[发明专利]一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施及设计方法

权利要求书

1.一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施，其特征在于：包括有限位移抗裂控制区、普通连接件区、有限位移双重控制型剪力钉、钢主梁、桥面板；

所述的有限位移抗裂控制区设置于墩顶负弯矩区，区域内剪力连接键采用有限位移双重控制型剪力钉；

所述的普通连接件区设置于正弯矩区，区域内剪力连接键采用普通剪力钉；

所述的钢主梁为钢板、钢箱或其他形式钢梁，处于有限位移抗裂控制区钢梁顶板设置配套椭圆孔以便于有限位移双重控制型剪力钉的安装；

所述的桥面板采用预制分块桥面板或现浇桥面板，有限位移控制区内桥面板采用普通钢筋混凝土。

2.根据权利要求1中所述的一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施，其特征在于：所述的有限位移双重控制型剪力钉包括外包高分子弹性体、端板、限位板、椭圆孔、螺母、栓钉；

所述的栓钉穿入限位板和设置于钢梁顶板之上的椭圆孔，通过螺母与钢梁固定；所述的端板与栓钉焊接，锚固于桥面板内，所述的外包高分子弹性体包裹端板。

3.根据权利要求2中所述的一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施，其特征在于：所述的外包高分子弹性体拉伸强度大于5MPa，弹性回复率大于85％，与钢材粘结强度大于5MPa。

4.根据权利要求1中所述的一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施，其特征在于，控制措施设计方法为：

步骤(1)，确定连续组合梁结构形式，确定有限位移抗裂控制区长度a值，a＝0.15L，L为连续组合梁主跨跨径；

步骤(2)，计算桥梁外部荷载设计值q，得到连接件拉拔力T_s；

步骤(3)，确定栓钉直径d、长度h以及端板宽度b_t、厚度t₁、外伸悬臂长度b₀；端板处混凝土局部抗压承载力以及栓钉抗拉承载力应不低于连接件抗拔力，允许连接件端板在抗拔力较大时发生屈服形成塑性铰，据此，各尺寸具有以下关系：

b_t＝d+2b₀；

式中，T_s为连接件拉拔力由计算得到，f_yw为栓钉设计抗拉强度，f_c为桥面板混凝土抗压设计强度，f_yt为端板屈服强度，栓钉长度h的合理范围建议取200～250mm；

步骤(4)，确定外包高分子弹性体厚度t₀，t₀合理范围建议取5～9mm，当处于强震区时，t₀建议取较大值；

步骤(5)，确定椭圆孔纵向长度b₁，横向长度b₂；

椭圆孔纵向长度b₁取决于桥面板纵向滑移需求量，控制桥面板开裂弯矩设计值所对应滑移量s恰好等于(b₁-d-2t₀)/2，横向长度b₂满足栓钉穿入，据此，各尺寸具有以下关系：

b₂＝d+2t₀

式中，A₁、A₂、C、α均为待定系数，E_c为混凝土弹性模量，E_s为钢材弹性模量，A_s为钢材面积，A_c为混凝土桥面板面积，h混凝土和钢材各自形心轴距离,k为普通连接件区连接件产生的抗滑刚度，x取到中支点处距离；

步骤(6)，确定限位板宽度bx，厚度t₂，宽度bx≥b_t+2t₀，t₂≥t₁。