[发明专利]一种芯板式钢-混组合拱肋结构及其施工方法与应用

说明书

本发明公开了一种芯板式钢‑混组合拱肋结构及其施工方法与应用，属于拱桥设计技术领域，其通过呈拱形钢桁架以及钢桁架中部钢筋混凝土芯板的对应设置，使得拱肋的钢筋混凝土材料可以位于拱肋的中性轴或者其附近，进而有效提升拱肋结构的支撑稳定性，减少混凝土结构的开裂。本发明的芯板式钢‑混组合拱肋结构，其结构简单，设置简便，能有效消除或者减小钢‑混组合拱肋中钢筋混凝土的拉应力，使得钢筋混凝土可以得到保护性利用，充分保证拱肋结构设置的可靠性和稳定性，减少钢材和钢筋混凝土材料的利用，降低拱肋结构的自重，提升拱肋的抗震性能，并大幅简化拱桥拱肋施工的工序，缩短施工工期，节约成本、节能环保，具有较好的实用前景和推广价值。

技术领域

本发明属于拱桥设计技术领域，具体涉及一种芯板式钢-混组合拱肋结构及其施工方法与应用。

背景技术

随着我国基础建设的不断推进，对桥梁建设的需求也在日益增加，其中便包括多种不同形式的拱桥设计。在拱桥的设计中，拱肋的设计与施工十分重要，其主要承担着拱桥受力的稳定性和可靠性，对拱桥的安全运营和长寿命应用起到了决定性的作用。

目前，常见的拱桥拱肋主要有钢筋混凝土结构、钢箱结构、钢桁架结构、钢管混凝土结构这几种类型。众所周知，钢筋混凝土结构的重点、难点是控制混凝土拉应力及开裂；而钢结构的主要问题在于控制板件失稳。与前述两种结构形式相比，钢管混凝土结构能一定程度上兼顾两者的性能优点，经济性也相对较好，因而得到了一定程度上的广泛应用。

不过，对于现有的钢管混凝土而言，管内混凝土始终都存在了解、掌握不够清楚的问题；同时，因为混凝土处于截面的最外缘，控制管内混凝土的拉应力依然是设计的难点，受此制约混凝土的承压能力并不能最充分地发挥作用，进而限制了钢-混凝土组合结构的经济性能和结构性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种芯板式钢-混组合拱肋结构及其施工方法与应用，能有效保证拱肋结构的可靠设置，保证拱桥结构稳定性的同时，减少材料的用量，减轻拱肋以及拱桥结构的自重，提升拱桥结构的经济性。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种芯板式钢-混组合拱肋结构，包括呈拱形且两端分别固定于拱座的钢桁架，该钢桁架包括竖向间隔设置的上部钢桁结构和下部钢桁结构；

所述上部钢桁结构与所述下部钢桁结构分别沿拱肋的纵向延伸，两者之间通过多个腹杆连接成整体结构；且

所述上部钢桁结构与所述下部钢桁结构之间设置有钢筋混凝土芯板；所述钢筋混凝土芯板的两端分别固定在对应拱座上，其沿拱肋的纵向延伸，并在穿过延伸方向上的各腹杆后与各所述腹杆固定连接，形成芯板式钢-混组合拱肋结构。

作为本发明的进一步改进，所述钢筋混凝土芯板设置于所述钢桁架的中性轴位置。

作为本发明的进一步改进，所述上部钢桁结构包括拱肋横向上间隔设置的多个上弦杆；所述下部钢桁结构包括拱肋横向上间隔设置的多个下弦杆；相邻两所述上弦杆之间、相邻两所述下弦杆之间分别通过多个横向连杆连接。

作为本发明的进一步改进，所述上弦杆与所述下弦杆在竖向上一一对应设置，使得该钢桁架的横截面呈方形。

作为本发明的进一步改进，所述上弦杆与所述钢筋混凝土芯板的顶面之间设置有多个斜撑；和/或所述下弦杆与所述钢筋混凝土芯板的底面之间设置有多个斜撑。

作为本发明的进一步改进，所述钢筋混凝土芯板通过现浇施工而成。

作为本发明的进一步改进，所述钢筋混凝土芯板通过多个预制芯板单元在拱肋纵向上依次拼装而成。

作为本发明的进一步改进，所述腹杆用于匹配所述预制芯板单元的部位截断设置，并在截断部位设置有节点连杆，并在该节点连杆的轴向两端分别设置有钢桁节点十字板，使得截断后的腹杆分别连接在对应的钢桁节点十字板上；