善，所以近年来剪力键连接成为钢梁与钢筋混凝土桥墩刚性连接的主要方法。

将圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥梁进行刚性连接，使桥梁上下结构形成整体，这不仅增加了桥梁的超静定次数，还提高了桥梁的抗震性能，解决了圆钢管轻集料混凝土梁与桥墩的连接问题。采用刚节点的连接形式，省去了支座的使用，降低了桥梁的建设成本，还能降低桥梁建成后的维修费用，具有明显的经济效益。

发明内容

本发明所要就解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种解决了圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥墩的连接问题的刚性连接结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种圆钢管轻集料混凝土梁与混凝土桥墩的穿心工字钢连接结构，包括圆钢管轻集料混凝土梁、钢筋混凝土桥墩以及设置在圆钢管混凝土梁与钢筋混凝土桥墩之间的两块弯矩传递钢板，其特征在于：在所述的两块弯矩传递钢板之间还焊接有工字钢，所述的工字钢的上端插入圆钢管混凝土梁内并与圆钢管焊接，工字钢的下端插入钢筋混凝土桥墩内并与其内的纵向钢筋焊接。

本整体连接结构采用焊接穿心工字钢的形式：由圆钢管轻集料混凝土梁、工字钢、弯矩传递钢板、钢筋混凝土桥墩组成。其主要特征为：一是在连接部位，钢管定位开孔，开孔按照工字钢截面形式，且尺寸比工字钢略大，焊接工字钢与钢管连接；二是焊接弯矩传递钢板，实现了节点与钢管的连接；三是钢筋混凝土桥墩的纵向钢筋与工字钢、弯矩传递钢板焊接连接，实现了节点与桥墩连接。焊接穿心工字钢、弯矩传递钢板，将钢管轻集料混凝土梁的剪力、弯矩等荷载有效传递给刚节点；将桥墩的纵向钢筋与弯矩传递钢板、工字钢焊接，使节点处的荷载有效传递给桥墩。

为了研究本圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥墩整体连接结构的性能，针对焊接穿心工字钢连接形式设计了一组构件进行试验研究。研究结果表明：本连接形式整体连接效果好，并能很好的传递荷载且能很好的共同受力；节点处的承载力都满足设计要求，抗震耗能性能较好。

本发明的刚节点连接技术主要优点有：

一、本连接结构的连接部件可采取工厂化制作；

二、本连接结构连接性能可靠，且传力线路明确；

三、圆钢管中浇注轻集料混凝土，减轻了结构自重，降低基础荷载，具有明显的经济效益。

一种圆钢管轻集料混凝土梁与混凝土桥墩的穿心工字钢连接结构的施工工艺，采用以下步骤：

1)、圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥墩在连接部位，钢管开孔定位，开孔按照工字钢截面形式，且尺寸比工字钢略大，穿工字钢并与圆钢管焊接，向钢管中浇注轻集料混凝土；

2)、弯矩传递钢板与穿心工字钢及圆钢管焊接，钢筋混凝土桥墩的纵向钢筋与弯矩传递钢板和穿心工字钢焊接形成整体连接；

3)、绑扎桥墩钢筋，与节点整浇。

附图说明

图1为焊接穿心工字钢式的连接示意图。

具体实施方式

图1为圆钢管轻集料混凝土梁与钢筋混凝土桥墩的焊接穿心工字钢连接式，在连接部位，钢管开孔定位，穿工字钢2并焊接到钢管上；弯矩传递钢板3与圆钢管轻集料混凝土梁1和工字钢2焊接；绑扎钢筋笼，将钢筋混凝土桥墩4纵向钢筋伸出部分与弯矩传递钢板3和工字钢2焊接连接；对钢筋混凝土桥墩及节点支模，浇注混凝土。