[发明专利]混凝土梁-波形钢腹板混凝土梁的纵向混合连续梁体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合连续梁，特别是涉及一种混凝土梁-波形钢腹板混凝土梁的纵向混合连续梁。

背景技术

以往跨径250m以下是梁桥的适用范围，特别是混凝土连续梁因其整体刚度大，行车舒适等优点受到广泛使用。但近年来的工程实践发现混凝土梁在跨径超过150m以后，梁体的跨中段持续下挠、腹板开裂等病害问题比较突出，不少桥梁在远未达到设计使用年限时就需要进行加固改造。其原因在于跨径增加到一定程度后混凝土梁自重较大，占设计内力比例过大，混凝土腹板抗剪、抗拉强度相对不足。

为了解决这些病害，常用的一个方案是不改变结构材料，仍然采用混凝土梁，只是加大混凝土梁梁体截面各部位的尺寸，并相应增加预应力钢筋和普通钢筋的用量。还有一种方案是近几年出现的一种新的组合结构即波形钢腹板混凝土梁。波形钢腹板混凝土梁指顶、底板采用混凝土，腹板采用波形钢的竖向叠合箱梁。波形钢腹板取代了混凝土腹板之后箱梁自重减轻、恒载内力减少，不会出现腹板裂缝。另外由于波形钢腹板的褶皱效应，梁体受弯时混凝土顶、底板承受弯矩，波形钢腹板承受剪力，顶底板混凝土、波形钢腹板各司其职，充分利用了材料的各自优点，良好地发挥了组合结构的优势。

混凝土梁加大截面尺寸的办法固然可使梁体的承载能力提高，但承载能力提高的同时恒载也加大，需要增加更多的普通钢筋和预应力钢筋，三材用量指标迅速上升，特别是混凝土连续梁跨度超过200m后，工程的投资增加太大，其竞争力逊于斜拉桥。因此这些年来交通主管部门已不赞成跨径200m以上修建连续梁桥。

波形钢腹板混凝土梁近年在日本得到了深入的研究与广泛的应用，成为日本高速公路的推荐桥型。其抗震性能好、施工简便、经济性较好，解决了混凝土腹板开裂的问题。但由于波形钢腹板自身存在屈曲稳定的问题，腹板高度不可能做的太高，因此波形钢腹板混凝土梁的跨径局限在150m以内，目前中国已建成最大的波形钢腹板混凝土梁跨径为120m。因此，波形钢腹板混凝土桥的出现尚未解决150-250m的连续梁桥跨中段持续下挠和腹板开裂的问题。

所谓混凝土梁为顶板、底板和腹板均采用混凝土材料的箱梁，所谓波形钢腹板混凝土梁为顶板、底板采用混凝土材料，腹板采用波形钢的竖向叠合箱梁。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种避免梁桥因跨度增加而导致跨中段持续下挠和开裂的混凝土梁-波形钢腹板混凝土梁的纵向混合连续梁体系。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：混凝土梁-波形钢腹板混凝土梁的纵向混合连续梁体系,包括设在桥墩上的混凝土梁区段和设在梁体跨中段及边跨段并与混凝土梁区段固定连接的波形钢腹板混凝土梁区段，混凝土梁区段长度为连续梁主跨跨径的1/4～1/2。

进一步作为本发明技术方案的改进，混凝土梁区段与波形钢腹板混凝土梁区段在相互连接处设有过渡结合段。

进一步作为本发明技术方案的改进，过渡结合段中波形钢腹板混凝土梁区段的钢腹板伸入混凝土梁区段的腹板内，且在靠近混凝土梁区段的一侧设有横隔梁，过渡结合段在钢腹板的内侧设有混凝土内衬。

进一步作为本发明技术方案的改进，混凝土梁区段在顶板内设有沿梁体纵向的第一顶板预应力束，在腹板内设有沿梁体纵向且两端下弯的腹板预应力束。

进一步作为本发明技术方案的改进，波形钢腹板混凝土梁区段在顶板和底板内分别设有沿梁体纵向的第二顶板预应力束和底板预应力束，波形钢腹板混凝土梁区段内沿梁体纵向还设有若干彼此间隔的中横隔板。

进一步作为本发明技术方案的改进，混凝土梁区段和波形钢腹板混凝土梁区段内设有沿梁体纵向的体外预应力束，该体外预应力束在混凝土梁区段内沿顶板下缘平行布置至横隔梁并在穿过横隔梁后逐渐下弯至波形钢腹板混凝土梁区段跨中段的底板上缘，横隔梁的上侧在顶板的下方设有若干改变体外预应力束走向的转向块。

进一步作为本发明技术方案的改进，过渡结合段中波形钢腹板混凝土梁区段的钢腹板伸入混凝土梁区段腹板内的长度≥2m。

进一步作为本发明技术方案的改进，腹板预应力束的两端均设有固定锚，固定锚包括设在腹板内的腹板锚和设在所述横隔梁上的隔梁锚。

本发明的有益效果：本发明中，混凝土梁区段与波形钢腹板混凝土梁区段沿纵向连接在一起构成连续梁体系。其中自重较大的混凝土梁区段设于梁体下方的桥墩上，而自重较小的波形钢腹板混凝土梁区段位于梁体的跨中及边跨段，通过纵向混合，克服了混凝土梁或波形钢腹板混凝土梁单一体系的各自缺点，保证了整个体系刚度的同时，避免了梁桥因跨度增加而导致的跨中段持续下挠和开裂。