[发明专利]一种采用劲性骨架的悬臂桥墩盖梁及其设计方法

说明书

本发明公开了一种采用劲性骨架的悬臂桥墩盖梁及其设计方法，包括盖梁本体、劲性骨架、分布钢筋和混凝土；劲性骨架布置于盖梁本体内，分布钢筋布置于劲性骨架外侧，混凝土采用预制或现浇成形；劲性骨架包括主桁片和平联，主桁片两排并置，通过若干平行布置的平联连接；每排主桁片包括若干上弦杆、下弦杆和腹杆，上弦杆布置于盖梁本体顶部，下弦杆布置于盖梁本体底部，相邻两根腹杆与上弦杆或下弦杆组成三角形结构；本发明以劲性骨架作为受力主体，充分发挥钢与混凝土两种材料的组合受力作用，结构传力机理明晰，计算方便；劲性骨架在工厂焊接成型，整体吊装定位快，且构造配筋较少，利于混凝土浇捣密实。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体公开了一种采用劲性骨架的悬臂桥墩盖梁及其设计方法。

背景技术

在桥梁工程中，采用悬臂盖梁的桥墩，因具有桥下通行空间大、造型美观、视野通透等优点,因此在城市高架、轨道交通桥梁及公路桥梁中均得到了广泛应用。

当前，桥墩悬臂盖梁内的配筋设计，多采用纵向钢筋与密集间距箍筋绑扎成形的钢筋笼。这样的盖梁配筋构造，钢筋笼制作工效较低，且自身刚度较差，钢筋混凝土盖梁的抗弯抗剪承载力较低，一般需要配置较多的预应力筋。因此，如何改进悬臂盖梁的配筋构造，既可提高施工制作效率，又能增强结构的承载能力，是悬臂盖梁在设计中需要解决的一个技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出一种采用劲性骨架的悬臂桥墩盖梁设计方案，以焊接整体劲性骨架代替传统的密布钢筋笼，从而提高悬臂盖梁的受力合理性与施工制作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种采用劲性骨架的悬臂桥墩盖梁，包括盖梁本体、劲性骨架、分布钢筋和混凝土；劲性骨架布置于盖梁本体内，分布钢筋布置于劲性骨架外侧，混凝土采用预制或现浇成形；劲性骨架包括主桁片和平联，主桁片两排并置，通过若干平行布置的平联连接；每排主桁片包括若干上弦杆、下弦杆和腹杆，上弦杆布置于盖梁本体顶部，下弦杆布置于盖梁本体底部，腹杆两端分别连接上弦杆与下弦杆，相邻两根腹杆与上弦杆或下弦杆组成三角形结构。

作为本发明的进一步优选，包括多个支座垫石，分布于盖梁本体上方；所述腹杆与上弦杆连接处为上弦节点，腹杆与下弦杆连接处为下弦节点，上弦节点设于支座垫石的正下方。

作为本发明的进一步优选，所述上弦杆和下弦杆为双工字钢断面，腹杆和平联为工字钢断面。

作为本发明的进一步优选，所述腹杆成对布置，且在上弦节点或下弦节点处，每对腹杆的腹板与上弦杆或下弦杆的双腹板位置对应。

作为本发明的进一步优选，所述平联连接两排主桁片的上弦节点或下弦节点。

作为本发明的进一步优选，所述腹杆与上弦杆和下弦杆之间采用焊接的连接方式，平联与上弦节点或下弦节点的连接方式为焊接。

一种采用劲性骨架的悬臂桥墩盖梁的设计方法，包括以下要点：

要点1、劲性骨架混凝土盖梁可按照钢混组合结构进行设计，劲性骨架上弦节点设在桥跨主梁的支座位置，使集中力直接传递到劲性骨架上；上下弦杆承受弯矩，腹杆传递剪力，使得盖梁的受力机理明确，承载力更高。

要点2、由于劲性骨架承担了上部结构传递来的主要荷载，劲性骨架周边需进行少量的构造配筋，用于防止混凝土收缩与温度裂缝；当盖梁单边悬臂较长时(例如5m以上)，则需配置预应力筋提高抗裂性。

要点3、劲性骨架的构形优选无竖杆三角桁架或直角三角桁架，且劲性骨架主桁中受拉杆件与受压杆件之间的夹角不小于25°。

要点4、劲性骨架混凝土盖梁的悬臂端竖向位移分析，可考虑主桁杆件周边混凝土部分参与工作，根据虚功原理按下式进行计算：