组合梁及桥梁的制作方法

2021-01-18 17:01:16|

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本实用新型涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种组合梁及桥梁。

背景技术：

组合梁结构在钢梁顶缘设置混凝土桥面板，充分利用了钢与砼材料的性能优势，其主要受力构件为钢主梁结构，砼材料用量少，对环境污染小，在桥梁工程建设中得到了广泛的应用。

而对于连续组合梁桥，在中支点附近的负弯矩区内，主梁处于钢梁受压、混凝土桥面板受拉的不利状态。负弯矩区桥面板常常设计为带裂缝工作，由于桥面板位于结构顶缘，带裂缝桥面板存在防水性能差、钢筋易锈蚀及裂缝发展快等问题。负弯矩区的混凝土裂缝控制成为了制约组合梁结构应用的重要技术难题。

为提高混凝土桥面板的抗裂性能，常采用支点顶升、张拉预应力等抗裂措施。支点顶升方法对施工要求较高，施工质量控制难度较大；张拉预应力方法会导致钢梁一起受压，预应力作用效果有限，且影响后期换板。针对现有抗裂措施存在的问题，提出新的解决方案对推进组合梁的应用具有重大的意义。

技术实现要素：

基于此，本实用新型在于克服现有技术针对为提高混凝土桥面板的抗裂性能所采取的抗裂措施对施工要求高、施工控制难度大，或者预应力作用效果有限，影响后期换板、经济性较差等不足，提供一种组合梁及桥梁。

其技术方案如下：

一种组合梁，包括：钢梁，以及沿所述钢梁的顶缘设置的桥面板结构；所述桥面板结构包括设于所述钢梁的顶缘的底部混凝土层，设于所述底部混凝土层上的高性能混凝土层，以及设于所述底部混凝土层与所述高性能混凝土层之间的层间结合钢筋。

本技术方案的组合梁不仅对施工要求不高，施工质量可控，且不影响后期作业，同时耐久性好、工程造价低。本技术方案所述的组合梁在负弯矩区桥面板一定厚度范围内采用高性能混凝土层。对于组合结构负弯矩区桥面板而言，桥面板结构设置于钢梁顶缘，桥面板结构承受负弯矩拉应力。由于结构中性轴偏向于桥面板结构一侧，桥面板结构拉应力沿混凝土结构高度急剧变化，对桥面板结构顶缘拉应力较大的区域采用高性能混凝土层，可以较好地控制结构裂缝的开展，提高结构抗裂性能。

具体地，本技术方案在组合梁的负弯矩区内，通过分层浇筑的方法设置桥面板结构，靠近钢梁所在侧的底部混凝土层作为基础层，再在底部混凝土层上设置高性能混凝土层，以提高桥面板结构的综合抗裂性能。本技术方案相对于普通桥面板而言，其裂缝宽度小，耐久性好，而相对于全断面高性能混凝土结构而言，本技术方案不仅充分发挥高性能混凝土的优越性能，并且减少材料用量，造价低。

并且，考虑到底部混凝土层与高性能混凝土层材料性能差别有异，从而本技术方案通过在底部混凝土层和高性能混凝土层之间设置层间结合钢筋，从而提高底部混凝土层与高性能混凝土层的结合性能，保持桥面板结构的一致性，更好地发挥各自材料的优越性。

在其中一个实施例中，所述底部混凝土层为普通混凝土层；和/或所述高性能混凝土层为活性粉末混凝土层。普通混凝土层造价低，而活性粉末混凝土层的抗拉强度是普通混凝土的数倍，在结构拉应力最大的位置采用上述材料的高性能混凝土层，可以较好地控制裂缝的发展。

在其中一个实施例中，所述高性能混凝土层与所述底部混凝土层的厚度比范围为1/3～2/3。可根据桥面板的实际抗拉需求选择合适的厚度比，兼顾成本与质量。

在其中一个实施例中，所述层间结合钢筋为钢筋网。钢筋网可根据实际情况设置为一层、两层或多层。

在其中一个实施例中，所述钢筋网包括至少一层横向钢筋和至少一层纵向钢筋，所述横向钢筋和所述纵向钢筋交叉设置。所述横向钢筋可位于所述纵向钢筋的上方或者下方。

在其中一个实施例中，所述层间结合钢筋为钢筋笼。

在其中一个实施例中，还包括与所述层间结合钢筋连接，且分别延伸至底部混凝土层和高性能混凝土层的第一植入筋及第二植入筋。从而进一步加强底部混凝土层和高性能混凝土层的层间结合力。

在其中一个实施例中，所述第一植入筋的数量为至少两个，至少两个所述第一植入筋间隔设置；所述第二植入筋的数量为至少两个，至少两个所述第二植入筋间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第一植入筋与所述第二植入筋对称设置；或者，所述第一植入筋与所述第二植入筋交错设置。

本技术方案还提供一种桥梁，包括如上述任一项所述的组合梁。

本技术方案的组合梁不仅对施工要求较低，施工质量可控，且不影响后期作业，同时耐久性好、工程造价低。本技术方案所述的组合梁在负弯矩区桥面板一定厚度范围内采用高性能混凝土层。对于组合结构负弯矩区桥面板而言，桥面板结构设置于钢梁顶缘，桥面板结构承受负弯矩拉应力。由于结构中性轴偏向于桥面板结构一侧，桥面板结构拉应力沿混凝土结构高度急剧变化，对桥面板结构顶缘拉应力较大的区域采用高性能混凝土层，可以较好地控制结构裂缝的开展，提高结构抗裂性能。

具体地，本技术方案在组合梁的负弯矩区内，通过分层浇筑的方法设置桥面板结构，靠近钢梁所在侧的底部混凝土层作为基础层，再在底部混凝土层上设置高性能混凝土层，以提高桥面板结构的综合抗裂性能。本技术方案相对于普通桥面板而言，其裂缝宽度小，耐久性好，而相对于全断面高性能混凝土层而言，本技术方案的不仅充分发挥抗拉混凝土的优越性能，并且抗拉混凝土用量少，造价低。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述的桥面板结构的示意图。

附图标记说明：

10、底部混凝土层；20、高性能混凝土层；30、层间结合钢筋。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

一种组合梁，包括：钢梁，以及沿所述钢梁的顶缘设置的桥面板结构；所述桥面板结构包括设于所述钢梁的顶缘的底部混凝土层10，设于所述底部混凝土层10上的高性能混凝土层20，以及设于所述底部混凝土层10与所述高性能混凝土层20之间的层间结合钢筋30。

本实施方式的组合梁不仅对施工要求较低，施工质量可控，且不影响后期作业，同时耐久性好、工程造价低。本实施方式所述的组合梁在负弯矩区桥面板一定厚度范围内采用高性能混凝土层20。对于组合结构负弯矩区桥面板而言，桥面板结构设置于钢梁顶缘，桥面板结构承受负弯矩拉应力。由于结构中性轴偏向于桥面板结构一侧，桥面板结构拉应力沿混凝土结构高度急剧变化，对桥面板结构顶缘拉应力较大的区域采用高性能混凝土层20，可以较好地控制结构裂缝的开展，提高结构抗裂性能。

具体地，本实施方式在组合梁的负弯矩区内，通过分层浇筑的方法设置桥面板结构，靠近钢梁所在侧的底部混凝土层10作为基础层，再在底部混凝土层10上设置高性能混凝土层20，以提高桥面板结构的综合抗裂性能。本实施方式相对于普通桥面板而言，其裂缝宽度小，耐久性好，而相对于全断面高性能混凝土层20而言，本实施方式的不仅充分发挥抗拉混凝土的优越性能，并且抗拉混凝土用量少，造价低。

并且，考虑到底部混凝土层10与高性能混凝土层20材料性能差别有异，从而本实施方式通过在底部混凝土层10和高性能混凝土层20之间设置层间结合钢筋30，从而提高底部混凝土层10与高性能混凝土层20的结合性能，保持桥面板结构的一致性，更好地发挥各自材料的优越性。

具体地，本实施方式所述底部混凝土层10为普通混凝土层；和/或所述高性能混凝土层20为活性粉末混凝土层。活性粉末混凝土层的抗拉强度是普通混凝土的数倍，在结构拉应力最大的位置采用上述材料的高性能混凝土层20，可以较好地控制裂缝的发展。活性粉末混凝土力学性能极大的超越了普通混凝土，在结构受力薄弱部位采用活性粉末混凝土，可提高结构的耐久性。由于活性粉末混凝土抗裂性能好及其材料耐久性好，使负弯矩区桥面板顶面具有更加良好的防水性能。并且，仅在负弯矩区桥面板结构的顶面采用活性粉末混凝土，降低了活性粉末混凝土的材料用量，减少了工程造价。

另外，本实施方式还可通过将底部混凝土层10靠近高性能混凝土层20的一壁面设置为粗糙面，从而有利于高性能混凝土层10浇筑后，在层间结合钢筋30以及粗糙面的配合下，更好地与底部混凝土层10结合。所述粗糙面可设置为颗粒型粗糙面、锯齿形粗糙面、波浪形粗糙面或其他形式的粗糙面。

本实施方式所述高性能混凝土层20与所述底部混凝土层10的厚度比范围为1/3～2/3。可根据桥面板结构的实际抗拉需求选择合适的厚度比，兼顾成本与质量。即当桥面板结构的实际抗拉需求较小时，则所述高性能混凝土层20与所述底部混凝土层10的厚度比可选择为在1/3～2/3之间；当桥面板结构的实际抗拉需求较大时，则所述高性能混凝土层20与所述底部混凝土层10的厚度比可选择为在1/2～2/3之间

本实施方式所述层间结合钢筋30为钢筋网。所述钢筋网可根据实际情况设置为一层、两层或多层。

具体地，每层所述钢筋网包括至少一层横向钢筋和至少一层纵向钢筋，所述横向钢筋和所述纵向钢筋交叉设置。所述横向钢筋可位于所述纵向钢筋的上方或者下方。

在其他实施方式中，所述层间结合钢筋30为钢筋笼。所述钢筋笼通过将至少两层钢筋网绑扎而成。

本实施方式还包括与所述层间结合钢筋30连接，且分别延伸至底部混凝土层10和高性能混凝土层20的第一植入筋及第二植入筋。从而进一步加强底部混凝土层10和高性能混凝土层20的层间结合力。

由于桥面板结构的跨度通常较长，故为了保证第一植入筋的结合效果，本实施方式所述第一植入筋的数量为至少两个，至少两个所述第一植入筋间隔设置，且间隔的紧密程度可根据实际情况设置。

同理，所述第二植入筋的数量为至少两个，至少两个所述第二植入筋间隔设置。

本实施方式中所述第一植入筋与所述第二植入筋对称设置，即所述第一植入筋和所述第二植入筋沿所述层间结合钢筋30对称设置。

在其他实施方式中，所述第一植入筋与所述第二植入筋也可交错设置，即所述第一植入筋和所述第二植入筋沿所述层间结合钢筋30的长度方向间隔交错设置。

所述第一植入筋和/或第二植入筋的自由端可设置为弯钩形或爪钩型，利于增加第一植入筋和/或第二植入筋与底部混凝土层10和/或高性能混凝土层20的附着力，从而提高结合性能。

本实施方式还提供一种桥梁，包括如上述任一项所述的组合梁。

具体地，本实施方式在组合梁的负弯矩区内，通过分层浇筑的方法设置桥面板结构，靠近钢梁所在侧的底部混凝土层10作为基础层，再在底部混凝土层10上设置高性能混凝土层20，以提高桥面板结构的综合抗裂性能。本实施方式相对于普通桥面板而言，其裂缝宽度小，耐久性好，而相对于全断面高性能混凝土层20而言，本实施方式不仅充分发挥抗拉混凝土的优越性能，并且抗拉混凝土用量少，造价低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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