[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

说明书

本发明公开了一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施及设计方法，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；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；钢主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；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。在设计外荷载作用下负弯矩区桥面板可与钢梁产生纵向滑动位移进而释放板内拉应力，桥梁遇到超过设计荷载作用时，结构依靠外包高分子弹性体变形继续释放混凝土板内拉应力，能够适应更大跨径、强震作用下钢混组合桥弯矩抗裂需求。

技术领域

本发明属于工程建设领域，尤其是桥梁领域，具体涉及一种钢-混组合梁桥领域，本发明解决了传统钢混组合梁负弯矩区易开裂、施工效率低和耐久性差的技术问题，具有性能可靠、构造简单、成本低、便于工厂化生产现场拼接方便，施工效率高等优势。

背景技术

钢-混凝土组合结构简支梁桥，截面上缘的混凝土板处于受压状态，其下的钢结构大部分处于受拉状态，最终能发挥钢与混凝土各自力学性能有点。但是，对于连续钢混组合梁桥，中间墩附近受负弯矩作用，上缘混凝土受拉、下缘钢结构受压。一方面，受拉区混凝土开裂将影响结构的耐久性和使用性能。另一方面，下缘受压钢结构面临局部屈曲危险；尤其对于大跨度桥梁下缘受压往往需要使用很厚的钢板，将引起现场焊接困难、残余应力等一系列问题。上述问题制约了钢混组合梁结构发展应用，尤其严重影响钢混结构向大跨度方向的发展。

目前，为解决中间墩负弯矩区上缘混凝土受拉易开裂问题主要有三种方式：(1)对负弯矩区桥面板施加预应力。通过导入一定的压应力抵消梁桥运营时产生的拉应力，但是一部分预应力将加到钢梁上产生不利影响，一部分施加到桥面板后，由于收缩徐变的影响预应力将损失大部分，预应力施加效率受限；随着跨径增加，钢梁截面在组合结构中的比重愈来愈重，给桥面板施加预应力效果越来越小，对于大跨度钢混组合桥梁，依靠预应力解决桥面板受拉开裂问题很难做到；(2)支点升降法：采用顶推法施工时，在桥面板与钢梁结合后，降低支座使其回到设计标高后可获得纵向预应力，但是由于混凝土徐变的影响，施加的压应力将有很大损失；(3)桥面板间断施工法：采用先浇注跨中部分然后浇注支点部分，减小位于支座上部的桥面板拉应力，这种做法缺点是桥面板的施工不连续。

组合梁负弯矩区开裂常规解决办法存在施工繁琐、效率低、造价高等问题，因此，迫切需要一种造价低、施工便捷且能适应更大跨径、更大荷载的抗裂控制技术，防止负弯矩区混凝土板的开裂，提升结构耐久性，促进钢混组合梁桥向更大跨径发展和应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施及设计方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于有限位移的组合梁桥抗裂控制措施，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。

本发明的进一步技术：

优选的，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。