[实用新型]一种梁的新型钢-混凝土结合段的构造

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钢-混凝土结合段的构造，尤其涉及一种梁的新型钢-混凝土结合段的构造。

背景技术

钢-混凝土结合段主要出现在混合梁桥中，混合梁桥起始于连续梁桥，当边跨与中跨跨长之比较小时，边跨采用自重和刚度较大的混凝土梁，中跨则采用较轻的钢梁，可以避免边跨端支点产生负反力和平衡中跨的恒载弯矩，并还可以提高梁悬臂施工时结构的刚度和抗风稳定性。由上所述钢梁与混凝土梁的接头处即为钢-混凝土结合段。由于经济合理性、技术可靠性，钢-混凝土结合段目前已广泛应用于连续梁桥、刚构桥、斜拉桥、悬索桥和拱桥等多种桥梁结构中。

长期以来，钢和混凝土是桥梁结构的主要材料，这两种材料在物理性能和力学性能上有很大差异。采用钢或混凝土单一材料的桥梁，其结构性能往往受到材料特性在某些方面不足的限制。钢材抗拉强度高，但压屈性能差，自重轻但价格贵，施工速度快但涂装维修工作量大，延性和韧性高但刚度稍低变形稍大；与此相反，混凝土材料抗压性能好但抗拉性能差，价格便宜但自重大，施工速度慢，地震惯性力大，抗震性能较差，而且，大量使用就地开采的砂石材料，也不利于环境保护。

对于混合梁桥独特的结构，钢梁与混凝土梁的结合段是材料特性的突变处，在选定结合段的构造时特别要注意钢梁与混凝土梁之间刚度过渡的匀顺和应力传递的顺畅，避免产生过大的应力集中和折角，确保梁经久耐用和车辆行驶平稳舒适；同时，也要考虑到钢梁与混凝土梁结合段施工的方便。

混合梁斜拉桥是应用钢-混凝土结合段结构的一种混合梁桥，钢-混凝土结合段是混合梁斜拉桥的关键部位，由于该结合部位两侧材料性质的不同，梁刚度、强度在此发生突变，结合段如何传递强大的轴力和剪力、实现结构刚柔的平顺过渡，是至关重要的关键技术。因此，钢-混凝土结合段的结构应能流畅的传递各种荷载产生的内力(轴力、剪力和弯矩)和变形，并具有良好的抗疲劳和耐久性，其钢梁和混凝土梁的外形过渡也应基本一致。因此，梁的钢-混凝土结合段部位结构复杂，有必要对其进行深入研究，以保证其整体性和可靠性。

混凝土梁与钢梁的连接构造是一个非常重要的部位，这是由钢-混凝土混合梁本身特性所决定的。混凝土梁既可以是钢筋混凝土梁也可以是预应力混凝土梁。为了确保连接可靠，避免使其成为全桥的薄弱点，必须考虑下列因素并采取相应的措施：

(1)由于混凝土梁承受着很大的轴向力，为避免连接部位断面重心突变而引起的附加弯矩，要求连接部位的钢梁重心和混凝土梁重心尽量吻合，并要求相对应的腹板和顶、底板的重心也基本重合，防止钢梁的腹板和顶、底板产生局部弯曲和失稳。

(2)为保证钢梁和混凝土梁的连接可靠，并有效平顺地传递强大的轴向力，在钢梁上(与混凝土梁重叠部分)必须焊上抗剪栓钉或抗剪器。

(3)由风荷载产生的横向弯矩及活载产生的纵向弯矩，在连接部位还会产生拉应力，因此还必须对连接部分施加一定的纵向预应力来提供补偿。

目前，钢-混凝土结合的主要型式有如图1(a)至图1(d)四种型式，图中10为承压板，20为填充混凝土，30为预应力钢束，40钢梁，50混凝土梁。

图1(a)示出了一种全截面连接承压技术方案。该方案是依靠承压钢板承受梁的纵向压力，在钢梁端部设置隔板成为格子结构的承压板，利用该全截面连接承压技术方案其连接处应力较小，但钢束锚固于钢梁端部由隔板形成的格子结构内，锚固形式复杂，施工操作不便。

图1(b)示出了一种全截面连接填充混凝土的技术方案。为了把钢梁上的力传递给整个横梁截面，在钢梁的整个断面范围内填充混凝土，利用该全截面连接填充混凝土技术方案其应力传递较均匀，但钢束锚固形式复杂，刚度变化剧烈。

图1(c)示出了一种部分连接承压板技术方案。为了把钢梁上的力传递到混凝土横梁上，在钢梁顶、底板及腹板端部设承压板，由承压板直接传力。利用这种技术方案传力直接，但断面刚度的变化比较急剧。

图1(d)示出了一种部分连接填充混凝土技术方案。为了把钢梁上的力传递到顶、底板及腹板附近的部分连接，在结合部制一个双壁式钢箱，并在其中灌注混凝土，从而将钢箱与横梁连成一个整体。该技术方案与上述其它几种技术方案比较其刚度过渡较均匀，但结构很复杂，而且双壁钢箱加工制造困难，混凝土的灌注要求也很高。

实用新型内容

本实用新型考虑到梁的钢-混凝土结合段的结构受力、构造要求、施工方便及工程造价等综合因素，提供了一种梁的新型钢-混凝土结合段的构造，解决了现有技术中钢-混凝土结合段抗疲劳性差、加工制造复杂、施工操作困难的技术问题，对今后混合梁的设计具有非常重要的现实意义。