[发明专利]一种被动式抗裂增强型预制桥面板连接结构及其设计方法

权利要求书

1.一种被动式抗裂增强型预制桥面板连接结构，其特征在于，包括设置于混凝土板端部的端部连接件，所述端部连接件包括位于混凝土桥面板侧面的竖向板(101)和混凝土桥面板底面的横向板(103)；

所述竖向板(101)侧面垂直设置有多个带孔加劲板(102)，所述带孔加劲板(102)的孔内穿有钢筋(105)，所述带孔加劲板(102)与钢筋(105)均埋入混凝土桥面板内；所述竖向板(101)顶部设置有多个钢筋连接孔(107)，所述钢筋连接孔(107)内插入桥面板受力主钢筋(301)，所述桥面板受力主钢筋(301)与竖向板(101)可靠连接；所述带孔加劲板(102)的设置方式为沿竖直方向设置在竖向板(101)侧面顶部，带孔加劲板(102)的底部全部与横向板(103)相接；

所述横向板(103)的一端与竖向板(101)相接，所述横向板(103)的上表面设置剪力连接件(104)与混凝土桥面板连接；

相邻连接结构间通过竖向板(101)顶部的焊缝(201)及下部的螺栓(202)连接为一个整体；

所述带孔加劲板(102)顶面与竖向板(101)顶面距离的计算方法为：

计算竖向板顶部无带孔加劲板段的抗推刚度，表示为

其中，k₁为竖向板顶部无带孔加劲板段的抗推刚度，E为钢材弹性模量，I₁为竖向板惯性矩，C为带孔加劲板顶与竖向板顶的距离；

根据带孔加劲板结构尺寸计算竖向板有带孔加劲板段的抗推刚度，表示为

其中，k₂为竖向板有带孔加劲板段的抗推刚度，Z为带孔加劲板顶部到孔中心的距离，I₂为带孔加劲板与竖向板的组合惯性矩；

建立竖向板与混凝土桥面板侧面交界面的容许裂缝宽度、竖向板有及无带孔加劲板段的抗推刚度的关系，表示为

其中，w为竖向板与混凝土桥面板侧面交界面的容许裂缝宽度，T为焊缝拉力，β为考虑带孔加劲板沿桥面板宽度方向刚度不均匀导致的裂缝宽度增大系数，β＝24.87S²，S为带孔加劲板间距；

将上述表达式联立求解得到带孔加劲板顶与竖向板顶的距离。

2.根据权利要求1所述的被动式抗裂增强型预制桥面板连接结构，其特征在于，所述横向板(103)顶部设置剪力连接件(104)与桥面板受力主钢筋(301)可靠连接。

3.根据权利要求2所述的被动式抗裂增强型预制桥面板连接结构，其特征在于，所述横向板(103)底部与竖向板(101)间设置有加劲肋板(106)。

4.根据权利要求1所述的被动式抗裂增强型预制桥面板连接结构，其特征在于，所述焊缝拉力的计算公式具体为

其中，T为焊缝拉力，N为桥面板拉力，M为桥面板弯矩，α为内力臂系数，h为桥面板厚度。

5.根据权利要求1所述的被动式抗裂增强型预制桥面板连接结构，其特征在于，还包括求解得到的带孔加劲板顶与竖向板顶的距离不符合要求时对带孔加劲板间距进行优化，包括：

设定带孔加劲板顶与竖向板顶的距离，计算竖向板顶部无带孔加劲板段的抗推刚度，表示为

建立竖向板顶部有带孔加劲板段的抗推刚度与带孔加劲板间距的关系，表示为

其中，A₁、A₃分别为竖向板和单块带孔加劲板的面积，I₃为单块带孔加劲板对自身形心轴的惯性矩，h₁、h₃分别为竖向板自身形心轴、单块带孔加劲板自身形心轴距所有带孔加劲板与竖向板组合截面形心的距离，B为桥面板宽度；

将竖向板顶部无带孔加劲板段的抗推刚度计算式、竖向板顶部有带孔加劲板段的抗推刚度与带孔加劲板间距的关系式和竖向板与混凝土桥面板侧面交界面的容许裂缝宽度、竖向板有及无带孔加劲板段的抗推刚度的关系式联立求解得到优化后的带孔加劲板间距。