CN101936054B - 钢桁腹组合pc梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢桁腹组合PC梁，包括钢筋混凝土顶板和钢筋混凝土底板，钢筋混凝土顶板和/或钢筋混凝土底板设后张预应力钢筋，还包括沿梁长度方向至少2列非连续布置的锚固于钢筋混凝土底板的底钢板，钢桁腹板一端固接于所述底钢板，另一端固接顶钢板，所述顶钢板沿梁长度方向形成至少2列非连续布置锚固于钢筋混凝土顶板，各列钢桁腹板与底钢板和顶钢板固接呈贯通的多个“V”字形组合状。本发明还公开了所述钢桁腹组合PC梁的施工方法。本发明充分发挥钢筋混凝土和钢材各自优点和性能，自重更轻、腹板刚度大，最大程度的节约了钢材，施工过程简便，节省竖板模板支架，外形美观，有显著的经济效益，在桥梁建设领域应用广泛。

Description

钢桁腹组合PC梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢腹PC梁及其施工方法，具体涉及一种钢桁腹组合PC梁及其施工方法。

背景技术

习知的预应力钢筋混凝土梁即PC梁适合跨度较小的场合，跨度过大时，混凝土及预应力钢筋承受的负荷将很大程度来自于其钢筋混凝土的自重。桁架式钢梁由于强度与自重比的优势，适合跨度较大的场合。但钢梁又由于自身材料性能的不足，包括不耐高温，通常超过600℃时，钢材的强度几乎可忽略不计；易腐蚀，腐蚀会造成产品强度降低，有效截面积下降，施工时及建成后每年用于防腐处理的成本比较高昂，都限制了纯钢梁的适用范围。

为消除这种问题带来的不良影响，在现有技术中，已有钢桁架与钢筋混凝土组合结构的相关报道，专利号为CN200620106053.2，公开日2007年8月1日公开了一种钢桁架的实用新型专利，设有下弦杆，下弦杆上联有“V”形腹杆，“V”形腹杆上端联有抗剪件，抗剪件侧面开设有用于联结工具式上弦杆的穿孔。该发明适合作钢筋砼现浇楼面的支承桁架。

专利号为CN200820104016.7，公开日2008年11月12日公开的实用新型专利，公开了“钢桁架组合连梁”，它是由竖杆、缘杆、斜杆构成。其中，竖杆和缘杆组成矩形结构，斜杆呈交叉状，固接在上缘杆和下缘杆之间，连梁两端埋入剪力墙中，埋入长度为连梁跨度的十分之三至十分之四。该实用新型所述的带斜交叉斜杆的钢桁架组合连梁的延性、等效粘滞阻尼系数he、平均能量耗散系数β比不带斜交叉斜杆的钢桁架组合连梁大。

专利号为CN200820104109.X，公开日2008年12月3日公开的实用新型专利，公开了“钢桁架钢骨混凝土梁”，其钢桁架钢骨它是由竖杆、缘杆、斜杆构成。其中，竖杆和缘杆组成矩形结构，斜杆斜向固接在上缘杆、下缘杆和竖杆之间。采用该发明所述的钢桁架钢骨混凝土梁，可以根据梁截面高度调整钢桁架高度。

上述专利均立足于空间钢桁架的支撑与顶板、底板钢筋混凝土的结果组合形成箱梁，虽解决了钢桁梁与普通预应力钢筋混凝土梁的不足，但顶板和底板仍有缘杆，还有侧板，而顶板和底板钢筋混凝土仍需至少按构造配筋，这就造成仍然存在较大钢材浪费问题，侧板混凝土自重同样大。

有鉴于此，研究一种更大程度的节约钢材、又满足正常使用，施工方便的钢腹PC梁，已经成为业内关注的焦点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一旨在于提供一种充分发挥钢筋混凝土和钢材各自优点和性能，自重轻、腹板刚度大，最大程度的避免钢材浪费的钢桁腹组合PC梁。

为实现上述目的，本发明之一采用如下技术方案：

一种钢桁腹组合PC梁；包括钢筋混凝土顶板和钢筋混凝土底板，钢筋混凝土顶板和/或钢筋混凝土底板设后张预应力钢筋，还包括沿梁长度方向至少2列非连续布置的锚固于钢筋混凝土底板的底钢板，钢桁腹板一端固接于所述底钢板，另一端固接顶钢板，所述顶钢板沿梁长度方向形成至少2列非连续布置锚固于钢筋混凝土顶板，所述各列钢桁腹板与底钢板和顶钢板固接在沿梁长度方向的立面上呈贯通的多个“V”字形组合状。

作为上述方案的优选，所述的其中1列底钢板、钢桁腹板和顶钢板与另1列底钢板、钢桁腹板和顶钢板分别位于梁的宽度的中垂线两侧。

作为上述方案的优选，所述各列底钢板和顶钢板沿梁长度方向对称于梁底板中线布置，在垂直于梁长度方向的截面，各列钢桁腹板相对于梁的中线对称布置

作为上述方案的优选，所述与每块底钢板固接的钢桁腹板为2块，且为型钢、方钢管、圆钢管、钢管混凝土中的一种。

作为上述方案的优选，所述与每块底钢板固接的钢桁腹板为大于2块，其中2块钢腹板另一端固接于沿梁长度方向梁顶板中线的同侧，其余钢腹板另一端固接于沿梁长度方向梁顶板中线的另一侧。

作为上述方案的优选，所述底钢板与钢筋混凝土底板的锚固处，底钢板在固接于钢桁腹板之外的另一面固定剪力键。

作为上述方案的优选，所述顶钢板与钢筋混凝土顶板的锚固处，顶钢板在固接于钢桁腹板之外的另一面固定剪力键。

本发明的目的之二旨在于提供上述钢桁腹组合PC梁的施工方法，该方法通过取消钢桁架缘杆及立杆，直接以钢桁腹板连接钢筋混凝土底板和顶板，达到节约钢材，减少施工难度的目的。

本发明上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种钢桁腹组合PC梁的施工方法，包括如下步骤：

1)、按设计要求加工底钢板、顶钢板和钢桁腹板；

2)、将钢桁腹板与底钢板、顶钢板固接成“Λ”字形组合件，在顶板、底板分别布置平面底模；

3)、拼装“Λ”字形组合件固接成整体钢骨架，布置普通钢筋及后张预应力钢筋，然后浇底板混凝土层，再浇顶板混凝土层；

4)、混凝土强度达到设计强度后进行预应力张拉，形成钢桁腹组合PC梁。

作为上述方案的优选，在所述步骤2之后，增加在底钢板、顶钢板未与钢桁腹板固接的另1面，固定剪力键的步骤。

本发明所阐述的钢桁腹组合PC梁，其有益效果在于：钢——混组合梁结构通过采用钢桁腹板，无上下缘杆，代替纵向的钢筋混凝土腹板、钢板或者波形钢板，达到减轻自重的目的并大幅节省钢材，提高预应力传递效率，腹板钢材刚度大，可有效防止混凝土底板和顶板开裂，施工方便，节省竖板模板支架，具有外形美观的特点，有显著的经济效益，在桥梁建设领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的钢桁腹组合PC梁沿梁长度方向的立面结构示意图；

图2为本发明的钢桁腹组合PC梁横截面结构示意图，顶板设后张预应力钢筋；

图3为本发明的钢桁腹组合PC梁底板设后张预应力钢筋的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图1-3以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。应理解为，相关附图和说明并不是对产品保护范围的限制。

如图1-3所示，本发明的一种钢桁腹组合PC梁，包括钢筋混凝土顶板7和钢筋混凝土底板8，钢筋混凝土顶板7和/或钢筋混凝土底板8设后张预应力钢筋5，还包括沿梁长度方向至少2列非连续布置的锚固于钢筋混凝土底板8的底钢板3，钢桁腹板1一端固接于所述底钢板3，另一端固接顶钢板2，所述顶钢板2沿梁长度方向形成至少2列非连续布置锚固于钢筋混凝土顶板7，所述各列钢桁腹板1与底钢板3和顶钢板2固接在沿梁长度方向的立面上呈贯通的多个“V”字形组合状。这样，以包含后张预应力钢筋5的钢筋混凝土顶板7或钢筋混凝土底板8作为受拉或受压部件，以钢桁腹板1受剪，构成整个复合梁，底钢板3和顶钢板2采用非连续及点状布置，省掉了缘杆和竖杆，钢材被大幅度节约，仅以底钢板3和顶钢板2锚固连接钢筋混凝土，组成钢——混组合梁结构，并保持梁整体空间刚度和稳定性。

所述的其中1列底钢板3、钢桁腹板1和顶钢板2与另1列底钢板3、钢桁腹板1和顶钢板2分别位于梁的宽度的中垂线两侧。所述各列底钢板3和顶钢板2沿梁长度方向对称于梁底板中线布置，在垂直于梁长度方向的截面，各列钢桁腹板1相对于梁的中线对称布置。这样的对称布置使整个梁受力均匀，各部分材料的负荷与其性能得到最大化匹配。

所述与每块底钢板3固接的钢桁腹板1的数量为2块，且为型钢、方钢管、圆钢管、钢管混凝土中的一种。

所述与每块底钢板3固接的钢桁腹板1的数量为大于2块，其中2块钢桁腹板另一端固接于沿梁长度方向梁顶板中线的同侧，其余钢腹板另一端固接于沿梁长度方向梁顶板中线的另一侧。此结构通过沿梁长度方向的两侧钢桁腹板的交叉，其空间刚度得到进一步提升，有利于进一步增加梁整体刚度，特别是抗扭刚度。

所述底钢板3与钢筋混凝土底板8的锚固处，底钢板3在固接于钢桁腹板1之外的另一面固定剪力键4。所述顶钢板2与钢筋混凝土顶板7的锚固处，顶钢板2在固接于钢桁腹板1之外的另一面固定剪力键4。底钢板3和顶钢板2所设剪力键4起到钢桁腹板1进一步与钢筋混凝土顶板7或钢筋混凝土底板8固接形成整体的作用，特别是起到稳定的负载传递和抗剪作用。剪力键4的做法可以为在顶钢板2和底钢板3固接于钢桁腹板1之外的另一面焊接或其它方式固定抗剪螺栓或抗剪钉，所述剪力键4还可以固接底板和顶板的普通钢筋6。

本发明同时提供上述钢桁腹组合PC梁的施工方法，是通过如下技术方案来实现的：一种钢桁腹组合PC梁的施工方法，包括如下步骤：

1)、按设计要求加工底钢板3、顶钢板2和钢桁腹板1；

先根据设计要求，准备好钢结构施工的材料尺寸和数量。

2)、将钢桁腹板1与底钢板3、顶钢板2固接成“Λ”字形组合件，在顶板、底板分别布置平面底模；

为加快实际施工速度，将钢桁腹板1与底钢板3、顶钢板2固接成“Λ”字形组合件，制成预制件，然后再进行顶板和底板支模进行后续施工。通常需底钢板3和顶钢板2各1块，钢桁腹板2块。

3)、拼装“Λ”字形组合件固接成整体钢骨架，布置普通钢筋6及预应力钢筋5，然后浇底板混凝土层，再浇顶板混凝土层；

拼装“Λ”字形组合件的好处在于，将数个“Λ”字形组合件进行固接成连续的“M”字形整体钢骨架时，钢桁腹板1与底钢板3的固接工作都在底板模板上完成，避免了进行架空处理的难度，特别是固接通常为焊接时，俯焊比仰焊的施工难度小得多，质量也更容易保证。

4)、混凝土强度达到设计强度后张拉预应力，形成钢桁腹组合PC梁。

当混凝土强度达到设计强度后，进行后张预应力钢筋5的张拉，达到设计的预应力值或变形值，形成钢桁腹组合PC梁。

作为上述方案的优选，在所述步骤2)中，可以增加在底钢板3、顶钢板2未与钢桁腹板1固接的另1面，固定剪力键4。剪力键4还可以固接底板和顶板的普通钢筋6，以更好的增加梁的整体受力性能及整体刚度。

图2和图3分别为梁受负弯矩时和受正弯矩时，后张预应力钢筋5的在梁上缘和下缘的不同布设。

当然，底钢板、顶钢板与钢桁腹板、与剪力键之间的固定连接可采用焊接、铆接、螺栓固定等各种常规固定方式。

采用上述方案的本发明，充分发挥钢筋混凝土和钢材各自优点和性能，自重更轻、腹板刚度大，最大程度的节约了钢材，施工过程简便，节省竖板模板支架，外形美观，有显著的经济效益，在桥梁建设领域应用广泛。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢桁腹组合PC梁，包括钢筋混凝土顶板和钢筋混凝土底板，钢筋混凝土顶板和/或钢筋混凝土底板设后张预应力钢筋，其特征在于，还包括沿梁长度方向至少2列非连续布置的锚固于钢筋混凝土底板的底钢板，钢桁腹板一端固接于所述底钢板，另一端固接顶钢板，所述顶钢板沿梁长度方向形成至少2列非连续布置锚固于钢筋混凝土顶板，所述各列钢桁腹板与底钢板和顶钢板固接在沿梁长度方向的立面上呈贯通的多个“V”字形组合状。

2.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁，其特征在于，所述的其中1列底钢板、钢桁腹板和顶钢板与另1列底钢板、钢桁腹板和顶钢板分别位于梁的宽度的中垂线两侧。

3.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁，其特征在于，所述各列底钢板和顶钢板沿梁长度方向对称于梁底板中线布置，在垂直于梁长度方向的截面，各列钢桁腹板相对于梁的中线对称布置。

4.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁，其特征在于，所述与每块底钢板固接的钢桁腹板为2块，且为型钢、方钢管、圆钢管、钢管混凝土中的一种。

5.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁，其特征在于，所述与每块底钢板固接的钢桁腹板为大于2块，其中2块钢腹板另一端固接于沿梁长度方向梁顶板中线的同侧，其余钢腹板另一端固接于沿梁长度方向梁顶板中线的另一侧。

6.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁，其特征在于，所述底钢板与钢筋混凝土底板的锚固处，底钢板在固接于钢桁腹板之外的另一面固定剪力键。

7.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁，其特征在于，所述顶钢板与钢筋混凝土顶板的锚固处，顶钢板在固接于钢桁腹板之外的另一面固定剪力键。

8.根据权利要求1所述的钢桁腹组合PC梁的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、按设计要求加工底钢板、顶钢板和钢桁腹板；

2)、将钢桁腹板与底钢板、顶钢板固接成“Λ”字形组合件，在顶板、底板分别布置平面底模；

3)、拼装“Λ”字形组合件固接成整体钢骨架，布置普通钢筋及后张预应力钢筋，然后浇底板混凝土层，再浇顶板混凝土层；

4)、混凝土强度达到设计强度后进行预应力张拉，形成钢桁腹组合PC梁。

9.根据权利要求8所述的钢桁腹组合PC梁的施工方法，其特征在于，在所述步骤2之后，增加在底钢板、顶钢板未与钢桁腹板固接的另1面，固定剪力键的步骤。

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