CN101245610A - 局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，包括钢筋混凝土结构本体，在钢筋混凝土结构本体承受拉应力区段的表面浇注为一体设置钢板增强层；本发明能够明显提高钢筋混凝土结构的抗裂弯矩，增大结构的负载能力和延性抗震能力，抑制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，有效提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，特别涉及一种局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构。
背景技术
钢筋混凝土具有就地取材、施工简便、可模性强、造价低廉等优点，迄今在世界范围内已广泛应用于建筑和桥梁结构。但因混凝土的抗拉强度极低，普通钢筋混凝土结构通常为带裂缝工作。裂缝的存在明显降低了结构的刚度和耐久性，极大地限制了其实用范围，因此提高钢筋混凝土结构的抗裂能力成为世界范围内工程师们追求的一个目标，为此人们开发并实践了预应力混凝土结构，较好地解决了大跨径混凝土结构的抗裂问题，但对复杂状况下局部区域混凝土的受拉问题(如混凝土无铰拱拱脚区段顶部和连续梁中间支座区段顶部通常拉应力较大，但经过较短区段即变化为压应力)至今没有很好的解决方法，以致因局部控制区域的抗裂需要而增大了整个构件的截面尺寸，造成对大部分梁段而言的浪费，否则会出现结构性裂缝，影响结构的安全性和耐久性。
因此需要对钢筋混凝土结构进行改造，以便有针对性地提高钢筋混凝土结构局部区域的抗裂性能和延性抗震能力，并在开裂后能够有效限制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，增加结构的负载能力，提高结构的安全性和耐久性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，能够明显提高钢筋混凝土结构的抗裂弯矩，增大结构的负载能力和延性抗震能力，能够抑制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，有效提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性，同时，在抗裂或裂缝宽度限定条件下，可以有效减小结构尺寸，减小结构自重，节约成本。
本发明的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，包括钢筋混凝土结构本体，在钢筋混凝土结构本体承受拉应力区段的表面浇注为一体设置钢板增强层。
进一步，所述钢筋混凝土结构本体为钢筋混凝土拱肋，所述钢板增强层设置于承受拉应力的钢筋混凝土拱肋拱脚区段的上表面；所述钢板增强层下端与拱座固定连接，上端延伸至钢筋混凝土拱肋上表面受压区段；
进一步，所述钢板增强层下端与拱座通过钢箱固定连接；所述钢箱包围在钢筋混凝土拱肋根部周围并与钢筋混凝土拱肋浇注为一体；钢箱上端与钢板增强层制成一体，钢箱伸入拱座内并与拱座浇注为一体；
进一步，所述钢筋混凝土结构本体为连续梁结构，所述钢板增强层设置于承受拉应力的中间支座处连续梁结构的上表面，所述钢板增强层两端延伸至连续梁结构上表面的受压区；
进一步，所述钢板增强层两端设置为钢箱，所述钢箱包围钢筋混凝土连续梁结构周围并与连续梁结构浇注为一体；
进一步，所述在钢板增强层和/或钢箱与钢筋混凝土结构本体浇注为一体的表面布置剪力连接键；
进一步，所述剪力连接键包括至少二条纵向固定设置在钢板增强层上的肋板和设置在肋板上的剪力键孔，所述钢筋混凝土结构本体的箍筋穿过剪力键孔；
进一步，所述剪力连接键为栓钉。
本发明的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，采用钢筋混凝土结构本体受拉表面设置钢板的结构，能够明显提高钢筋混凝土结构的抗裂弯矩，增大结构的负载能力和延性抗震能力，抑制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，有效提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性；经过试验得出数据证明：同等条件下的钢筋混凝土结构，采用本发明，可以抗裂弯矩4～5倍；抑制裂缝的发展速度，显著减小裂缝宽度，有效提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性；当钢筋混凝土结构本体为拱肋时，钢板下端通过与结构本体浇注为一体的钢箱锚固在拱座内，进一步增强了钢板的抗拉作用，从而提高整个结构的抗裂性能，可以有效减小拱肋的控制截面尺寸；对于连续梁，钢板的两端设置钢箱结构，使钢板两端与钢筋混凝土结构本体锚固为一体，进一步增强了钢板的抗拉作用，从而提高整个结构的抗裂性能，可以有效减小连续梁的控制截面尺寸；钢板与钢筋混凝土浇注的内侧表面设置纵向肋板，钢筋混凝土结构本体的箍筋穿过肋板，进一步增加了钢板增强层与钢筋混凝土结构本体的联结，增加结构的抗裂能力和延性抗震能力，使整个结构的安全性和耐久性进一步增强。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为图1沿A-A向剖视图；
图3为图1沿B-B向剖视图；
图4为图1沿C-C向剖视图；
图5为发明实施例一受力分析示意图；
图6本发明实施例二结构示意图；
图7为图6沿D-D向剖视图；
图8为图6沿E-E向剖视图；
图9为图6沿F-F向剖视图；
图10为发明实施例二受力分析示意图。
具体实施方式
实施例一
图1为本发明实施例一结构示意图，图2为图1沿A-A向视图，图3为图1沿B-B向视图，图4为图1沿C-C向剖视图，图5为发明实施例一受力分析示意图，如图所示：本实施例局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构为拱肋，包括钢筋混凝土拱肋1、浇注在拱肋内的箍筋5和纵向钢筋6，在钢筋混凝土拱肋1承受拉应力的拱肋拱脚区段的上表面浇注为一体设置钢板增强层2；钢板增强层2下端通过钢箱4与拱座7固定连接，钢箱4包围在钢筋混凝土拱肋根部周围并与钢筋混凝土拱肋浇注为一体；钢箱4上端与钢板增强层2固定设置，本实施例为制成一体；钢箱4伸入拱座7内并与拱座7浇注为一体；钢板增强层2上端延伸至钢筋混凝土拱肋上表面受压区段。
在钢板增强层2与钢筋混凝土拱肋1浇注为一体的表面和钢箱4与钢筋混凝土拱肋1上表面浇注为一体的表面布置剪力连接键3，剪力连接键3包括六条纵向焊接在钢板增强层2上的肋板31和设置在肋板上的多个剪力键孔32，钢筋混凝土拱肋1的箍筋5穿过剪力键孔32；钢箱4其他与钢筋混凝土拱肋1浇注为一体的表面布置栓钉，可充分节约制造成本，简化制造工序。
图5为发明实施例一受力分析示意图，参照图1，如图所示，在钢筋混凝土拱肋1的a-b区段上表面，拉应力T在a处最大，沿b向逐渐减小并过渡到压应力；根据受力分析，钢板增强层2布置在钢筋混凝土拱肋1的a-b区段上表面。
本实施例在制造时，在工厂或预制场地按设计制作完成钢板并焊接完成肋板设置；按设计要求安装构件的模板，同时将带肋板的钢板可作为模板的一部分；浇筑混凝土，完成构件的制作。工艺简单，成本低。
实施例二
图6本发明实施例二结构示意图，图7为图6沿D-D向剖视图，图8为图6沿E-E向剖视图，图9为图6沿F-F向剖视图，图10为发明实施例二受力分析示意图，如图所示：本实施例局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构为连续梁结构，包括筋混凝土连续梁结构1、浇注在连续梁结构的箍筋5和纵向钢筋6，在筋混凝土连续梁结构1上部承受拉应力的中间支座处连续梁结构的上表面浇注为一体设置钢板增强层2，钢板增强层2两端延伸至连续梁结构上表面受压区段，两端固定设置有钢箱4，钢箱4包围在钢筋混凝土连续梁结构周围并与连续梁结构浇注为一体。在钢板增强层2和钢箱4与钢筋混凝土结构本体1浇注为一体的表面布置栓钉3。
图10为发明实施例二受力分析示意图，参照图6，如图所示，在钢筋混凝土连续梁结构1的a′-b′区段上表面，拉应力T在a′和b′最小，在本实施例中为负值，即为压应力，在a′-b′区段中间最大，中间向两侧逐渐减小并过渡到压应力；根据受力分析，钢板增强层2布置在钢筋混凝土连续梁结构1的a′-b′区段上表面。
本实施例在制造时，在工厂或预制场地按设计制作完成钢板并焊接栓钉；按设计要求安装构件的模板，同时将带栓钉的钢板可作为模板的一部分；浇筑混凝土，完成构件的制作。工艺简单，成本低。
当然，以上是实施例中的钢板是指与钢筋混凝土具有共同的浇注平面的结构，没有浇注的一面并不局限于平面，横截面可以是其他形状，都不影响本发明目的的实现。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，包括钢筋混凝土结构本体(1)，其特征在于：在钢筋混凝土结构本体(1)承受拉应力区段的表面浇注为一体设置钢板增强层(2)。
2.根据权利要求1所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述钢筋混凝土结构本体(1)为钢筋混凝土拱肋，所述钢板增强层(2)设置于承受拉应力的钢筋混凝土拱肋拱脚区段的上表面；所述钢板增强层(2)下端与拱座(7)固定连接，上端延伸至钢筋混凝土拱肋上表面受压区段。
3.根据权利要求3所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述钢板增强层(2)下端与拱座(7)通过钢箱(4)固定连接；所述钢箱(4)包围在钢筋混凝土拱肋根部周围并与钢筋混凝土拱肋浇注为一体；钢箱(4)上端与钢板增强层(2)固定设置，钢箱(4)伸入拱座(7)内并与拱座(7)浇注为一体。
4.根据权利要求1所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述钢筋混凝土结构本体(1)为连续梁结构，所述钢板增强层(2)设置于承受拉应力的中间支座处连续梁结构的上表面，所述钢板增强层(2)两端延伸至连续梁结构上表面的受压区。
5.根据权利要求4所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述钢板增强层(2)两端设置为钢箱(4)，所述钢箱(4)包围钢筋混凝土连续梁结构周围并与连续梁结构浇注为一体。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述在钢板增强层(2)和/或钢箱(4)与钢筋混凝土结构本体(1)浇注为一体的表面布置剪力连接键(3)。
7.根据权利要求6所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述剪力连接键(3)包括至少二条纵向固定设置在钢板增强层(2)上的肋板(31)和设置在肋板上的剪力键孔(32)，所述钢筋混凝土结构本体(1)的箍筋(5)穿过剪力键孔(32)。
8.根据权利要求5所述的局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构，其特征在于：所述剪力连接键(3)为栓钉。
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