[发明专利]一种钢竹组合箱梁

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构领域，具体涉及一种钢竹组合箱梁。

背景技术

波形钢腹板组合箱桥梁是20世纪80年代出现的一种新型桥梁，是一种用波形钢板置换预应力混凝土箱梁混凝土腹板的新型钢-混凝土组合结构。与常规结构相比，其优越性在于它的结构自重较轻，可以减少下部结构的工程量，进而降低其工程总造价；避免了腹板开裂的问题，结构耐久性能好。但是波形钢腹板的结合部较多，其连接构造较为复杂，导致底板和顶板浇筑过程中，模板和支架安装很困难，施工难度较大；并且混凝土底板极易产生受拉裂缝，耐久性较差。

现有的波形钢腹板组合箱梁的顶板和底板的主要材料钢筋混凝土材料，长安大学曾研究用木材部分替代混凝土，提出了钢木组合箱梁，但其钢腹板与木板连接处仍采用现浇混凝土，不能解决模板施工难的问题；并且我国木材资源稀缺，人均森林面积仅有0.13平方公顷，不到世界平均水平的1/4，居世界第134位，统计数据显示我国森林存在的主要问题：资源总量不足；森林质量不高、分布不均；森林资源增长缓慢，现在国内木结构已经很少应用。

竹材及竹结构的以下特点：

1、我国竹林资源丰富，居于世界首位。且竹材生长速度快，成材周期小；

2、抗拉强度高，竹材的抗拉强度可达370 MPa，相当于HRB400钢材抗拉强度，能很好地解决底板开裂的问题，较好地提高箱梁的耐久性；

3、抵抗变形能力强，其弹性模量可达2000MPa，约为木材的2倍，与钢材能更好地协调变形；

4、良好的抗压能力，实验验证竹材抗压强度在47MPa和62.8MPa之间，远超过我国现行GB50010-2010《混凝土结构设计规范》的C30混凝土抗压强度设计值(14.3 MPa)；

5、竹材是绿色可再生材料，可回收利用，对环境伤害小，符合可持续发展的要求。

基于竹材具有以上诸多有点，国家林业部门近些年也大力支持竹胶板的推广使用。

发明内容

本发明目的是：提供一种充分发挥了波形钢腹板的抗屈曲、抗裂能力以及竹胶板抗拉能力，结构整体性好，不易开裂，现场施工容易，周期短，材料环保耐久，并能满足各类不同跨径桥梁要求的钢竹组合箱梁。

本发明的技术方案是：一种钢竹组合箱梁，包括顶板，以及至少1个设于所述顶板下方的底板，每个底板与所述顶板之间均通过两对称设置的波形钢腹板连接，所述顶板由若干个并排等高、且长度沿桥梁行车方向设置的单片竹胶板通过预应力钢筋压紧而成，所述底板由若干个并排等高、且长度沿桥梁宽度方向设置的单片竹胶板通过预应力钢筋压紧而成，同时所述波形钢腹板与所述顶板和所述底板之间均通过抗剪钢片连接。

作为优选的技术方案，在所述顶板和所述底板内设置有供预应力钢筋穿过的安装孔，该预应力钢筋水平布设在同一高度且两端用墩头锚具固定。

作为优选的技术方案，所述单片竹胶板由若干个长条形竹板榫接而成，且相邻长条形竹板的榫接处设有环氧树脂胶。

作为优选的技术方案，在所述单片竹胶板和所述波形钢腹板的连接处设有槽宽沿进槽方向逐渐增大的榫槽，所述抗剪钢片插入榫槽内并通过环氧树脂胶固定，所述波形钢腹板和所述抗剪钢片通过双面角焊缝连接。

作为优选的技术方案，所述波形钢腹板的形状为锯齿形或正弦波形，所述波形钢腹板的板厚为8-25mm，且其内侧弯曲半径大于板厚的15倍。

本发明的优点是：

1．本发明充分发挥了波形钢腹板的抗屈曲、抗裂能力以及竹胶板抗拉能力，结构整体性好，不易开裂，现场施工容易，周期短，材料环保耐久，并能满足各类不同跨径桥梁要求；

2．本发明的单片竹胶板通过预应力钢筋固定，通过设置不同的顶板和底板的预应力方向，可以有效地降低预应力损失，提高了预应力的使用效率；

3．本发明的单片竹胶板由若干个长条形竹板榫接而成，榫接处可同时承受拉力、压力、剪力和弯矩作用，并具有很好的弹性，表现出较强的半刚性连接特性，且允许产生一定的变形，能够吸收部分汽车动载产生的振动能量；且竹材具有良好的物理力学性能和加工性能，能很好地解决箱梁底板开裂的问题，较好地提高箱梁的耐久性；