[发明专利]一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁

说明书

技术领域

本发明属于桥梁建造工程技术领域，尤其是涉及一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁。

背景技术

钢桁架-混凝土板组合梁是混凝土板与钢桁架共同受力的一种新型组合结构，它主要通过在钢桁梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件（如栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移，使之成为一个整体而共同工作。钢桁架-混凝土板组合梁兼有钢、混凝土两种材料的长处，与钢桁梁或钢筋混凝土梁相比有如下优点：第一、混凝土板同时发挥桥面板、主桁平纵联等多重作用，部分参与主桁受剪，改善了主桁受力状况，同时提高主桁刚度，降低桁高、节省钢材、改善路面行车条件和降低工程造价；第二、混凝土板不仅承受、传递桥面荷载，而且和钢桁架形成稳定的空间结构，使桥梁的横向抗弯刚度、抗扭刚度更大，有利于减小构件截面尺寸和节省钢材，减小上部结构自重，改善下部结构受力；第三、钢桁架-混凝土板组合梁的稳定性、整体性及抗震性能好，还能减少噪音，减小冲击系数；第四、在施工阶段，桁架梁有较大的刚度，可以分段运输、现场拼装；在使用阶段，各种管线可以在桁架梁腹杆内穿行，而提高室内空间的利用率。

钢桁架-混凝土板组合梁从上世纪六十年代开始有所发展。早期建造的钢桁架-混凝土板组合梁在上、下弦平面布置的是纵横加劲的钢桥面板。1962年德国修建了世界上第一座钢板桁组合结构公路桥—富尔达长铁桥。此后，因其刚度大、建筑高度低、整体性好、噪音小和动力性能好等优越性能，在欧洲及日本等国家和地区的多种桥梁形式中已广泛采用。然而，我国对这种结构的应用研究很少，于2000年，我国建成的主跨312m的芜湖长江大桥，是我国首次采用钢桁架-混凝土组合梁结构的工程实例。实践表明，它具有显著的技术经济效益和社会效益，随着我国既有线路提速和高铁的大力建设，该类桥型必将得到越来越广泛的应用，是未来结构体系的主要发展方向之一。

钢桁架-混凝土板组合梁在荷载作用下，钢筋混凝土桥面与钢桁架梁之间会产生错动。为了保证钢筋混凝土板与钢桁架梁共同受力形成组合梁，两者之间必须设置剪力连接件使钢筋混凝土板与钢桁架梁之间不产生相对错动，传递弯曲过程中的错动剪力。剪力连接件分为刚性、柔性和焊钉三种形式。其中，刚性剪力连接件一般采用角钢或槽钢，为早期使用的剪力连接件，目前已很少使用；柔性剪力连接件采用斜钢筋或螺旋钢筋，运营荷载作用下也可以传递剪力，但刚度较小；焊钉为焊接于钢梁翼板的大头螺钉，刚度介于刚性与柔性剪力连接件之间，由于焊接技术成熟，施工简单，受力可靠，混凝土的应力集中较小，是目前已建的钢桁架-混凝土板组合梁常采用的连接形式，但其存在的问题主要包括以下方面：第一、连接件数量多，增加桥梁整体造价；第二、现场紧固工作带来大量桥下施工作业，施工过程困难，效率低下，且经济性差；第三、需要在钢梁上开孔，削弱截面，开孔作业量较大。

PBL剪力连接件（即开孔钢板连接件）是一种新型的连接形式，其作用机理为：第一、依靠孔中的混凝土抗剪作用来承担沿钢板纵向的剪力和钢与混凝土的分离力；第二、依靠钢板作用来承担横向剪力；第三、所开孔洞内贯通钢筋，也起到一定的抗剪作用，因而PBL剪力连接件在实际应用中表现出了良好的力学性能和抗疲劳性能，但目前我国对PBL剪力连接件的研究尚浅，形式较少，应用领域也有待扩展。

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，提供一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其结构简单、施工方便、连接可靠且力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有钢桁架—混凝土结合梁存在的剪力连接件连接构件数量多、施工不方便、施工效率较低等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于抗剪连接构造的钢桁架-混凝土板组合梁，其特征在于：包括呈纵桥向布设的钢桁架和布设在所述钢桁架正上方的混凝土板，所述混凝土板呈纵桥向布设；所述钢桁架包括一个或多个呈纵桥向布设的钢桁架单元，多个所述钢桁架单元沿横桥向由左至右布设在同一平面上，多个所述钢桁架单元的结构和尺寸均相同且其紧固连接为一体；