[发明专利]曲线组合梁桥负弯矩区内衬混凝土底板组合结构

说明书

本发明公开了一种曲线组合梁桥负弯矩区内衬混凝土底板组合结构，以解决传统曲线组合梁桥在荷载作用下出现的支座脱空现象，提高负弯矩区域截面的抗弯和抗扭刚度，改善钢底板受压稳定性能，减轻负弯矩区混凝土桥面板的拉应力，确保结构受力均匀，具有良好耐久性。本发明负弯矩区内衬混凝土底板组合结构中，混凝土底板与钢腹板和钢底板通过连接件结合，可同时起到压重和参与截面受力的效果，极大地优化曲线组合梁桥负弯矩区的受力特性，提高材料利用率。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种曲线组合梁桥负弯矩区内衬混凝土底板组合结构。

背景技术

由于梁轴水平曲率的影响，曲线梁桥的受力特点与直线梁桥有本质上的区别，最大的特点就是：在竖向荷载作用下，曲线梁桥在发生竖向弯曲的同时，还会产生扭转现象，二者彼此相互影响，产生“弯扭耦合”效应。这导致其主梁内外侧支座反力存在差异，具有外侧大、内侧小的特点。若主梁承受较大的偏心荷载，使外梁超载，内梁卸载，内侧支座可能会产生负反力，出现“内侧支座脱空”现象。该现象是比较常见的桥梁病害之一，如果在桥梁运营阶段发生支座脱空现象，意味着梁体边界条件以及结构受力状态发生改变，与设计严重不符，这是必须予以避免的。如果不采取措施，运营期间主梁在活载作用下发生竖向振动，使其承受较大的动荷载，影响车辆行驶的舒适性；情况更为严重下，主梁有倾覆危险。这对桥梁及桥墩正常使用带来不利影响，减少桥梁使用寿命。

曲线组合梁桥由槽形钢梁与混凝土桥面板通过连接件组合而成。根据钢材抗拉强度高的优点，将传统混凝土箱梁的混凝土腹板和底板用钢腹板和底板代替，能够解决混凝土腹板或底板开裂问题，减轻结构自重，缩短施工周期，具有良好的耐久性，近年来在国内得到积极推广。

曲线组合梁桥由于结构轻巧，自重产生的支座正反力较小，内侧支座可能会产生负反力。因此，需采取相应措施防止“内侧支座脱空”现象出现，确保曲线组合梁桥支点力分布均匀。根据曲线梁桥的特点，常采用支座横向偏心设置、设置拉压支座或者梁端配重等构造措施防止支座脱空现象发生。

1.支座横向偏心设置，可有效改善支座反力分布不均现象，但须加大过渡墩墩帽，不利桥墩的整体美观，增加施工难度。

2.拉压支座，需要根据不同设计方案特殊设计，相对于同等承载力的普通支座，其价格更高，尺寸更大，支座更换存在困难。

3.相对上述两种方案，采用桥梁两端设置配重更有效和便利。

曲线组合梁桥由于截面较薄，在荷载作用下，结构应力与形变较其它结构复杂。负弯矩区的受压钢底板存在局部失稳隐患，影响结构的整体稳定性能。当拉应力超过混凝土材料极限抗拉强度时，混凝土桥面板会开裂产生裂缝，严重影响结构受力性能，耐久性也会降低。因此，负弯矩区结构成为该种桥梁设计的关键；在保证支座不出现负反力现象且支点力分布均匀的情况下，还需解决受压钢底板的稳定性及混凝土桥面板的开裂问题，确保负弯矩区截面具有足够的刚度承担“弯扭耦合”作用。

梁端配重措施虽然可以避免支座负反力的产生，但是对于负弯矩区截面的受力没有起到改善作用，在连续曲线组合梁桥负弯矩区，还存在受压底板局部失稳和混凝土桥面板拉应力过大的隐患。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种曲线组合梁桥负弯矩区内衬混凝土底板组合结构，以解决传统曲线组合梁桥在荷载作用下出现的支座脱空现象，提高负弯矩区域截面的抗弯和抗扭刚度，改善钢底板受压稳定性能，减轻负弯矩区混凝土桥面板的拉应力，确保结构受力均匀，具有良好耐久性。