[发明专利]主跨跨中区域采用钢‑轻质混凝土的混合组合梁桥

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程和建筑工程技术领域，涉及一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥。

背景技术

混凝土梁桥因其刚度大、造价低、后期养护量较小等优点，在工程中应用广泛。但是，混凝土梁自重大，从而导致其跨越能力受到很大限制。钢结构梁桥自重轻，跨越能力大，架设速度快，但是其相比于混凝土梁桥价格偏高，且后期养护工作量大。

传统的混合梁桥，如重庆石板坡长江大桥复线桥，主跨330m的跨中区域采用108m钢梁，其它区域梁为预应力混凝土结构，该结构综合了混凝土梁桥和钢结构梁桥的优点，能够有效降低跨中区段自重，提升结构跨越能力。但是，钢梁和混凝土梁的混合使得桥面材料不连续，给桥面铺装带来了较大的工程难题，严重影响行车舒适性。

因此，亟需开发一种新型的梁桥方案，既能有效降低梁桥跨中区域的自重，又能保证桥面材料和桥面铺装结构的连续，从而对目前梁桥的发展和应用带来积极的影响。

公开内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，可以充分利用轻质混凝土容重低，钢-轻质混凝土组合结构自重小的特点，降低桥梁自重，提升桥梁的跨越能力，同时解决了传统钢结构和混凝土结构混合梁桥面材料不连续、桥面铺装耐久性差的难题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，所述的混合组合梁桥具有至少一个主跨，且每个主跨包括：一个钢-轻质混凝土梁1，位于主跨跨中区域，其长度l为主跨长度L的1/4～1/2，l根据结构受力性能、施工性能和经济性等因素综合确定；两个混凝土梁2，每个混凝土梁2的一端通过结合部梁3与钢-轻质混凝土梁1固结，另一端安装在桥墩4的顶部。

上述方案中，所述的一种主跨跨中区域采用钢-轻质混凝土的混合组合梁桥，若相邻主跨之间在桥墩4处相互独立，且主跨的混凝土梁2与桥墩4之间通过支座连接，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁简支梁桥；若相邻主跨之间在桥墩4处连续，即桥墩4顶上的相邻两个混凝土梁2之间固结在一起，且混凝土梁2与桥墩4之间通过支座连接，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续梁桥；若相邻主跨之间在桥墩4处连续，且桥墩4与其顶上的两个混凝土梁2之间固结在一起，则形成钢-轻质混凝土的混合组合梁连续刚构桥。

上述方案中，钢-轻质混凝土梁1的下部设置带有多个纵梁6和横梁7的钢梁9，且每个纵梁6和横梁7的上翼缘板的顶面均焊接多个均匀分布或团簇分布的抗剪连接件8；钢-轻质混凝土梁1的上部设置多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板5，相邻的预制轻质混凝土板5之间设置间隙，纵向间隙的水平净距离为d1，横向间隙的水平净距离为d2；多个水平纵横向均匀分布的预制轻质混凝土板5安放在钢梁9的多个纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上，并在钢梁9的多个纵梁6和横梁7上翼缘板的顶面上围成纵横向呈“井”形分布的凹槽缝隙10，抗剪连接件8座落在凹槽缝隙10之内。

上述方案中，轻质混凝土板5的厚度h为0.25m～0.40m，包括，沿厚度方向布置的1～2层钢筋11，每层的多条钢筋11平行等间距地分布，与轻质混凝土12形成钢筋-轻质混凝土结构。

上述方案中，轻质混凝土12，基于轻质高强配比原理优化颗粒级配和材料选型，即在保证其强度等级的前提下，降低密度、提高弹性模量，轻质混凝土12的强度等级C50～C70、密度1800～2150kg/m³，各组分质量百分比：水泥20％～40％、砂25％～50％、水5～15％、粉煤灰0％～15％、硅粉0％～5％、轻质高强陶粒15％～30％、缓凝剂0.1％～0.2％、矿物增稠剂1％～3％、减水剂0.2％～1％。

上述方案中，预制轻质混凝土板5与钢梁9的纵梁6或横梁7连接一端的侧向设置“V”型隼口13，并且焊接预埋件14；具有微膨胀性能的高韧性高强混凝土15浇筑在凹槽缝隙10之内并充分粘结预制轻质混凝土板5的侧面及侧面上的“V”型隼口13、充分握裹预埋件14和抗剪连接件8，从而将钢梁9、轻质混凝土板5连接为一体，形成整体受力结构，构成钢-轻质混凝土梁1。

上述方案中，钢-轻质混凝土梁1的施工工艺包括：

I根据桥梁受力性能和施工性能需求，基于轻质高强配比原理优化颗粒级配和材料选型，确定轻质混凝土12的强度等级、密度，从而确定轻质混凝土12的各组分质量百分比及施工工艺；