[发明专利]预应力铝-混组合桁架梁及其施工方法

说明书

一种预应力铝‑混组合桁架梁，其特征在于，其至少一个桁架梁采用预应力铝合金‑混凝土组合桁架梁。优选地，其受压上主桁内灌注混凝土；在下主桁和斜杆内部空间内设置预应力筋；在上主桁节点处设置预应力锚固点。优选地，包括承力面板体系、纵向预应力铝合金‑混凝土组合桁架梁、横撑及预应力筋锚固体系；上下主桁设置为双层或单层面板结构体系。根据本发明的预应力铝‑混组合桁架梁，在与传统桁架梁承载工况相同的情况下，本身的自重明显减轻，使用寿命明显延长，本身造价下降，安装周期缩短，而且维护成本大幅降低。

技术领域

本发明涉及一种预应力铝-混组合桁架梁及其施工方法，用于建造梁桥或建筑结构，尤其是一种新型的铝合金-混凝土组合桁架桥梁的承载结构，属于桥梁工程和建筑工程领域。

根据本发明的预应力铝-混组合桁架梁可以是预制件，也可以现场组焊或组装部件，可以是一榀组合桁架，也可以为通过横撑连接的多榀组合桁架，其结构适用于所有的桥梁和建筑结构承载结构，与桥梁建造的选址无关，与建桥处的地质构造无关，与建桥处的地形无关，与建桥处的水文环境无关。

换句话说，本发明不属于不可移动的建筑物。也就是说，本发明仅仅涉及一种新型的桥梁和建筑结构承载桁架，而不是特定的桥梁和建筑结构。

背景技术

现有技术中，铝合金构件在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。一般工业与民用建筑和构筑物也大量推广这种铝合金结构，并通过《铝合金结构工程施工质量验收规范》GB50576-2010和《铝合金结构设计规范》(GB50429-2007)等技术规范加以约束。然而，一般桁架梁桥的结构承载构件常采用钢桁架，以铝合金制作的实例桥梁未见报道，特别是，预应力铝-混组合桁架梁结构，这种组合结构形式在现有建筑结构规范中尚未有相应条文。

限制铝制构件在桥梁结构中发展的重要原因可归结为铝合金的材料性能和焊接性能。因为铝合金弹性模量为6.9x10³MPa，约为钢材弹模2.1x10⁴MPa的0.3倍，且其抗压、抗拉强度一般小于钢材，塑性变形也大，此材料性能限制了该类型材料在桥梁和建筑结构中作为承重结构构件的发展。但是，铝合金的密度为2705kg/m³，仅为钢材的1/3，铝合金拉伸强度可达440-500MPa，甚至铝-锌-镁铝合金拉伸强度达到886MPa，已超过现有桥梁和建筑结构的常规结构钢。这一材料性能的改进使得铝合金能够在大跨度桥梁和建筑结构替代钢材，并且，在相同几何参数下，预应力铝-混组合结构体系较预应力钢-混组合结构体系自重轻、强度高，节省了材料用量。

现有技术条件下，钢桁架结构体系一般采用薄壁构件通过节点板进行连接。在受压情况下，薄壁构件容易发生局部屈曲。为了解决这一问题，在钢薄壁构件内部或外部都采用灌注混凝土。铝制受压构件也可以在板厚经济条件限制下采用内灌或外包混凝土，铝合金和混凝土协同工作，会有效增大构件整体弯曲刚度和抗压承载力。利用受拉主桁杆件和斜杆设置钢绞线或FRP等预应力筋，可大大提高了结构体系整体性，使得受拉侧抗拉承载力增大。

然而，现有技术中，还从来没有出现过以预应力铝-混凝土结构作为杆件元素的桥梁承载桁架。事实上，现有技术中，本领域的技术人员形成了单纯以钢桁架或钢-混组合结构等传统思维的惯性，难以克服传统技术的偏见，更难以想到以预应力铝-混组合结构为主体的桥梁承载桁架。

特别是，即使想到以预应力铝-混组合结构作为桥梁承载桁架的元素，在施工工艺等方面也需要克服重重技术难关才能实现，因此，本发明并不是显而易见的。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力铝-混组合桁架梁及其施工方法，其用于建造桥梁和建筑结构，构造合理、通行便利、受力合理、施工方便，是新型的预应力铝-混组合桁架桥的承载部件。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种预应力铝-混组合桁架梁，其特征在于，其至少一个桁架梁采用预应力铝合金-混凝土组合桁架梁。