[发明专利]一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢箱混凝土结构，尤其是涉及一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构。

背景技术

两孔和两孔以上的桥梁中，除两端与路堤衔接的桥台外，其余的中间支撑结构称为桥墩。桥墩分为实体墩、柱式墩、排架墩等。建筑桥墩的材料可用木料、石料、混凝土、钢筋混凝土、钢材等。目前，所施工的桥墩一般为用混凝土或石砌成的实体结构。墩身上设墩帽，下接基础，其特点是能充分利用圬工材料的抗压性能，借自身的较大截面尺寸和重量承受竖直方向和水平方向的外力，具有坚固耐久、施工简易、取材方便、节约钢材等优点，但其缺点是所用的圬工材料量大，外形粗大笨重，减少了桥下的有效孔径，增大了地基负荷，并且当桥墩较高且地基承载力较低时尤为不利。虽现如今出现一些钢箱混凝土桥墩，但也均为实体墩，所施工成型的钢管混凝土桥墩自重很大。

针对实体桥墩的缺点而出现的空心桥墩，其外形似重力式桥墩，但它是中空的薄壁墩，具有外形轻盈美观、圬工材料量少、可减轻地基负荷、节省基础工程、便于用拼装结构或用滑升模板施工、有利于加速施工进度、提高劳动生产率等优点，目前正得到迅速发展。但现如今，所采用的空心桥墩均不同程度地存在施工不便、受力性能较差、易发生局部屈曲等缺陷和不足。

另外，现如今在桥梁跨径不断被刷新的今天，斜拉桥和悬索桥以其独有的优势，在大跨径桥梁中发挥着重要的作用。桥塔作为斜拉桥和悬索桥的共有结构，随着斜拉桥和悬索桥的发展，也经历了漫长的发展过程。桥塔是缆索支承桥梁中的重要受力构件，承担着将桥梁的恒载和活载传递到下部结构的作用，桥塔常用的材料有钢筋混凝土和钢材，或者将两者结合形成钢-混凝土桥塔。60年代以前，大跨径悬索桥一般都采用钢桥塔；60年代后，随着高耸结构混凝土浇注技术的发展，大跨径悬索桥开始广泛采用混凝土桥塔；而80年代以后，因钢桥塔具有工厂化加工、体积小，自重轻，施工进度快等特点，大量斜拉桥多采用钢桥塔。

对于桥塔材料的选择，钢桥塔和混凝土桥塔各有利弊。在相同重量下前者的承载能力远远大于后者，因此，在满足桥梁承载能力的情况下，钢桥塔可以比混凝土桥塔更为轻巧，对基础承载力的要求也可以降低。并且，钢结构可以在工厂加工生产、现场进行拼装，施工要比混凝土结构方便快捷。但由于钢材的自身性质，钢桥塔结构存在着易发生局部屈曲和失稳、耐火性能差、造价较高、维护工作量大等缺陷。

近年来，钢-混凝土组合桥塔因其优良的性能，逐渐被发掘应用。利用钢壁板和混凝土在受力过程中的相互作用，即钢壁板对其核心混凝土的约束作用，使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，核心混凝土的存在又对钢壁板有很好的支承作用，可以提高钢塔臂抵抗局部失稳的能力，避免或延缓钢壁板发生局部屈曲，从而保证其材料性能的充分发挥。另外，在钢-混凝土组合桥塔的施工过程中，钢壁板还可以作为浇筑其核心混凝土的模板，节省模板费用，加快施工进度。总之，组合桥塔通过钢壁板和混凝土的结合，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，克服了钢桥塔的局部稳定问题，并且比钢桥塔具有更高的承载力。但目前的钢-混凝土组合桥塔结构核心混凝土的体积大，结构笨重，对地基要求高，且钢与混凝土两种材料界面性能有待进一步优化。

综上，现有的桥塔结构普遍存在几个问题：第一、混凝土桥塔自重大、施工不便；第二、钢桥塔易发生局部屈曲，耐火耐久性能差；第三、目前的钢-混凝土组合桥塔结构圬工材料体积较大，自重大，且混凝土组合作用较差，不能充分发挥两种材料的强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种PBL加劲型薄壁钢箱混凝土结构，其结构简单、设计合理、施工方便且施工成本较低、力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有桥梁塔墩结构存在的自重大、施工不便、钢箱侧壁易发生局部失稳、钢箱对混凝土套箍作用小等问题。