本發(fā)明涉及橋梁主梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，尤其是涉及一種用于主梁大懸臂混凝土翼緣的性能調(diào)節(jié)裝置及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

目前，采用結(jié)構(gòu)化的觀點(diǎn)、工業(yè)化的模式，在規(guī)?；?、系列化的水平上，實(shí)施少土、無土、高效、低價(jià)工程的建設(shè)，正成為我國(guó)綠色公路建設(shè)的發(fā)展方向。

其中，橋梁主梁結(jié)構(gòu)的輕型化技術(shù)是推動(dòng)橋梁工業(yè)化建造的重要部分。經(jīng)過多年探索，少腹板、大懸臂混凝土翼緣主梁得到長(zhǎng)足發(fā)展，取得良好建造效果。

但由于計(jì)算模型和結(jié)構(gòu)構(gòu)造上存在不足，少腹板、大懸臂混凝土翼緣主梁在進(jìn)一步減小構(gòu)造厚度上進(jìn)入技術(shù)瓶頸：梁體剪力滯效應(yīng)、橫向負(fù)彎矩影響使得大懸臂翼緣的構(gòu)造厚度和受力安全均處于控制設(shè)計(jì)和令人擔(dān)憂的狀態(tài)。對(duì)這一狀態(tài)的處理一般采用強(qiáng)化構(gòu)造設(shè)計(jì)的方法。而對(duì)其做根本性的改變，至今在國(guó)內(nèi)外未見其他公開報(bào)導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于主梁大懸臂混凝土翼緣的性能調(diào)節(jié)裝置以及帶有性能調(diào)節(jié)裝置的橋梁主梁。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種用于主梁大懸臂混凝土翼緣的性能調(diào)節(jié)裝置，設(shè)于構(gòu)成橋梁主體的主梁大懸臂混凝土翼緣的端部，所述的性能調(diào)節(jié)裝置包括混凝土壓條和預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，所述混凝土壓條安裝在主梁大懸臂混凝土翼緣的端部上，所述的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)安裝在混凝土壓條內(nèi)，并用于為混凝土壓條和翼緣端部提供壓力。

優(yōu)選的，所述的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)包括設(shè)于混凝土壓條內(nèi)的預(yù)應(yīng)力管道、張拉在預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束、錨固張拉后的預(yù)應(yīng)力鋼束于混凝土壓條兩端的預(yù)應(yīng)力錨具，以及澆筑于混凝土壓條端部的封錨混凝土。

更優(yōu)選的，所述的預(yù)應(yīng)力錨具包括錨板和錨座。

更優(yōu)選的，張拉并錨固后的預(yù)應(yīng)力鋼束滿足其對(duì)混凝土壓條的兩端存在壓力。

更優(yōu)選的，所述的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)還包括壓注于預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的管道內(nèi)壓漿。

用于主梁大懸臂混凝土翼緣的性能調(diào)節(jié)裝置的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

(a)混凝土壓條澆筑前，預(yù)埋混凝土壓條與主梁大懸臂混凝土翼緣的連接鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道，以及預(yù)應(yīng)力錨具的錨座；

(b)澆筑混凝土壓條，在預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)穿設(shè)張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，再以預(yù)應(yīng)力錨具的錨板將張拉后預(yù)應(yīng)力鋼束錨固在混凝土壓條的兩端；

(c)壓注管道內(nèi)壓漿，并澆筑混凝土壓條端部的封錨混凝土，即完成所述性能調(diào)節(jié)裝置的構(gòu)建。

優(yōu)選的，步驟(b)中：澆筑的混凝土壓條達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90％及以上才開始后續(xù)預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)混凝土壓條中預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的設(shè)置，可以保證為翼緣端部提供壓力，消除剪力滯引起的翼緣端部壓力不足，受拉開裂現(xiàn)象，同時(shí)，其還能保證混凝土壓條與翼端聯(lián)合工作，擴(kuò)大翼緣橫向承載范圍，解決負(fù)彎矩引起的翼緣根部受拉開裂問題。

(2)本發(fā)明的性能調(diào)節(jié)裝置創(chuàng)造了一種橋梁新型結(jié)構(gòu)構(gòu)造，改變了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)模式，改善了大懸臂混凝土翼緣的工作狀態(tài)，保證了結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性，支持了混凝土結(jié)構(gòu)的輕型化設(shè)計(jì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的性能調(diào)節(jié)裝置的安裝位置示意圖；

圖2為本發(fā)明的性能調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)消除截面剪力滯的作用示意圖，其中，a為無調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁正截面上緣預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的壓應(yīng)力分布，b為調(diào)節(jié)裝置對(duì)主梁正截面上緣產(chǎn)生的附加壓應(yīng)力分布，c為主梁正截面上緣其他作用產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力分布；

圖5為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)擴(kuò)大荷載擴(kuò)散角的作用示意圖，其中，d為無調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣順橋向截面上緣等代最大均勻應(yīng)力范圍，e為有調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣順橋向截面上緣等代最大均勻應(yīng)力范圍，f為無調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣上荷載順橋向均勻擴(kuò)散角，g為有調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣上荷載順橋向均勻擴(kuò)散角。

圖中，1-鋼板組合梁，2-主梁大懸臂混凝土翼緣，3-性能調(diào)節(jié)裝置，4-混凝土壓條，5-預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，6-預(yù)應(yīng)力管道，7-預(yù)應(yīng)力鋼束，8-預(yù)應(yīng)力錨具，9-管道內(nèi)壓漿，10-封錨混凝土，11-錨座，12-錨板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

跨徑35m鋼板組合連續(xù)梁橋采用全寬16.25m、雙主梁鋼板組合梁1。3.9m大懸臂混凝土翼緣2受梁體剪力滯、橫向負(fù)彎矩影響，存在受力拉開裂問題。

參見圖1和圖2，設(shè)計(jì)于大懸臂混凝土翼緣2端部設(shè)置性能調(diào)節(jié)裝置3，形成對(duì)翼緣的支持。性能調(diào)節(jié)裝置3由混凝土壓條4和內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)5組成。

參見圖3，預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)5包括預(yù)應(yīng)力管道6、預(yù)應(yīng)力鋼束7、預(yù)應(yīng)力錨具8、管道內(nèi)壓漿9、封錨混凝土10。預(yù)應(yīng)力錨具8包括錨座11、錨板12。

參見圖3，混凝土壓條4澆筑前，預(yù)埋混凝土壓條4與主梁大懸臂混凝土翼緣2的連接鋼筋、混凝土壓條4內(nèi)的預(yù)應(yīng)力管道6、混凝土壓條4端部的預(yù)應(yīng)力錨具8的錨座11；混凝土壓條4澆筑并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90％后，于預(yù)應(yīng)力管道6內(nèi)穿設(shè)、張拉預(yù)應(yīng)力鋼束7；預(yù)應(yīng)力鋼束7張拉后，以預(yù)應(yīng)力錨具8的錨板12錨固預(yù)應(yīng)力鋼束7并將預(yù)應(yīng)力鋼束7內(nèi)的拉力轉(zhuǎn)化為錨具8對(duì)混凝土壓條4由兩端向中間的壓力，進(jìn)而通過混凝土壓條4與主梁大懸臂混凝土翼緣2的連接形成對(duì)翼緣端部同方向的壓力。隨后壓注管道內(nèi)壓漿9、澆筑混凝土壓條4端部的封錨混凝土10，形成對(duì)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)5的保護(hù)。

參見圖4，圖中，a為無調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁正截面上緣預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的壓應(yīng)力分布，b為調(diào)節(jié)裝置對(duì)主梁正截面上緣產(chǎn)生的附加壓應(yīng)力分布，c為主梁正截面上緣其他作用產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力分布，分析可知，混凝土壓條4內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)5為主梁大懸臂混凝土翼緣2端部上緣提供了約5mpa的壓力，消除了“剪力滯引起的翼緣端部上緣原預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的壓力僅約4mpa，不足以抵消其他作用產(chǎn)生的最大7mpa的拉應(yīng)力，翼緣受拉開裂”的問題。

參見圖5，混凝土壓條4內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)5同時(shí)為混凝土壓條4提供壓力，保證其不開裂，與主梁大懸臂混凝土翼緣2聯(lián)合工作，改變了混凝土壓條4僅用作護(hù)欄底座，允許開裂，不參與鋼板組合梁1受力的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式。由此，主梁大懸臂混凝土翼緣2端部剛度提高，順橋向截面上緣等代最大均勻應(yīng)力首先在荷載作用處數(shù)值降低，范圍加長(zhǎng)，進(jìn)而在遠(yuǎn)處產(chǎn)生同樣效應(yīng)，應(yīng)力范圍由無調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣順橋向截面上緣等代最大均勻應(yīng)力范圍d轉(zhuǎn)化為有調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣順橋向截面上緣等代最大均勻應(yīng)力范圍e。以作用點(diǎn)為基點(diǎn)，主梁大懸臂混凝土翼緣2上荷載順橋向向根部的均勻擴(kuò)散角由無調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣上荷載順橋向均勻擴(kuò)散角f轉(zhuǎn)化為有調(diào)節(jié)裝置時(shí)主梁翼緣上荷載順橋向均勻擴(kuò)散角g，即擴(kuò)散角由傳統(tǒng)的約45°加大了約15°，擴(kuò)大了翼緣橫向承載范圍，解決了負(fù)彎矩引起的翼緣根部受拉開裂問題。

另外，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，翼緣性能調(diào)節(jié)裝置3改善了3.9m大懸臂混凝土翼緣的工作狀態(tài)，翼緣根部厚度由傳統(tǒng)的大于50cm減少至40cm，結(jié)構(gòu)安全、耐久，輕巧。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。