CN103334374B - Pcss剪力联结构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCSS剪力联结构造，包括钢结构和装配式预制砼桥道板，装配式预制砼桥道板包括砼桥道板本体和与砼桥道板本体通过剪力键浇筑为一体的剪力传递结构，装配式预制砼桥道板通过剪力传递结构固定安装于钢结构上，本发明的组合梁结构施工过程中直接将装配式预制砼桥道板安装于钢结构，施工过程易控制，施工周期大幅度缩短；本发明的组合梁中的联接部位暴露于视野，利于平时的日常监测和维护，维护检修时不需长期停用，保证桥梁的正常使用；预制桥道板与剪力传递结构之间通过剪力键浇筑于一体，与现有技术相比不但施工简化，且结合后期施工与钢结构的连接，使整个组合梁具有较强的抵抗冲击、疲劳和反复荷载作用的能力。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构和桥梁道路工程领域，特别涉及一种PCSS剪力联结构造。
背景技术
钢-混凝土组合结构在材料强度的发挥、施工简便快捷、结构性能可靠、能耗较低等方面均具有明显的优良，因而越来越成为桥梁结构的发展趋势；由于钢结构与混凝土桥道板材质及特性具有不同，因而二者之间如何简便快捷联结并长期性能可靠，则是工程界一直都在探索解决的问题。
现有技术中，较多的采用在结合面的钢结构上布置剪力键，通过现浇混凝土桥道板形成钢-混凝土组合桥梁结构；还有在设置有剪力键的钢梁上安装分块预制的桥道板部件，利用现浇接缝或预留孔内的混凝土，通过剪力键使预制桥道板部件与钢梁联结形成钢-混凝土组合桥梁结构。
上述两种方法的实质都必须是利用形成浇筑混凝土，使混凝土桥道板通过剪力键与钢梁联结形成钢-混凝土组合桥梁结构。因而工艺复杂、施工期长，现浇混凝土质量的不定性将导致结构长期可靠性隐患；尤其是浇筑在混凝土中起关键传力作用的剪力键可能存在两方面的问题隐患：一是剪力键周围混凝土因约束条件下的收缩徐变或因长期冲击、疲劳荷载的作用或自身存在不密实等缺陷使其传力性能明显退化，二是剪力键与钢梁的焊接部分失效都将引起钢-混凝土组合桥梁结构性能退化至出现明显病害，这些问题是隐蔽在混凝土中而很难检查，也是无法进行维护更换的，致使桥梁存在难以检查维护的安全隐患。
因此，需要一种能够避免通过现场浇筑混凝土使预制混凝土板与钢结构联结为一体的剪力联结构造，如此可明显简化施工工艺，缩短施工周期；其关键联结部位暴露于视野，利于平时的日常监测和维护，保证桥梁的安全使用，并减小工程风险，具有显著的技术经济综合效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种装配式预制砼桥道板(precastedconcrete)与钢结构(steel)之间通过预埋于砼桥道板中的剪力传递结构(shear)联结的PCSS剪力联结构造，能明显简化钢-混凝土组合桥梁结构的施工工艺，使桥梁施工实现全装配式，施工周期相对于现有技术大幅度缩短；并且，其关键联结部位暴露于视野，利于日常检测和维护，保证桥梁的长期安全可靠，显著减少结构病害隐患，具有显著的技术经济综合效益。
本发明的PCSS剪力联结构造，包括钢结构和装配式预制砼桥道板，所述装配式预制砼桥道板包括砼桥道板本体和预埋于砼桥道板本体的剪力传递结构，所述装配式预制砼桥道板通过剪力传递结构固定联结于钢结构上。
进一步，所述预埋于预制砼桥道板本体中的剪力传递结构通过PBL剪力键方式与砼桥道板本体浇筑为一体；
进一步，剪力传递结构至少包括两块沿纵向设置的剪力联结钢板，所述剪力联结钢板沿纵向间距分布有横向通孔，浇筑于砼桥道板本体内且砼桥道板本体的横向钢筋穿过该横向通孔形成PBL剪力键；
进一步，所述剪力传递结构还包括沿纵向固定连接于剪力联结钢板下端的底板，剪力传递结构与砼桥道板本体浇筑为一体；所述装配式预制砼桥道板置于钢结构上并通过底板固定联结于钢结构；
进一步，所述钢结构具有顶板，所述底板为与两块沿纵向设置的剪力联结钢板对应的两个，两个底板的横向外侧延伸出钢结构的顶板并与钢结构的顶板焊接连接；
进一步，所述钢结构的顶板的横向两侧边沿纵向并列开有横向去应力缝，该横向去应力缝根部平滑过渡；剪力传递结构的底板与钢结构的顶板之间的焊缝通过横向去应力缝；
进一步，所述钢结构具有顶板，剪力联结钢板的下部焊接于钢结构的顶板；所述顶板的横向两侧边沿纵向并列开有横向去应力缝，该横向去应力缝根部平滑过渡；剪力联结钢板与钢结构的顶板之间的焊缝通过横向去应力缝；
进一步，剪力传递结构的两块剪力联结钢板之间通过沿纵向并列的多个横联板固定连接成整体，该多个横联板浇筑于砼桥道板本体内。
进一步，所述横联板的板面竖直设置；所述钢结构为工字钢梁或者箱式钢梁；所述去应力缝根部通过开圆孔的方式平滑过渡；
进一步，所述剪力联结钢板的下部焊接于钢结构的顶板的上表面。
本发明的有益效果是：本发明的PCSS剪力联结构造，采用预先制作装配式预制砼桥道板并通过预埋于砼桥道板的剪力联结钢板与钢梁顶面焊接联结形成钢-混凝土组合梁，具有现有技术的砼桥道板和钢结构组合梁的全部优点；且与现有技术相比，采用PCSS剪力联结构造的组合梁结构能明显简化施工工艺，施工设备简单，施工过程易控制，施工质量便于量化检查，施工安全快捷，施工周期相对于现有技术大幅度缩短，有利于本发明的桥梁结构的发展应用；克服了现有技术中砼桥道板和钢结构组合梁施工复杂、设备要求高、风险大、工期长的弱点，具有很好的综合技术和经济效益；并且，本发明的组合梁中桥道板的剪力传递结构和钢结构之间的联接部位暴露于视野，利于日常检测和维护，保证桥梁的长期安全使用；完全避免了通过现场浇筑混凝土来实现混凝土桥道板与钢梁之间的联结，克服了由此带来剪力键周围混凝土因约束条件下的收缩徐变或因长期冲击、疲劳荷载的作用或自身存在不密实等缺陷使其传力性能明显退化而引起的结构性病害隐患，使整个组合梁性能可靠，具有较强的抵抗冲击、疲劳和反复荷载作用的能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明横截面结构示意图；
图2为剪力传递结构示意图；
图3为剪力传递结构与钢结构的顶板联结示意图；
图4为本发明的钢结构采用钢箱梁的横截面结构示意图；
图5为本发明的另一种结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明横截面结构示意图，图2为剪力传递结构示意图，图3为剪力传递结构与钢结构的顶板联结示意图，本实施例采用PCSS剪力联结构造形成的组合梁，PCSS剪力联结构造为装配式预制砼桥道板(precasted concrete)与钢结构(steel)之间通过预埋于砼桥道板中剪力传递结构(shear)联结的简称；包括钢结构2和装配式预制砼桥道板1，所述装配式预制砼桥道板包括砼桥道板本体1和预埋于砼桥道板本体1的剪力传递结构3，所述装配式预制砼桥道板通过剪力传递结构固定联结于钢结构2上；剪力传递结构3与钢结构2之间的连接可采用焊接等现有技术的可靠机械连接方式，均可实现发明目的；钢结构可采用现有技术的任何钢梁结构，包括并列设置的工字钢梁、并列设置的钢箱梁、或者整体结构的钢箱梁等等；当然，工字钢梁之间可设有横向联系，属于现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，所述预埋于预制砼桥道板本体1中的剪力传递结构3通过PBL剪力键方式与砼桥道板本体1浇筑为一体；由于采用预先制定的结构，可根据需要设置PBL剪力键，该剪力键具有联接可靠，抵抗冲击能力强，并且抗疲劳和反复荷载作用的能力强的特点；克服了现有技术中必须通过对剪力键区域现浇混凝土才能使混凝土板与钢结构联结，工艺复杂、工期长、可靠性差的缺陷。
本实施例中，剪力传递结构3至少包括两块沿纵向设置的剪力联结钢板3a，所述剪力联结钢板3a上部沿纵向分布有横向通孔3c，浇筑于砼桥道板本体1内且砼桥道板本体1的横向钢筋(箍筋)6穿过该横向通孔3c形成PBL剪力键，剪力联结钢板3的下部与钢结构2固定连接；本结构的剪力传递结构3构造简单，预制施工过程简化且施工周期较短，且由于剪力联结钢板3a与砼桥道板本体1以及钢结构的联结，使得剪力传递结构形成类似于箱式梁的结构，大大提高了剪力传递结构本身以及整个组合梁的抵抗冲击能力、抗疲劳和反复荷载作用的能力。
本实施例中，所述剪力传递结构3还包括沿纵向固定连接于剪力联结钢板3a下端的底板9，剪力传递结构3与砼桥道板本体1浇筑为一体，如图所示，本实施例中，所述底板9的下表面与砼桥道板本体1的下表面平齐；所述装配式预制砼桥道板置于钢结构2上并通过底板9固定联结于钢结构；本结构在将装配式预制砼桥道板安装于钢结构2上简单方便，不需在对正上浪费较多的时间，且支撑具有强度较高的优点。
本实施例中，所述钢结构具有顶板5，所述底板9为与两块沿纵向设置的剪力联结钢板3a对应的两个，两个底板9的横向外侧延伸出钢结构的顶板并与钢结构的顶板焊接连接；连接简单方便，焊缝4位于下部，利于焊接施工和日常检测及维护检修。
本实施例中，所述钢结构的顶板的横向两侧边沿纵向并列开有横向去应力缝7，该横向去应力缝7根部平滑过渡；剪力传递结构3的底板9与钢结构2的顶板5之间的焊缝通过横向去应力缝；剪力传递结构3的底板9与顶板5之间的焊接会产生热变形，而这些热变形对钢结构以及剪力联结钢板产生较强的约束，会导致焊缝开裂或者底板9与顶板5的受力状态变差，去应力缝的设置，可有效消除焊缝热变形对焊缝本身以及底板9与顶板5的约束，去除由于也变形产生的应力。
如图3所示，横向去应力缝与底板9之间的配合关系；图中虚线所表示的为剪力传递结构3。
本实施例中，剪力传递结构3的两块剪力联结钢板3a之间通过沿纵向并列的多个横联板3b固定连接成整体，该多个横联板3b浇筑于砼桥道板本体1内；增加剪力联结钢板3a之间的连接强度，并增加浇筑后构件的整体强度和刚度，使得剪力传递结构整体性更强，增加其抗变形的能力。
本实施例中，所述横联板3b的板面竖直设置；具有抵抗纵向剪力的能力，从而进一步提高组合梁的整体强度。
本实施例中，所述钢结构2为工字钢梁或者箱式钢梁2a，如图1和图4所示，图1的钢结构为工字钢梁，图4的钢结构为箱式钢梁；装配式预制砼桥道板与二者的连接方式相同，均通过底板9焊接于顶板(工字钢梁的顶板成为上翼板)的上表面。
本实施例中，所述去应力缝7根部通过开圆孔8的方式平滑过渡，施工简单，有效消除应力集中，去应力效果明显。
以上施工过程中，采用PCSS剪力联结构造的钢-混凝土组合梁的主要施工步骤为：制作预埋有剪力传递结构的预制混凝土桥道板节段，吊运安装钢梁就位，安装预制混凝土桥道板节段就位，必要时通过预应力钢束对预制混凝土桥道板施加纵向预应力，实施预埋于预制混凝土桥道板中剪力传递结构的剪力联结钢板下部与钢结构的顶板上表面的焊接联结。
浇混凝土过程中，均按常规方法布置骨架钢筋和箍筋。
图5为本发明的另一种结构，如图所示，该结构与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，剪力传递结构31未设置底板，剪力联结钢板3a1的下部焊接于钢结构2的顶板5，如图所示，所述剪力联结钢板3a1的下部焊接于钢结构2的顶板5的上表面；剪力联结钢板3a1与钢结构2的顶板5之间的焊缝4a通过横向去应力缝7；剪力联结钢板3a1与顶板5之间的焊接会产生热变形，而这些热变形对钢结构以及剪力联结钢板产生较强的约束，会导致焊缝开裂或者剪力联结钢板与顶板的受力状态变差，去应力缝的设置，可有效消除焊缝热变形对焊缝本身以及剪力联结钢板3a1与顶板5的约束，去除由于热变形产生的应力。
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 (7)
1.一种PCSS剪力联结构造，其特征在于：包括钢结构和装配式预制砼桥道板，所述装配式预制砼桥道板包括砼桥道板本体和预埋于砼桥道板本体的剪力传递结构，所述装配式预制砼桥道板通过剪力传递结构固定联结于钢结构上；所述预埋于预制砼桥道板本体中的剪力传递结构通过PBL剪力键方式与砼桥道板本体浇筑为一体；剪力传递结构至少包括两块沿纵向设置的剪力联结钢板，所述剪力联结钢板沿纵向间距分布有横向通孔，浇筑于砼桥道板本体内且砼桥道板本体的横向钢筋穿过该横向通孔形成PBL剪力键；所述剪力传递结构还包括沿纵向固定连接于剪力联结钢板下端的底板，剪力传递结构与砼桥道板本体浇筑为一体；所述装配式预制砼桥道板置于钢结构上并通过底板固定联结于钢结构。
2.根据权利要求1所述的PCSS剪力联结构造，其特征在于：所述钢结构具有顶板，所述底板为与两块沿纵向设置的剪力联结钢板对应的两个，两个底板的横向外侧延伸出钢结构的顶板并与钢结构的顶板焊接连接。
3.根据权利要求2所述的PCSS剪力联结构造，其特征在于：所述钢结构的顶板的横向两侧边沿纵向并列开有横向去应力缝，该横向去应力缝根部平滑过渡；剪力传递结构的底板与钢结构的顶板之间的焊缝通过横向去应力缝。
4.根据权利要求1所述的PCSS剪力联结构造，其特征在于：所述钢结构具有顶板，剪力联结钢板的下部焊接于钢结构的顶板；所述顶板的横向两侧边沿纵向并列开有横向去应力缝，该横向去应力缝根部平滑过渡；剪力联结钢板与钢结构的顶板之间的焊缝通过横向去应力缝。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的PCSS剪力联结构造，其特征在于：剪力传递结构的两块剪力联结钢板之间通过沿纵向并列的多个横联板固定连接成整体，该多个横联板浇筑于砼桥道板本体内；剪力传递结构的两块剪力联结钢板之间通过沿纵向并列的多个横联板固定连接成整体，该多个横联板浇筑于砼桥道板本体内。
6.根据权利要求5所述的PCSS剪力联结构造，其特征在于：所述横联板的板面竖直设置；所述钢结构为工字钢梁或者箱式钢梁；所述横向去应力缝根部通过开圆孔的方式平滑过渡。
7.根据权利要求4所述的PCSS剪力联结构造，其特征在于：所述剪力联结钢板的下部焊接于钢结构的顶板的上表面。
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