[发明专利]波腹工梁－钢砼顶板－体外预应力组合T型简支梁

说明书

技术领域

本发明涉及带顶、底板的波形钢腹板工梁和钢砼组合顶板以及体外预应力索所共同组合的T型简支梁。在简支梁领域中将它们集成充分发挥各自的优势，并能实现无支架施工，是城市高架跨线桥中一种轻型实用、便捷的新桥型。

背景技术

近年来我国的城镇化进程取得了巨大的成就，与此同时，对城市交通提出了更高的要求，常规的交通基础设施已经不能满足城市发展的需要。城市高架桥的出现，可解决交通拥挤、纵横向干扰大、事故多等问题，从而有效地缓解城市平面交通不足，形成与地面主干道结合的空间模式可最大限度的节约土地资源，保护环境。目前我国城市高架桥跨越城市主干道时，其跨径往往达到50～60m，超过一般预应力砼T型梁桥跨径范围，不得不采用不经济的钢箱梁，因此研究钢砼组合新结构具有一定的工程意义。

1.预应力砼梁桥

预应力砼T梁桥具有造价低、施工工艺成熟等优点，在50m桥跨以内得到了广泛的应用。但随着交通事业的发展，交通流量与日俱增，大吨位车辆不断涌现，车辆超载现象长期得不到有效控制，一大批运营仅20～30年的预应力砼T梁简支梁肋、翼缘板及横隔板出现了不同程度的裂缝，尤其是T梁铰缝处存在的局部纵向裂缝逐渐扩展成纵向的破损带严重的影响着行车舒适性，甚至危及到行车安全，因此急需寻找T梁的新形式。当高架桥与主干道或通航孔轴线斜交时，其跨径往往大于50m，不得不常采用预应力砼箱梁。预应力砼箱梁自重大，吊装不方便，而采用挂篮悬臂浇筑，施工周期长，影响桥下交通。

2.钢箱梁

钢箱梁特点是自重轻，跨越能力大，工厂制造后运至工地整体吊装，能实现无支架施工。钢箱梁顶面一般采用正交异性钢桥面板，再在其上浇筑沥青砼铺装层。在近年来我国城市交通量呈爆发式增长，超重车长期得不到有效控制的背景下，正交异性钢桥面板沥青砼铺装层反复出现了裂缝、车辙、脱层、推移、坑槽等病害，其根本原因是沥青砼铺装层与钢板刚度差异太大，不能很好的共同作用，造成顶面钢板刚度不够产生疲劳破坏所致。其次U肋与钢桥面板之间的单面焊缝使得钢箱梁U肋在车辆荷载的反复作用下容易产生疲劳裂缝破坏了整体性，再则支承U肋的横隔板也常发生焊缝的疲劳。目前中国数百座正交异性板钢桥面出现质量问题急待解决。

3.波腹工梁和体外预应力结构

波形钢板是用平钢板冷压成型后的产品，其抗拉强度和抗剪强度约为砼的30～40倍。用波形钢板代替砼腹板能彻底解决腹板开裂的现象，尤其在超重车作用下改善效果更明显。在波形钢腹板上、下端再焊接钢板形成工梁其横向惯性矩大，稳定性好，可取消腹板加劲肋，在工民建行业得到了广泛应用，已获得了专利(专利号CN201420811093.1)。体外预应力与常规预应力体系相比，具有独特优势：体外预应力筋只在锚固端和转向块处与混凝土接触，预应力摩擦损失小；体外预应力筋布置于主体结构截面之外，减小了混凝土构件的截面尺寸，还便于检测、维护和替换。我国预应力体外索逐步在预应力砼连续梁桥中推广使用，其锚具、张拉千斤顶和转向块等工艺逐渐成熟。例如苏通大桥75m跨径箱梁中，使用总长达到了2.5km。因此具备了将其引进到钢工梁的条件。

另外，中国专利201420811093.1于2014年提出的双维波形钢及混凝土组合桥面板，该专利的桥面板(即顶板)由超高性能混凝土(简称RPC)和横向波形钢底板组合构成，横向波形钢底板的底面固定焊接有与横向波形钢板垂直的竖向波形钢腹板，竖向波形钢腹板底部固接水平底钢板，其竖向波形钢腹板与横向波形钢底板构成波腹工梁结构，在横向波形钢底板上浇筑RPC，形成双维波形钢和RPC组合桥面板，该方案中，横向波形钢底板与竖向波形钢腹板采用焊接，保证了结构整体性，该专利中提到：其纵向跨径与横向间距相比正交异性钢板均增大了2～3倍，使得肋板正交数量可减少4～9倍，即减少了焊缝的数量，极大的提高了结构耐久性，降低疲劳破坏发生的几率，但是由于超高性能混凝土(RPC)制作要求高，费用高达3万元/立方米，在一般的高架桥中使用不经济，从而限制了推广。

综上所述，波腹工梁、钢砼组合顶板和体外预应力的组合，为城市立交桥钢砼组合T型简支梁的孕育提供了条件。

发明内容

本发明目的在于提供波腹工梁－钢砼顶板－体外预应力组合T型简支梁，以解决背景技术中提出的问题。