[发明专利]一种适用于大跨径桥梁的超轻型组合梁结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于大跨径桥梁的超轻型组合梁结构及其施工方法，主要由钢梁和桥面板单元组合而成，桥面板单元包括型钢‑UHPC轻型组合桥面板及周边的接缝构造；型钢‑UHPC轻型组合桥面板由UHPC板和型钢组合而成，型钢作为纵肋，设置于UHPC板底部；纵、横向接缝构造均为T型接缝。本发明具有造价低，焊接量很少，极大地降低了疲劳开裂的风险，同时具有更高的抗弯惯性矩，降低了桥面板的开裂风险，避免在高拉应力区出现断裂，还可避免出现收缩裂缝，方便匹配桥面板的纵、横向刚度，减轻了桥面板自重，对现场吊装能力要求不高，降低施工风险，现场浇筑量小，凿毛工作量小，接缝处钢筋无需绑扎，操作简单，易于施工等优点。

技术领域

本发明属于桥梁构件及其施工技术领域，特别是一种适用于大跨径桥梁的超轻型组合梁结构及其施工方法。

背景技术

传统钢-混凝土组合梁由于其受力合理，充分利用钢受拉、混凝土受压的优势，使得其组合后的性能要优于两种材料性能简单的叠加，从而具有良好的技术和经济效益。但随着桥梁跨径的增大，当钢-混凝土组合梁应用于连续体系桥梁和大跨柔性体系桥梁时，其负弯矩区内面临着上缘混凝土出现受拉开裂的风险，而常规抗裂措施的效果又不甚理想。

传统组合梁斜拉桥中由于混凝土桥面板要承担来自斜拉索的水平分力，故其平均厚度较厚，一般大于26cm，导致桥面板占主梁总重量的比值较大，往往在70％以上，过重的主梁是限制桥梁跨径上限的主要因素，使得钢-混凝土连续体系梁桥的跨径超过110m时不经济，组合梁斜拉桥经济跨径上限为600m。国内外大量工程实践表明，钢-混凝土组合梁桥普遍存在着主梁自重过大和混凝土桥面板易开裂的难题，长期困扰工程界，成为制约传统钢-混凝土组合梁进一步发展的主要技术瓶颈。

传统钢-混凝土组合梁中存在上述难题的根本原因是普通混凝土材料本身的力学性能的限制，普通混凝土材料具有开裂应变小、抗拉强度低以及收缩徐变效应明显的力学特性，在收缩徐变效应及温度作用下极易产生约束拉应力，致使混凝土桥面板在运营中存在开裂风险。

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC，以下简称UHPC)具有优良的力学性能，其出现使桥梁建筑结构的发展趋向于大跨化、轻型化。然而，由于UHPC造价较高，采用较厚的板厚不能充分利用UHPC的经济优势，且实际桥梁结构中，桥面板纵横向的受力是不同的，一般以一个方向为主(一般为纵向)，而只采用平板型纯UHPC板作桥面板势必会造成一个方向的富余度过大，造成材料浪费，经济性偏差；同时由于接缝处新老UHPC交界面处钢纤维不连续，其抗拉强度降低，若采用传统的竖直平面接缝，则很容易因界面薄弱且接缝处拉应力较高出现开裂，因此，对于钢-UHPC组合梁的桥面板，宜优化接缝处构造，降低接缝的开裂风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种适用于大跨径桥梁的超轻型组合梁结构，大幅度降低桥面板的自重，增大组合梁的跨越能力，降低开裂风险。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种适用于大跨径桥梁的超轻型组合梁结构，该结构主要由下部的钢梁和上部的桥面板单元组合而成，所述桥面板单元包括型钢-UHPC轻型组合桥面板以及周边的接缝构造；所述型钢-UHPC轻型组合桥面板主要由UHPC板和型钢组合而成，型钢作为纵肋沿纵桥向布置，设置于UHPC板底部；纵、横向接缝构造均为T型接缝，所述T型接缝由UHPC板上部边缘处的阶梯状槽口和相邻UHPC板的间隙构成。

进一步的，所述钢梁为取消正交异性钢桥面板的PK梁、钢箱梁、钢板梁或钢桁梁，仅需在纵隔板、中腹板、边腹板或纵梁，与横隔板或横梁的上方布置一定宽度用于连接型钢-UHPC轻型组合桥面板单元的上翼缘板。

进一步的，所述UHPC板为平板或在与型钢连接处作加厚处理的平板，其平均厚度不超过140mm，所述平均厚度不含接缝。