一种墩拱钢混结合段连接结构的制作方法

本发明涉及拱桥建造，具体涉及一种墩拱钢混结合段连接结构。

背景技术：

1、白马湖大桥为白马湖大道上的关键节点工程。项目总体呈南北走向，路线全长24km，采用二级公路标准建设，设计速度60km/h。白马湖大桥与白马湖大道一起将串联白马湖多个景区，在白马湖景区内形成“20分钟旅游交通圈”，加快实现白马湖景区融入长三角2小时经济圈的目标。白马湖大桥毗邻白马湖景区入口，桥位处水面开阔，按地理区位考虑必须打造为环湖地区的标志性建筑。

2、为了打造标志性的白马湖大桥，通过了解白马湖的文化，提炼出白马湖文化的三大元素：水、马和鱼。再者，将水和鱼两种元素与民间传说“鱼跃龙门”相融合，抽象出前后倾斜，设计出如图1所示的一大一小两座拱塔宛若跃出湖面的白色双鱼，具有鱼跃水面动态美的桥型，美观奇特。

3、为了得到设计的桥型，需要将桥墩制造成倾斜于水平面的造型，需要在保证桥墩外形的同时，还要确保墩身与钢拱肋之间的连接可靠地传递轴力和剪力，同时本拱肋属于异形拱，拱肋截面弯矩较大，该连接还需保证拱肋钢砼结合面不出现拉应力，这对桥墩的建造增加了很大的难度。

4、目前关于钢拱肋与混凝土基座之间的连接，通常采用两种形式，一种是将钢拱肋埋入混凝土基座中并在钢拱肋上焊接锚固钢筋，以此承担弯矩引起的拉拔力，钢拱肋端部焊接端板，端部附近的混凝土中设置钢筋网等，以减少压力集中；另一种是在桩项与拱段连接处设置混凝土承台，承台分二次浇筑完成，第一次浇筑下端一定高度，待拱圈全部成型后再浇筑上端剩下高度混凝土，完成固结，并在基础顶面和拱圈端部设置预埋钢板，通过高强螺栓连接。

5、此外关于钢拱肋与混凝土拱肋的连接形式，主要有内置钢箱后承压板、法兰式对接与外置钢箱后承压板三种形式。内置钢箱后承压板结构依靠后承压板承受轴力、开孔钢板承受轴力和剪力，该形式结合面内力集中较小，但钢箱底混凝土浇注困难且密实性难以保证。法兰式对接结构形式依靠承压钢板承受轴力，焊缝与螺栓承受剪力，该形式施工方便快捷，但结合面上应力较集中，承担轴力和剪力有限。外置钢箱后承压板形式依靠后承压钢板和开孔钢板承受轴力，开孔钢板另外还承担横向剪力，结合面应力集中较小，混凝土易于浇筑且密实性也易于保证。为更好的使钢拱肋与混凝土基座连接，需要对结合段构造进行优化。

技术实现思路

1、针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种墩拱钢混结合段连接结构，在常规的钢筋混凝土桥墩的基础上，在桥墩的内部增加了预应力钢筋束，以此来抵消弯矩在拱肋钢砼结合面引起的的拉应力；在钢拱和桥墩墩身结合面设置承压钢板和下钢板形成钢套箱，内填微膨胀砼，以保证钢拱和墩身的可靠连接。钢板内侧设置剪力钉，依靠承压钢板以承压的形式和抗剪连接件以剪力的方式共同传递拱肋轴力；能有效的解决上述问题。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种墩拱钢混结合段连接结构,包括设置在底部的承台，承台的顶面固定有斜向设置的混凝土段桥墩，桥墩的上侧固定有钢拱肋结构；所述的桥墩与钢拱肋结构之间设置有混凝土过渡段和钢箱拱过渡段，以及由混凝土过渡段和钢箱拱过渡段重叠形成的钢混结合过渡段，钢混结合过渡段的底面设置有承压钢板，形成混凝土过渡段与钢混结合过渡段之间的钢砼分界线；所述钢箱拱过渡段包括设置在钢拱肋结构原有加劲肋之间的过渡加劲肋，原有加劲肋与过渡加劲肋的底部固定在承压钢板的顶面；所述的钢混结合过渡段和混凝土过渡段均包括设置在四周侧壁上的钢板，钢混结合过渡段的上钢板和混凝土过渡段的下钢板分别与承压钢板形成上钢套箱和下钢套箱，上钢套箱和下钢套箱内填微膨胀砼；桥墩的内部设置有预应力钢束，预应力钢束贯穿承压钢板后，延伸至钢混结合过渡段的顶面，并在此设置张拉端。

4、进一步的，所述的预应力钢束设置在加劲肋的内侧，所述的过渡加劲肋设置在相邻加劲肋的中间位置处；承压钢板顶面与过渡加劲肋固定的位置处设置有加固件。

5、进一步的，所述的加固件的侧边与底边分别与过渡加劲肋的侧面与承压钢板的顶面通过焊接或紧固件固定。

6、进一步的，所述混凝土过渡段的厚度大于等于2500mm，钢箱拱过渡段的厚度大于等于2000mm，由混凝土过渡段和钢箱拱过渡段重叠形成的钢混结合过渡段的厚度占混凝土过渡段和钢箱拱过渡段厚度的40-50%。

7、进一步的，所述预应力钢束的锚固端设置在承台顶面2000mm以下。

8、进一步的，所述承压钢板、上钢板和下钢板的厚度大于等于30mm，且中部均固定有多个剪力钉，剪力钉埋设在混凝土中固定，剪力钉与预应力钢束冲突时，可适当移动剪力钉位置，以规避预应力钢束。

9、进一步的，所述的剪力钉焊接固定在承压钢板/上钢板/下钢板上，与承压钢板/上钢板/下钢板固定为一体；剪力钉的长度大于等于100mm；螺杆部分的直径大于等于20mm，螺帽部分直径大于等于30mm。

10、进一步的，所述预应力钢束应该根据墩身内力计算结果在沿墩身四周每隔一定间距设置一层或多层。

11、进一步的，所述预应力钢束采用符合gb/t5224国家标准的φs15.2mm的钢绞线，每股面积140mm²,标准强度1860mpa,弹性模量1.95×105mpa；锚下张拉控制应力为0.72 fpk；预应力钢束中每一束预应力钢筋均套设有预应力管道，预应力管道采用系数μ=0.25,k=0.0015金属波纹管。

12、进一步的，所述预应力钢束的张拉端在施工时，需在混凝土强度和弹性模量达到设计值的90%且龄期达到7天后，方可张拉预应力钢束；钢束张拉如需切断墩身钢筋，必须在预应力张拉后按等强度原则焊接恢复。

13、进一步的，所述预应力钢束张拉后，其两端需设100mm厚的c50封锚砼，内设直径10mm钢筋网片；钢束张拉端及锚固端均须设置4层锚下钢筋网，网片间距为80mm,第一层距锚固面100mm。

14、进一步的，沿预应力钢束的设置方向，每间隔400mm设置一道井字形定位钢筋，定位钢筋与附近钢筋笼的钢筋点焊连接。

15、有益效果

16、本发明提出的一种墩拱钢混结合段连接结构，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

17、本发明在常规的钢筋混凝土桥墩的基础上，在桥墩的内部增加了一定数量的预应力钢束，以此来避免异性拱肋截面弯矩较大时，在拱肋钢砼结合面出现拉应力；并在混凝土过渡段的基础上，增加由过渡加劲肋形成的钢箱拱过渡段，并将钢箱拱过渡段与混凝土过渡段重叠得到钢混结合过渡段，改善了传统钢混结构结合段的连接方式，对结合段构造进行优化，更好的使钢拱肋与混凝土基座连接；适用性较强，连接可靠，提高结构使用寿命。

18、本发明由混凝土过渡段和钢箱拱过渡段，以及由两者重叠形成的钢混结合过渡段组成，在钢拱和桥墩墩身结合面设置承压钢板，承压板与拱肋上壁板和墩身下钢板形成钢套箱，内填微膨胀砼，保证了钢拱和墩身的可靠连接。钢板内侧设置剪力钉，依靠承压钢板以承压的形式和抗剪连接件以剪力的方式共同传递拱肋轴力，内力传递安全、明确、可靠。同时在钢砼结合面根据内力计算结果设置了一定数量的竖向预应力钢束，极大地提高了结合面的抗弯能力。