《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》是李勇和陳宜言於2011年9月30日申請的專利，該專利的申請號為2011102979253，公布號為CN102425112A，授權公布日為2012年4月25日，發明人是李勇、陳宜言、聶建國、劉念琴、王先前、董桔燦、李海、史鳴、李計祥、覃煒懿。
《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》根據鋼樑的支點負彎矩影響線，計算出最不利活荷載位置及該位置的活荷載的大小；在鋼樑的正彎矩區澆築正彎矩區混凝土；在正彎矩區混凝土上布置預壓配重，預壓配重的位置及大小與最不利位置的活荷載相同；在負彎矩區澆築鋼纖維膨脹混凝土；待鋼纖維膨脹混凝土達到硬化強度後，拆除預壓配重。鋼樑頂部的連線件包括剛性組合連線件、柔性組合連線件或非組合連線件、彈性組合連線件。該發明根據支點負彎矩影響線，按照活荷載的最不利位置及大小，準確、定量的在正彎矩區混凝土上預壓配重，支點獲得了正彎矩，鋼樑上的混凝土獲得了壓應力，達到使橋樑儲備足能夠抵消活載的預荷載的目的。
2016年12月7日，《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法
- 公布號：CN102425112A
- 授權日：2012年4月25日
- 申請號：2011102979253
- 申請日：2011年9月30日
- 申請人：李勇、陳宜言
- 地址：廣東省深圳市福田區梅華路105號上梅林多麗工業園科技樓1003
- 發明人：李勇、陳宜言、聶建國、劉念琴、王先前、董桔燦、李海、史鳴、李計祥、覃煒懿
- Int.Cl.：E01D21/00(2006.01)I；E01D19/00(2006.01)I
- 代理機構：廣州市越秀區哲力專利商標事務所（普通合夥）
- 代理人：李悅
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
鋼-混凝土組合結構，除了具有充分發揮材料力學優點、耐疲勞、延性好、穩定性好、降低衝擊係數等優勢，還具有施工方便、造價低、綜合效益好等長處，輕質、高強、大跨、環保、經濟、美觀。
鋼-混組合梁橋跨中為正彎矩，混凝土受壓，鋼板受拉，充分發揮了材料力學優點；但在支點處，截面負彎矩較大，混凝土橋面板處於受拉區容易開裂，影響結果安全。
為了解決鋼-混組合梁橋支點負彎矩問題，進行彎矩調幅是必要的。申請號為200410062215.2的中國發明專利，提出了一種在橋樑施工時加預壓荷載的方法來控制拉應力，但沒有明確提出採用何種具體辦法準確調整預壓荷載，缺乏解決問題的具體方法，導致彎矩調幅的效率不高，特別是多跨連續梁，施工載入具有一定的盲目性及隨機性，沒有發揮影響線載入彎矩調幅的效果。
發明內容
專利目的
《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》提出一種預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其利用鋼樑的彎曲還原原理，根據支點負彎矩影響線，按照最不利活荷載位置，準確、定量地預加配重，通過影響線載入形成預應力，抵消活載負彎矩產生的拉應力，達到利用影響線載入進行彎矩調幅的目的。
技術方案
一種預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，包括以下步驟：
A.加工鋼樑組件，在鋼樑組件頂部布置連線件，在鋼樑組件的底板布置縱肋；
B.架設橋墩，並在橋墩上分段安裝鋼樑組件，多個鋼樑組件合攏並焊接後形成鋼樑，所述橋墩作為鋼樑的支點；
C.計算出各支點負彎矩影響線，並根據支點負彎矩影響線，計算出最不利活荷載位置及位於該位置的活荷載的大小；
D.在鋼樑的正彎矩區澆築正彎矩區混凝土，並在鋼樑上預留負彎矩區；
E.待正彎矩區混凝土達到硬化強度後，按照最不利活荷載位置及位於該位置的活荷載的大小，在正彎矩區混凝土上布置預壓配重；
F.在負彎矩區澆築負彎矩區混凝土；
G.待負彎矩區混凝土達到硬化強度後，拆除預壓配重。
優選的，鋼樑頂部的連線件包括剛性組合連線件、非組合連線件、彈性組合連線件，安裝在鋼樑的正彎矩區的鋼樑組件採用剛性組合連線件，安裝在負彎矩區的鋼樑組件採用非組合連線件，位於正彎矩區的鋼樑組件與位於負彎矩區的鋼樑組件的交界區域採用彈性組合連線件。
優選的，鋼樑頂部的連線件包括剛性組合連線件、柔性組合連線件、彈性組合連線件，安裝在鋼樑的正彎矩區的鋼樑組件採用剛性組合連線件，安裝在負彎矩區的鋼樑組件採用柔性組合連線件，位於正彎矩區的鋼樑組件與位於負彎矩區的鋼樑組件的交界區域採用彈性組合連線件。
優選的，在步驟F中，負彎矩區混凝土為鋼纖維膨脹混凝土。
優選的，在步驟F中，負彎矩區混凝土的澆築順序是：根據各支點負彎矩的大小，按絕對值由小到大的順序進行澆築。
優選的，在步驟E中，正彎矩區混凝土的硬化強度為90％以上。
優選的，在步驟G中，負彎矩區混凝土的硬化強度為90％以上。
在該領域中，正彎矩區是指在兩橋墩之間橋樑在受壓時向下彎的中間部位；負彎矩區是指在中間橋墩兩側，橋樑因正彎矩區受壓向下彎時，橋樑被橋墩上頂而使兩側的鋼樑向上彎的區域。
有益效果
《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》根據支點負彎矩影響線，按照最不利活荷載位置，準確、定量的在正彎矩區混凝土上預壓配重，成橋後撤去預壓配重，根據彎曲還原原理，支點獲得了正彎矩，鋼樑上的混凝土獲得了壓應力，達到使橋樑儲備足能夠抵消活載的預荷載的目的；在負彎矩區的鋼樑組件採用非組合或柔性組合，可明顯降低橋面板拉應力；負彎矩區混凝土採用鋼纖維膨脹混凝土，可明顯提高橋面板抗拉強度；在正彎矩區與負彎矩區的交界區域，採用彈性組合進行過渡，解決分界面應力集中的問題。
附圖說明
圖1為五跨連續梁活荷載布置圖；
圖2為影響線疊加原理圖；
圖3為根據圖2的影響線計算出最不利活荷載位置後載入預壓配重的布置圖；
圖4為圖3的載入效應圖；
圖5為《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》實施例的預應力鋼-混凝土橋樑製造方法的第一期施工圖；
圖6為該發明實施例的預應力鋼-混凝土橋樑製造方法的第二期施工圖；
圖7為該發明實施例的預應力鋼-混凝土橋樑製造方法的第三期施工圖；
圖8為該發明實施例的預應力鋼-混凝土橋樑製造方法的第四期施工圖；
圖9為該發明實施例的預應力鋼-混凝土橋樑製造方法的第五期施工圖。
其中：1、鋼樑；2、連線件；3、縱肋；4、正彎矩區混凝土；5、預壓配重；6、鋼纖維膨脹混凝土；7、負彎矩區。
技術領域
《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》涉及路橋及建築中支撐梁結構領域，具體涉及預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法。
權利要求
1.《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》特徵在於，包括以下步驟：
Ａ．加工鋼樑組件，在鋼樑組件頂部布置連線件，在鋼樑組件的底板布置縱肋；
Ｂ．架設橋墩，並在橋墩上分段安裝鋼樑組件，多個鋼樑組件合攏並焊接後形成鋼樑，所述橋墩作為鋼樑的支點；
Ｃ．計算出各支點負彎矩影響線，並根據支點負彎矩影響線，計算出最不利活荷載位置及位於該位置的活荷載的大小；
Ｄ．在鋼樑的正彎矩區澆築正彎矩區混凝土，並在鋼樑上預留負彎矩區；
Ｅ．待正彎矩區混凝土達到硬化強度後，按照最不利活荷載位置及位於該位置的活荷載的大小，在正彎矩區混凝土上布置預壓配重；
Ｆ．在負彎矩區澆築負彎矩區混凝土；
Ｇ．待負彎矩區混凝土達到硬化強度後，拆除預壓配重。
2.如權利要求1所述的預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，鋼樑頂部的連線件包括剛性組合連線件、非組合連線件、彈性組合連線件，安裝在鋼樑的正彎矩區的鋼樑組件採用剛性組合連線件，安裝在負彎矩區的鋼樑組件採用非組合連線件，位於正彎矩區的鋼樑組件與位於負彎矩區的鋼樑組件的交界區域採用彈性組合連線件。
3.如權利要求1所述的預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，鋼樑頂部的連線件包括剛性組合連線件、柔性組合連線件、彈性組合連線件，安裝在鋼樑的正彎矩區的鋼樑組件採用剛性組合連線件，安裝在負彎矩區的鋼樑組件採用柔性組合連線件，位於正彎矩區的鋼樑組件與位於負彎矩區的鋼樑組件的交界區域採用彈性組合連線件。
4.如權利要求1所述的預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，在步驟F中，負彎矩區混凝土為鋼纖維膨脹混凝土。
5.如權利要求1所述的預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，在步驟F中，負彎矩區混凝土的澆築順序是：根據各支點負彎矩的大小，按絕對值由小到大的順序進行澆築。
6.如權利要求1所述的預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，在步驟E中，正彎矩區混凝土的硬化強度為90％以上。
7.如權利要求1所述的預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法，其特徵在於，在步驟G中，負彎矩區混凝土的硬化強度為90％以上。
實施方式
首先，結合圖1至圖4，介紹一下《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》基於的建築理論。影響線及最不利活荷載位置的計算都是該領域技術人員所熟知的知識，該發明的創新之處就在於利用影響線及最不利活荷載位置，準確地、定量地載入預壓配重。
如圖1所示，為五跨連續梁的活荷載布置圖，由圖可知，本跨布置活荷載，隔跨布置活荷載，可得到某跨跨內最大正彎矩值；在支點左右兩跨布置活荷載，然後隔跨布置活荷載，可得到某支點最大負彎矩值，如在最後兩組布置中，支點B中產生了最大負彎矩MB，並產生相應的左剪力VBl、右剪力VBr；支點C中產生了最大負彎矩MC，並產生相應的左剪力VCl、右剪力VCr。
影響線描述了單位移動荷載作用下某一量值（影響量）的變化規律，當有移動荷載組（活荷載）或使由可任意間斷布置的分布荷載作用時，上述量值可以利用影響線根據疊加原理求得。如圖2所示，根據疊加原理，將支點負彎矩MB影響線與支點負彎矩MC影響線進行疊加，即△AB+△AB’,△BC+△BC’，△CD+△CD’，得到支點負彎矩MB+C影響線，支點負彎矩MB+C影響線可找出更準確的最不利活荷載位置。
如圖3所示，根據圖2的支點負彎矩MB+C影響線，找出最不利活荷載位置及計算出該位置的活荷載的大小，然後根據最不利活荷載位置在正彎矩區進行預壓配重，預壓配重的大小與相應位置的活荷載的大小相等。
如圖4所示，為圖3載入了預壓配重後的效應圖，支點獲得了正彎矩，鋼樑上的混凝土獲得了壓應力。
該實施例就是在上述載入原理的基礎上，在施工時，賦予鋼-混凝土組合橋樑預應力。施工方法的理論基礎為以下三點：
1、載入原理：根據支點負彎矩影響線，按照活荷載最不利位置，準確、定量的施加配重、成橋後撤去配重，達到使橋樑儲備足能夠抵消活載的預荷載的目的。
2、載入方法：計算出單位荷載對多個支點負彎矩的影響線，根據疊加原理進一步得出活載對該量值的影響，然後按算出的影響值載入配重。
3、利用鋼樑的彎曲還原原理，首先澆注正彎矩區的混凝土橋面板，待硬化後根據影響線載入配重，然後澆注負彎矩區的混凝土橋面板，待硬化後撤去配重。根據彎曲還原原理，支點獲得了正彎矩，頂板上的混凝土獲得了壓應力，達到了彎矩調幅的目的。
結合圖5至圖9，具體的施工方法包括以下步驟：
第一期：首先加工鋼樑組件，在鋼樑組件的頂部連線件2，在鋼樑組件的底板布置縱肋3，如圖5所示，架設橋墩，並在橋墩上分段安裝鋼樑組件，多個鋼樑組件合攏並焊接後形成鋼樑1，該實施例為三跨連續梁，所述橋墩作為鋼樑1的支點，分別有支點A、支點B、支點C、支點D；
鋼樑1頂部的連線件2包括剛性組合連線件、非組合連線件（也可以是柔性組合連線件）、彈性組合連線件，安裝在鋼樑的正彎矩區的鋼樑組件採用剛性組合連線件，安裝在負彎矩區7的鋼樑組件採用非組合連線件，位於正彎矩區的鋼樑組件與位於負彎矩區7的鋼樑組件的交界區域採用彈性組合連線件，即在不同的區域使用不同種類的連線件；
計算出各支點負彎矩影響線，並根據支點負彎矩影響線，計算出最不利活荷載位置及位於該位置的活荷載的大小。
第二期：如圖6所示，在鋼樑1的正彎矩區澆築正彎矩區混凝土4，並在鋼樑1上預留負彎矩區7，同時，對正彎矩區混凝土4進行振搗、養護。
第三期：如圖7所示，待正彎矩區混凝土4達到90％以上強度後，按照最不利活荷載位置及位於該位置的活荷載的大小，在正彎矩區混凝土4上布置預壓配重5，預壓配重5的位置為最不利活荷載位置，且預壓配重5的大小與位於最不利活荷載位置的活荷載相等。
第四期：如圖8所示，根據各支點負彎矩的大小，按絕對值由小到大的順序，在負彎矩區7澆築鋼纖維膨脹混凝土6，同時，對鋼纖維膨脹混凝土6進行振搗、養護，對兩次澆築的混凝土結合部位進行表面清潔處理，以保證二者的緊密結合。
第五期：如圖9所示，待鋼纖維膨脹混凝土6達到90%以上強度後，拆除預壓配重5，然後對橋面鋪裝，及附屬設施的施工。
榮譽表彰
2016年12月7日，《預應力鋼-混凝土組合橋樑製造方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
