本发明涉及一种钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造及其施工方法。
背景技术：
众所周知，钢-混简支组合梁由于充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压强度高的材料特性，具有构造简单、受力明确、延性好等优点，并且简支组合梁桥施工便利、预制程度高，能适应沉降较大的地基，在中小跨径得到普及，但存在跨中弯矩大，跨中挠度大，跨径受限制，桥墩设置多等缺点，因而不适用于中等或大跨径的桥位。
钢-混连续组合梁支座处受负弯矩，跨中受正弯矩，且跨中弯矩比等跨简支梁小很多，支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载作用，使内力状态更均匀合理，因而梁高可以减小，由此具有桥下净空大，跨越能力大，刚度大，结构重量轻等优点，因此，在中等或者大跨径桥梁中，钢-混连续组合梁已经在工程界中被广泛应用。但是在其负弯矩区段，混凝土受拉、钢梁上缘受拉、钢梁下缘受压，这都会对连续组合梁的挠度、刚度、滑移产生不利的影响，然而，这种不利影响可以通过工程来改进。
先简支后连续是目前连续组合梁最常用的一种施工方法。通过现浇简支梁端的端横梁，完成结构体系由简支转换为连续。先简支后连续组合梁桥有效的克服了简支梁和连续梁的缺点，并综合了两者的优点，使得结构更加合理。先简支后连续施工方法利用了简支梁预制与架设方法，施工方便，相应的结构尺寸容易标准化，为大规模预制生产提供了支持，提高施工效率。虽然在桥梁支座处通过引入端横梁结构将相邻简支梁联系在一起，进而形成连续体系桥梁，但是究其本质，相邻简支组合梁的钢梁并没有直接连接，依旧处于钢梁中断的形式。因此，在桥梁使用阶段，其墩顶支座处的端横梁会承受较大的负弯矩和剪力，进而产生墩顶处现浇混凝土板受拉、钢梁下缘受压等不利因素，因此在简支转连续梁湿接端头结构处的桥面板会过早出现纵横向裂缝，进而降低结构的耐久性，影响桥梁结构的使用寿命。因此，在简支转连续体系中的梁端连接一直是连续组合梁关注的焦点。
目前，在设计中，通常通过在端横梁处增加配筋率来控制湿接端头结构处桥面板裂缝的宽度，或者进一步在支座附近混凝土顶板处设置预应力筋来抵抗负弯矩，进而减小桥面板裂缝。然而，提高普通钢筋配筋率对墩顶桥面板裂缝宽度的控制有限，由于混凝土徐变影响施加预应力效果也不明显。
技术实现要素：
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造及其施工方法，有效地解决了钢梁梁端不连续的问题，同时改善了钢-混组合简支转连续梁负弯矩区的钢梁受压及混凝土板受拉的不利影响，保证了钢-混组合连续梁的整体受力性能以及抗震性能。
本发明的具体实施方案是：提供一种钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，包括间隔设置的钢主梁以及位于相邻钢主梁之间的端横梁，相邻的钢主梁顶部之间设置有开孔连接钢板，所述开孔连接钢板上设置有多个用以将开孔连接钢板固定在上翼缘板的第一剪力钉。
进一步的，每个钢主梁包括由上至下设置的上翼缘板、腹板和下翼缘板，第一剪力钉均匀布置在上翼缘板上表面，开孔连接钢板安装在相邻的上翼缘板顶部之间，所述开孔连接钢板两侧设置有用以穿设第一剪力钉的开孔，通过开孔连接钢板使相邻两个上翼缘板连接。
进一步的，所述端横梁内设置有钢筋笼，钢筋笼由交错设置的横向钢筋和箍筋组成。
进一步的，所述腹板的两侧设置有竖向加强肋，所述竖向加强肋靠近端横梁的一面均匀设有多个第二剪力钉。
进一步的，位于端横梁内部的腹板上设置有预设圆孔，用以横向钢筋穿设。
进一步的，所述下翼缘板内侧端竖向焊接有对顶钢板，两个对顶钢板之间设置有填充钢板。
进一步的，所述开孔连接钢板宽度小于上翼缘板的宽度，所述开孔连接钢板沿开孔连接钢板长度方向的两侧边与上翼缘板之间采用角焊缝焊接。
进一步的，相邻对顶钢板之间留有5mm~20mm的间隙，用以置入相应厚度的填充钢板。
进一步的，所述开孔连接钢板与上翼缘板的间距为0~150mm。
进一步的，所述上翼缘板上方布设有两层开孔连接钢板，两层开孔连接钢板的间距为60~200mm。
进一步的，一种钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造的施工方法，包括步骤如下：（1）钢主梁加工：按照钢主梁加工图加工钢主梁各组成板件，在腹板预留好预设圆孔，将上翼缘板、下翼缘板、腹板组装焊接，将对顶钢板焊接于下翼缘板内侧端部，在腹板的两侧焊接竖向加劲肋钢板，并在其靠端横梁一侧表面上焊接第二剪力钉，同时在钢梁上翼缘表面焊接剪力钉；（2）加工连接钢板：在连接钢板对应第一剪力钉的位置加工开孔，开孔中心线需与第一剪力钉中心线对齐；（3）钢主梁架设：将钢主梁运至施工现场，采用吊装、顶推或拖拉方法进行钢主梁架设，钢主梁端部的竖向加劲肋下部放置临时支座，钢主梁安装固定后，在两相邻钢主梁中间安装永久支座；（4）钢筋笼施工：绑扎横向钢筋和箍筋，部分横向钢筋需穿过两个相邻腹板的预设圆孔，用以形成端横梁内的钢筋笼；（5）安装开孔连接钢板：将开孔连接钢板的预设圆孔对准并套入相邻上翼缘的第一剪力钉，如设计要求开孔连接钢板与上翼缘焊接，则需进行焊接施工；（6）端横梁施工：根据端横梁尺寸进行支模，浇筑混凝土并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模，使得钢主梁纵桥向连成一体；（7）桥面板混凝土层施工：安装桥面板混凝土底模和侧模，绑扎桥面板钢筋，浇筑混凝土并养护，当混凝土达到设计要求后，可以拆模；（8）此外，在步骤（5）中，开孔连接钢板安装还可以放在端横梁施工之后；步骤（7）中，桥面板混凝土层施工可以与端横梁混凝土一起施工。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置结构简单，设计合理，通过开孔连接钢板套入钢主梁上翼缘的剪力钉，使得相邻钢主梁的上翼缘连成一体，有效地解决了钢梁梁端不连续的问题，同时改善了钢-混组合简支转连续梁负弯矩区的钢梁受压及混凝土板受拉的不利影响，保证了钢-混组合连续梁的整体受力性能以及抗震性能；同时避免了采用张拉高强预应力筋及增加普通钢筋配筋率所产生的造价高、施工繁琐、裂缝宽度控制效果不好等问题，有效改善了钢-混组合连续梁负弯矩区段的混凝土板受拉开裂、结构耐久性差等不利影响。
附图说明
图1为本发明实例一的结构立面图；
图2为本发明实例一的结构断面图；
图3为本发明实例一的结构平面图；
图4为本发明实例二的结构立面图；
图5为本发明实例二的结构平面图；
图6为本发明实例三的结构立面图；
图7为本发明实例四的结构立面图；
图中：1-上翼缘板；2-下翼缘板；3-腹板；4-开孔连接钢板；5-第一剪力钉；6-对顶钢板；7-填充钢板；8-横向钢筋；9-箍筋；10-开孔；11-预设圆孔；12-竖向加劲肋；13-角焊缝；14-端横梁；15-桥面板混凝土层；16-第二剪力钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
在本发明实施例一中，如图1~3所示，提供一种钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，包括间隔设置的钢主梁以及位于相邻钢主梁之间的端横梁14，相邻的钢主梁顶部之间设置有开孔连接钢板4，所述开孔连接钢板上设置有多个用以将开孔连接钢板固定在上翼缘板的第一剪力钉5。
上述的每个钢主梁包括由上至下设置的上翼缘板1、腹板3和下翼缘板2，腹板上端与上翼缘板连接，腹板下端与下翼缘板连接，第一剪力钉均匀布置在上翼缘板上表面，相邻的上翼缘板间隔设置，开孔连接钢板安装在相邻的上翼缘板顶部之间，所述开孔连接钢板两侧设置有用以穿设第一剪力钉的开孔10，第一剪力钉穿过开孔并通过开孔内的第一剪力钉使相邻两个上翼缘板连接。
上述的端横梁为钢筋混凝土结构，用以连接于相邻的钢主梁端部间。
上述的端横梁内采用的混凝土材料为普通混凝土，或高性能混凝土，或超高性能混凝土，或钢纤维混凝土。
上述的端横梁内设置有钢筋笼，钢筋笼由交错设置的横向钢筋8和箍筋9组成。
上述的腹板的两侧设置有竖向加强肋12，所述竖向加强肋靠近端横梁的一面均匀设有多个第二剪力钉16。
上述的位于端横梁内部的腹板上设置有预设圆孔11，用以横向钢筋穿设。
上述的下翼缘板内侧端竖向焊接有对顶钢板6，两个对顶钢板之间设置有填充钢板7。
相邻对顶钢板之间留有5mm~20mm的间隙，钢主梁安装就位后，间隙内置入相应厚度的填充钢板。
上述的钢主梁上方设置有桥面板混凝土层15。
在本发明实施例二中，在实施例一的基础上，如图4~5所示，所述开孔连接钢板宽度小于上翼缘板的宽度，所述开孔连接钢板沿开孔连接钢板长度方向的两侧边与上翼缘板之间采用角焊缝13焊接。
在本发明实施例三中，在实施例一的基础上，如图6所示，所述开孔连接钢板与上翼缘板的间距为0~150mm。
在本发明实施例四中，在实施例一的基础上，如图7所示，所述上翼缘板上方布设有两层开孔连接钢板，位于下层的开孔连接钢板贴紧上翼缘板表面，两层开孔连接钢板的间距为60~200mm。
在本实施例中，施工步骤如下：
（1）钢主梁加工：按照钢主梁加工图加工钢主梁各组成板件，在腹板预留好预设圆孔，将上翼缘板、下翼缘板、腹板组装焊接，将对顶钢板焊接于下翼缘板内侧端部，在腹板的两侧焊接竖向加劲肋钢板，并在其靠端横梁一侧表面上焊接第二剪力钉，同时在钢梁上翼缘表面焊接剪力钉；
（2）加工连接钢板：在连接钢板对应第一剪力钉的位置加工开孔，开孔中心线需与第一剪力钉中心线对齐；
（3）钢主梁架设：将钢主梁运至施工现场，采用吊装、顶推或拖拉方法进行钢主梁架设，钢主梁端部的竖向加劲肋下部放置临时支座，钢主梁安装固定后，在两相邻钢主梁中间安装永久支座；
（4）钢筋笼施工：绑扎横向钢筋和箍筋，部分横向钢筋需穿过两个相邻腹板的预设圆孔，用以形成端横梁内的钢筋笼；
（5）安装开孔连接钢板：将开孔连接钢板的预设圆孔对准并套入相邻上翼缘的第一剪力钉，如设计要求开孔连接钢板与上翼缘焊接，则需进行焊接施工；
（6）端横梁施工：根据端横梁尺寸进行支模，浇筑混凝土并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模，使得钢主梁纵桥向连成一体；
（7）桥面板混凝土层施工：安装桥面板混凝土底模和侧模，绑扎桥面板钢筋，浇筑混凝土并养护，当混凝土达到设计要求后，可以拆模。
步骤（5）中，开孔连接钢板安装可以放在端横梁施工之后；
步骤（7）中，桥面板混凝土层施工可以与端横梁混凝土一起施工。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
1.一种钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，包括间隔设置的钢主梁以及位于相邻钢主梁之间的端横梁，相邻的钢主梁顶部之间设置有开孔连接钢板，所述开孔连接钢板上设置有多个用以将开孔连接钢板固定在上翼缘板的第一剪力钉。
2.根据权利要求1所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，每个钢主梁包括由上至下设置的上翼缘板、腹板和下翼缘板，第一剪力钉均匀布置在上翼缘板上表面，开孔连接钢板安装在相邻的上翼缘板顶部之间，所述开孔连接钢板两侧设置有用以穿设第一剪力钉的开孔，通过开孔连接钢板使相邻两个上翼缘板连接。
3.根据权利要求2所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，所述端横梁内设置有钢筋笼，钢筋笼由交错设置的横向钢筋和箍筋组成。
4.根据权利要求3所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，所述腹板的两侧设置有竖向加强肋，所述竖向加强肋靠近端横梁的一面均匀设有多个第二剪力钉。
5.根据权利要求4所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，位于端横梁内部的腹板上设置有预设圆孔，用以横向钢筋穿设。
6.根据权利要求5所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，所述下翼缘板内侧端竖向焊接有对顶钢板，两个对顶钢板之间设置有填充钢板;；相邻对顶钢板之间留有5mm~20mm的间隙，用以置入相应厚度的填充钢板。
7.根据权利要求2所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，所述开孔连接钢板宽度小于上翼缘板的宽度，所述开孔连接钢板沿开孔连接钢板长度方向的两侧边与上翼缘板之间采用角焊缝焊接。
8.根据权利要求2所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，所述开孔连接钢板与上翼缘板的间距为0~150mm。
9.根据权利要求2所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造，其特征在于，所述上翼缘板上方布设有两层开孔连接钢板，两层开孔连接钢板的间距为60~200mm。
10.一种利用如权利要求6所述的钢-混组合连续梁负弯矩区的连接构造的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）钢主梁加工：按照钢主梁加工图加工钢主梁各组成板件，在腹板预留好预设圆孔，将上翼缘板、下翼缘板、腹板组装焊接，将对顶钢板焊接于下翼缘板内侧端部，在腹板的两侧焊接竖向加劲肋钢板，并在其靠端横梁一侧表面上焊接第二剪力钉，同时在钢梁上翼缘表面焊接剪力钉；（2）加工连接钢板：在连接钢板对应第一剪力钉的位置加工开孔，开孔中心线需与第一剪力钉中心线对齐；（3）钢主梁架设：将钢主梁运至施工现场，采用吊装、顶推或拖拉方法进行钢主梁架设，钢主梁端部的竖向加劲肋下部放置临时支座，钢主梁安装固定后，在两相邻钢主梁中间安装永久支座；（4）钢筋笼施工：绑扎横向钢筋和箍筋，部分横向钢筋需穿过两个相邻腹板的预设圆孔，用以形成端横梁内的钢筋笼；（5）安装开孔连接钢板：将开孔连接钢板的预设圆孔对准并套入相邻上翼缘的第一剪力钉，如设计要求开孔连接钢板与上翼缘焊接，则需进行焊接施工；（6）端横梁施工：根据端横梁尺寸进行支模，浇筑混凝土并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模，使得钢主梁纵桥向连成一体；（7）桥面板混凝土层施工：安装桥面板混凝土底模和侧模，绑扎桥面板钢筋，浇筑混凝土并养护，当混凝土达到设计要求后，可以拆模；（8）此外，在步骤（5）中，开孔连接钢板安装还可以放在端横梁施工之后；步骤（7）中，桥面板混凝土层施工可以与端横梁混凝土一起施工。
技术总结