[发明专利]一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢箱混凝土拱桥的主拱结构技术领域，尤其涉及一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法。

背景技术

拱桥按拱圈截面形式主要可分为板拱、肋拱、双曲拱和箱形拱。板拱主要分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱。

石板拱充分利用石材抗压强度高的特点，其承载力较高，在盛产石料的地区经常用作中小跨径拱桥。石板拱桥对石料的质量，包括整体性、均质性、抗压抗弯强度等，以及拱石的加工制造、砌筑工艺等要求较高，且石料在砌筑过程中需设置错缝、五角石等构造以满足施工和受力需要。同时为了便于拱石加工和确保砌筑符合构造要求，需要对拱石进行编号。对于等截面圆弧拱，因截面相等，又是圆弧线，拱石规格较少，编号简单；当采用变截面悬链线拱时，由于截面发生变化，曲率半径随之变化，拱石类型多，编号复杂。

混凝土板拱可以采用整体现浇，也可以采用预制砌筑。整体现浇混凝土拱圈由于其整体性较高而被广泛应用，但其拱内收缩应力大，同时拱架、模板材料用量大，费工多，工期较长。当采用混凝土预制砌筑拱圈时，其施工以及构造与石板拱类似。

钢筋混凝土板拱可根据桥宽需要做成单条整体拱圈或多条平行板(肋)拱圈，具有构造简单、外表整齐、板厚随需要而定、轻巧美观等特点。钢筋混凝土板拱与混凝土板拱类似，具有混凝土收缩应力大，拱架、模板、钢筋绑扎、混凝土浇筑工程量较大等缺点。

板拱桥一般采用矩形实体截面，在截面面积相同的条件下其截面抵抗距小，在有弯矩作用时材料的强度得不到充分的利用。如果要获得与其他形式截面相同的截面抵抗距，板拱就必须增大截面面积，这就相应地增加了材料用量和结构自重，同时增加了基础的工程量，故采用该种方法是不经济的。同时，此类板拱的经济性随着拱桥跨径的增大而降低。

综上，现有的圬工和钢筋混凝土板拱中普遍存在几个问题：第一、石板拱具有一定的地域局限性，对石料质量和加工制造要求高，且随跨径增加其自重急剧增大；第二、混凝土板拱具有拱内收缩应力大，同时拱架、模板材料用量大，费工多，工期较长等缺点；第三、钢筋混凝土板拱具有混凝土收缩应力大，拱架、模板、钢筋绑扎、混凝土浇筑工程量较大等缺点。

近些年钢管混凝土结构以其优良的性能大量被用于拱桥的建造当中。利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用，即钢管对核心混凝土的约束作用，使得混凝土的抗压强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善。同时，核心混凝土的存在又对钢管有很好的支承作用，可以提高钢管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，在钢管混凝土拱圈的施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板，既节省模板费用，又能加快施工进度。但目前钢管混凝土结构应用于板拱桥建造中的实例非常少。

因此，如何将钢管混凝土结构应用于板拱桥建造中，是我们需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PBL(Perfobond Leiste，中文解释：开孔板)加劲型扁平钢箱混凝土板拱及其施工方法，解决了现有技术中圬工和钢筋混凝土板拱施工程序繁琐，拱内收缩应力大的问题。本发明结构简单，设计合理，施工方便，力学性能优越，施工质量易控制。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种PBL加劲型扁平钢箱混凝土板拱，包括由至少一个拱节段拼装组成的主拱，拱节段包括矩形的钢箱，在钢箱的顶板、底板以及边腹板内壁上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋，钢箱内填充有混凝土。

更进一步地，本发明的特点还在于：

钢箱内设有若干个中腹板，中腹板上开有若干个第一通孔，中腹板的上、下端面分别与钢箱的顶板和底板连接，钢箱内部通过中腹板分为若干个腔室，若干个腔室内均填充有混凝土。

若干个第一通孔位于中腹板的中轴线上，若干个第一通孔的形状以及大小相同；中腹板所承受的力越大时，相邻两个第一通孔之间的间距越小。

或者，钢箱内设有若干个中腹板，中腹板为实心板，中腹板上沿拱轴线方向设有若干个PBL加劲肋，中腹板的上、下端面分别与钢箱的顶板和底板连接，钢箱内部通过中腹板分为若干个腔室，相邻两个腔室中的一个腔室内填充混凝土，则另一个腔室为空腔。

位于主拱拱顶处的拱节段的各个腔室内均设置有第一横隔板，第一横隔板为实心板，第一横隔板分别与钢箱的顶板、底板以及相邻两个中腹板连接，或者第一横隔板分别与钢箱的顶板、底板、边腹板以及中腹板连接。