CN104563391B - 一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁及其施工工艺，该梁由上翼缘不连续的工字型钢、纵筋、箍筋、腰筋、新混凝土、废旧混凝土块体组成。所述上翼缘不连续的工字型钢由下翼缘板、腹板、不连续的上翼缘板组成，所述不连续的上翼缘板由位于工字型钢两端的两块矩形钢板或梯形钢板组成，两块钢板长度均为工字型钢长度的三分之一，梯形钢板的短边宽度不小于长边宽度的四分之一。本发明一方面通过省去传统工字型钢的上翼缘板的跨中部分，在梁承载能力基本保持不变的情况下，达到节约钢材的目的；另一方面利用不连续的上翼缘板的间断处投放废旧混凝土块体，解决了因投放困难而无法在传统工字型钢混凝土梁中采用废旧混凝土块体的问题。

Description

一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁及其施工工艺

技术领域

本发明涉及废旧混凝土循环利用技术领域，具体涉及一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁及其施工工艺。

背景技术

工字型钢混凝土梁是指在轧制或焊接的工字型钢周围配置纵筋、腰筋和箍筋, 然后浇筑混凝土而形成的梁式构件。由于工字型钢混凝土梁具有刚度大、承载力高等优点，在实际工程中得到了广泛的应用。根据结构力学原理和大量结构设计实例可知，在竖向荷载和水平荷载联合作用下，实际结构中工字型钢混凝土梁的跨中附近只承受正弯矩，即跨中附近工字型钢的下翼缘板受拉而上翼缘板受压。由于混凝土受压的经济性优于钢材受压，且跨中附近上翼缘板周围的混凝土完全可以担负起承压的作用，因此在梁的承载能力基本保持不变的情况下，可以通过削减传统工字型钢的上翼缘板的跨中部分，对工字型钢混凝土梁做进一步的优化，从而达到节省钢材的目的，但目前还鲜见此类技术。

由于天然砂石的开采破坏环境且储量日渐减少，废旧混凝土作为一种宝贵的“特殊资源”，其循环再生利用已越来越引起国内外广泛关注。与再生粗骨料和再生细骨料相比，采用尺度更大的废旧混凝土块体能大大简化废旧混凝土的循环利用过程。但是，对于传统的工字型钢混凝土梁来说，由于连续通长的上翼缘板的阻挡，使得在梁的浇筑过程中废旧混凝土块体从上往下的投放十分困难，这一问题亟待解决。本发明中上翼缘不连续的工字型钢的上翼缘板的间断处正好可以用来投放废旧混凝土块体，不失为解决该问题的一条有效途径。

综上所述，现有技术存在传统工字型钢混凝土梁的经济性有待进一步提升，以及因投放困难而无法在传统工字型钢混凝土梁中循环利用废旧混凝土块体等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，一方面不需要传统工字型钢的上翼缘板的跨中部分，在梁的承载能力基本保持不变的情况下，达到节约钢材的目的；另一方面正好利用不连续的上翼缘板的间断处投放废旧混凝土块体，从而解决因投放困难而无法在传统工字型钢混凝土梁中循环利用废旧混凝土块体的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的施工工艺。

本发明实现上述目的的技术方案有：

一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁，包括工字型钢和位于工字型钢外部的纵筋、箍筋、腰筋；其特征在于：还包括交替浇筑的新混凝土和废旧混凝土块体；所述工字型钢为由下翼缘板、腹板、不连续的上翼缘板组成的上翼缘不连续的工字型钢，上翼缘板和下翼缘板平行且均与腹板垂直，腹板位于上翼缘板和下翼缘板之间并分别与上翼缘板和下翼缘板焊接。

进一步优化的，所述不连续的上翼缘板由两块分别位于工字型钢两端的钢板组成，所述钢板为矩形钢板或梯形钢板，两块钢板的长度相等且均为工字型钢长度的三分之一，梯形钢板的长边位于工字型钢的端部，梯形钢板的短边宽度不小于长边宽度的四分之一。

进一步优化的，所述废旧混凝土块体为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除并去除保护层和全部或部分钢筋之后的废旧混凝土块体。

进一步优化的，所述新混凝土为天然骨料混凝土或再生骨料混凝土，且抗压强度不小于30MPa。

进一步优化的，所述废旧混凝土块体的特征尺寸不低于100mm，且废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:4~1:1。

上述内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的施工工艺，包括以下步骤：

（1）上翼缘不连续的工字型钢预先采用下翼缘板、腹板、两块钢板焊接而成，首先架设混合梁底模，然后将上翼缘不连续的工字型钢吊装就位之后绑扎纵筋、腰筋和箍筋，最后架设侧模；

（2）提前将废旧混凝土块体充分湿润，首先在由底模和侧模形成的空腔内部灌入20~30mm厚的新混凝土，然后在两块矩形钢板或梯形钢板之间的空当部位投入一层湿润的废旧混凝土块体，并人工拨动使废旧混凝土块体均匀分布于底模和侧模形成的空腔内部，随后浇筑一层新混凝土并充分振捣，使得废旧混凝土块体与新混凝土均匀混合成一体；重复交替浇筑新混凝土和废旧混凝土块体，直至浇筑完成。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

(1)无需传统工字型钢的上翼缘板的跨中部分，在梁的承载能力基本保持不变的情况下，达到节约钢材的目的。

(2)利用不连续的上翼缘板的间断处投放废旧混凝土块体，从而解决因投放困难而无法在传统工字型钢混凝土梁中循环利用废旧混凝土块体的问题。

(3)利用废旧混凝土块体进行浇筑，大大简化了废旧混凝土循环利用时的破碎、筛分、净化等处理过程，节省了大量人力、时间和能源,可实现废旧混凝土的高效循环利用。

附图说明

图1a、图1b、图1c为本发明的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的实施例1梁横向剖面图、A-A剖面图以及B-B剖面图。

图2a、图2b、图2c为本发明的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的实施例2梁横向剖面图、A-A剖面图以及B-B剖面图。

图3a、图3b、图3c为本发明的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的实施例3梁横向剖面图、A-A剖面图以及B-B剖面图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施

方式不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明的过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

实施例1：

参见图1a、图1b、图1c，本发明的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁包括不连续的上翼缘板1、腹板2、下翼缘板3、废弃混凝土块体4、新混凝土5、箍筋6、纵筋7、腰筋8。所述再生混合梁截面为矩形，梁高850mm，梁宽550mm，梁长8100mm。所述不连续的上翼缘板为两块2700mm×300mm×12mm的矩形钢板，腹板和下翼缘板分别与截面尺寸为500mm×300mm×10mm×12mm的传统工字型钢的腹板和下翼缘板相同，为Q235钢材料，实测屈服强度255.8MPa，极限强度330.7MPa。所述新混凝土的立方体抗压强度42.2MPa，废旧混凝土块体的立方体抗压强度37.6MPa，混合后立方体抗压强度40.67MPa。横向箍筋采用直径8mm的HRB335级钢筋，加密区间隔150mm，非加密区间隔200mm。纵筋采用直径25mm的HRB335级钢筋，上部布置2根，下部布置6根。腰筋采用直径8mm的HRB335级钢筋均匀布置于型钢两侧，每侧均为3根。废旧混凝土块体为一座旧有建筑物拆除并去除保护层和全部钢筋之后的废旧混凝土块状体；新混凝土为天然骨料混凝土。废旧混凝土块体的特征尺寸为100~200mm，且废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:2。

上述内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的施工工艺，包括以下步骤：

（1）上翼缘不连续的工字型钢预先采用下翼缘板、腹板、两块矩形钢板焊接而成，首先架设混合梁底模，然后将上翼缘不连续的工字型钢吊装就位之后绑扎纵筋、腰筋和箍筋，最后架设侧模；

（2）提前将废旧混凝土块体充分湿润，首先在由底模和侧模形成的空腔内部灌入约20mm厚的新混凝土，然后在两块矩形钢板之间的空当部位投入一层湿润的废旧混凝土块体，并人工拨动使废旧混凝土块体均匀分布于底模和侧模形成的空腔内部，随后浇筑一层新混凝土并充分振捣，使得废旧混凝土块体与新混凝土均匀混合成一体；重复交替浇筑新混凝土和废旧混凝土块体，直至浇筑完成。

为对比起见，取截面尺寸为500mm×300mm×10mm×12mm且材料相同的传统工字钢，相同的纵筋、箍筋和腰筋，以及立方体抗压强度40.67MPa的天然骨料混凝土，制作内置传统工字钢的组合梁。最后得出，本实施例中内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的正截面抗弯承载力为1846kN·m，内置传统工字钢的组合梁的正截面抗弯承载力为1932kN·m，通过计算可知两种梁的正截面抗弯承载力仅相差4.4%，但前者不但节约钢材10.03%，同时还将1.26立方米的废旧混凝土块体投入循环使用。

实施例2：

参见图2a、图2b、图2c，本发明的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合

梁包括不连续的上翼缘板1、腹板2、下翼缘板3、废弃混凝土块体4、新混凝土5、箍筋6、纵筋7、腰筋8。所述再生混合梁截面为矩形，梁高850mm，梁宽550mm，梁长8100mm。所述不连续的上翼缘板为两块（150mm+300mm）×2100mm×12mm的梯形钢板，腹板和下翼缘板分别与截面尺寸为500mm×300mm×10mm×12mm的传统工字型钢的腹板和下翼缘板相同，为Q235钢材料，实测屈服强度255.8MPa，极限强度330.7MPa。所述新混凝土的立方体抗压强度42.2MPa，废旧混凝土块体的立方体抗压强度37.6MPa，混合后立方体抗压强度40.67MPa。横向箍筋采用直径8mm的HRB335级钢筋，加密区间隔150mm，非加密区间隔200mm。纵筋采用直径25mm的HRB335级钢筋，上部布置2根，下部布置6根。腰筋采用直径8mm的HRB335级钢筋均匀布置于型钢两侧，每侧均为3根。废旧混凝土块体为一座旧有建筑物拆除并去除保护层和全部钢筋之后的废旧混凝土块状体；新混凝土为天然骨料混凝土。废旧混凝土块体的特征尺寸为100~200mm，且废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:2。

上述内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的施工工艺，包括以下步骤：

（1）上翼缘不连续的工字型钢预先采用下翼缘板、腹板、两块梯形钢板焊接而成，首先架设混合梁底模，然后将上翼缘不连续的工字型钢吊装就位之后绑扎纵筋、箍筋和腰筋，最后架设侧模；

（2）提前将废旧混凝土块体充分湿润，首先在由底模和侧模形成的空腔

内部灌入约30mm厚的新混凝土，然后在两块梯形钢板之间的空当部位投入一层湿润的废旧混凝土块体，并人工拨动使废旧混凝土块体均匀分布于底模和侧模形成的空腔内部，随后浇筑一层新混凝土并充分振捣，使得废旧混凝土块体与新混凝土均匀混合成一体；重复上述过程，直至浇筑完成。

为对比起见，取截面尺寸为500mm×300mm×10mm×12mm且材料相同的传统工字钢，相同的纵筋、箍筋和腰筋，以及立方体抗压强度40.67MPa的天然骨料混凝土，制作内置传统工字钢的组合梁。最后得出，本实施例中内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的正截面抗弯承载力为1846kN·m，内置传统工字钢的组合梁的正截面抗弯承载力为1932kN·m，通过计算可知两种梁的正截面抗弯承载力仅相差4.4%，但前者不但节约钢材15.05%，同时还将1.26立方米的废旧混凝土块体投入循环使用。

实施例3：

参见图3a、图3b、图3c，本发明的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁包括不连续的上翼缘板1、腹板2、下翼缘板3、废弃混凝土块体4、新混凝土5、箍筋6、纵筋7、腰筋8。所述再生混合梁截面为矩形，梁高850mm，梁宽550mm，梁长8100mm。所述不连续的上翼缘板为两块（75mm+300mm）×2100mm×12mm的梯形钢板，腹板和下翼缘板分别与截面尺寸为500mm×300mm×10mm×12mm的传统工字型钢的腹板和下翼缘板相同，材料为Q235钢，实测屈服强度255.8MPa，极限强度330.7MPa。所述新混凝土的立方体抗压强度42.2MPa，废旧混凝土块体的立方体抗压强度37.6MPa，混合后立方体抗压强度41.05MPa。横向箍筋采用直径8mm的HRB335级钢筋，加密区间隔150mm，非加密区间隔200mm。纵筋采用直径25mm的HRB335级钢筋，上部布置2根，下部布置6根。腰筋采用直径8mm的HRB335级钢筋均匀布置于型钢两侧，每侧均为3根。废旧混凝土块体为一座旧有建筑物拆除并去除保护层和全部钢筋之后的废旧混凝土块状体；新混凝土为天然骨料混凝土。废旧混凝土块体的特征尺寸为100~200mm，且废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:3。

上述内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的施工工艺，包括以下步骤：

（1）上翼缘不连续的工字型钢预先采用下翼缘板、腹板、两块梯形钢板焊接而成，首先架设混合梁底模，然后将上翼缘不连续的工字型钢吊装就位之后绑扎纵筋、箍筋和腰筋，最后架设侧模；

（2）提前将废旧混凝土块体充分湿润，首先在由底模和侧模形成的空腔

内部灌入约20mm厚的新混凝土，然后在两块梯形钢板之间的空当部位投入一层湿润的废旧混凝土块体，并人工拨动使废旧混凝土块体均匀分布于底模和侧模形成的空腔内部，随后浇筑一层新混凝土并充分振捣，使得废旧混凝土块体与新混凝土均匀混合成一体；重复上述过程，直至浇筑完成。

为对比起见，取截面尺寸为500mm×300mm×10mm×12mm且材料相同的传统工字钢，相同的纵筋、箍筋和腰筋，以及立方体抗压强度41.05MPa的天然骨料混凝土，制作内置传统工字钢的组合梁。最后得出，本实施例中内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的正截面抗弯承载力为1852kN·m，内置传统工字钢的组合梁的正截面抗弯承载力为1936kN·m，通过计算可知两种梁的正截面抗弯承载力仅相差4.34%，但前者不但节约钢材17.56%，同时还将0.95立方米的废旧混凝土块体投入循环使用。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁，包括工字型钢和位于工字型钢外部的纵筋、箍筋、腰筋；其特征在于：还包括交替浇筑的新混凝土和废旧混凝土块体；所述工字型钢为由下翼缘板、腹板、不连续的上翼缘板组成的上翼缘不连续的工字型钢，上翼缘板和下翼缘板平行且均与腹板垂直，腹板位于上翼缘板和下翼缘板之间并分别与上翼缘板和下翼缘板焊接；所述不连续的上翼缘板由两块分别位于工字型钢两端的钢板组成，所述钢板为矩形钢板或梯形钢板，两块钢板的长度相等且均为工字型钢长度的三分之一，梯形钢板的长边位于工字型钢的端部，梯形钢板的短边宽度不小于长边宽度的四分之一。

2.根据权利要求1所述的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁，其特征在于：所述废旧混凝土块体为旧有建筑物或构筑物拆除并去除保护层和全部或部分钢筋之后的废旧混凝土块体。

3.根据权利要求1所述的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁，其特征在于：所述新混凝土为天然骨料混凝土或再生骨料混凝土，且抗压强度不小于30MPa。

4.根据权利要求1所述的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁，其特征在于：所述废旧混凝土块体的特征尺寸不低于100mm，且废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:4~1:1。

5.权利要求1所述的内置上翼缘不连续工字钢的再生混合梁的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）上翼缘不连续的工字型钢预先采用下翼缘板、腹板、两块钢板焊接而成，首先架设混合梁底模，然后将上翼缘不连续的工字型钢吊装就位之后绑扎纵筋、腰筋和箍筋，最后架设侧模；

（2）提前将废旧混凝土块体充分湿润，首先在由底模和侧模形成的空腔内部灌入20~30mm厚的新混凝土，然后在两块矩形钢板或梯形钢板之间的空当部位投入一层湿润的废旧混凝土块体，并人工拨动使废旧混凝土块体均匀分布于底模和侧模形成的空腔内部，随后浇筑一层新混凝土并充分振捣，使得废旧混凝土块体与新混凝土均匀混合成一体；重复交替浇筑新混凝土和废旧混凝土块体，直至浇筑完成。