CN108360361A - 一种预应力pbl加劲型钢箱混凝土组合梁及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁及其施工方法，具体涉及组合结构技术领域。其提供了一种对混凝土约束更强、承载性能更好的组合梁，所述腹板和底板形成用于填充混凝土的箱室，所述箱室顶部为开口状，所述腹板内表面以及底板上表面均设置有PBL加劲肋，所述箱室受压区相对应的PBL加劲肋之间通过横向的拉杆相连，箱室受拉区两侧边缘设置有轴向的预应力筋。PBL加劲肋和拉杆的共同作用，能够有效提高箱室对混凝土的约束程度，避免发生局部屈曲，减小混凝土与箱室的脱空面积进而减小界面滑移；箱室受拉区设置预应力筋，能明显提高承载力和抗弯刚度，使组合梁具有较好的抗震性能和稳定的后期承载能力，从而增大结构适用跨度。
Description
技术领域
本发明涉及组合结构技术领域，具体涉及一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁及其施工方法。
背景技术
钢管混凝土轴压和小偏压构件已被广泛研究，相关理论日趋成熟，主要应用于工业、民用建筑以及桥梁结构中。而对钢管受弯构件(梁)的研究相对较少，在实际工程领域中的应用更是少见。相关研究结果虽然表明了矩形钢管混凝土梁具有良好的延性和后期承载力，但是经研究总结分析，矩形钢管混凝土不宜用作受弯构件(梁)，其主要有以下缺点：受拉区混凝土不能发挥作用并增大自重，受压区钢管对混凝土约束不强、且只在角部位置有约束，混凝土与钢管容易脱空，超过一定荷载时受压区钢管顶板和腹板向外侧发生局部屈曲，混凝土与钢管沿纵向滑移较大；此外由于梁是水平构件、且钢管为闭口截面，混凝土浇筑繁琐且要求自密实混凝土，不能与现浇板同时浇筑混凝土，梁与楼板协同性差，同时钢管为闭口截面内侧焊缝难于施焊。因此，在实际工程中很少将钢管混凝土作为受弯构件而直接使用。综上，现有的矩形钢管混凝土结构普遍存在以下几个问题：第一、受压区钢管对混凝土的约束不强，易发生局部屈曲，混凝土与钢管界面滑移较大，钢材和混凝土材料协同工作性差；第二、受拉区混凝土不能发挥作用并增大自重；第三、混凝土浇筑繁琐、且要求自密实混凝土，不能与现浇板同时浇筑混凝土。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对混凝土约束更强、承载性能更好的一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁及其施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，包括腹板和底板，所述腹板和底板形成用于填充混凝土的箱室，所述箱室顶部为开口状，所述腹板内表面以及底板上表面均设置有PBL加劲肋，所述箱室受压区相对应的PBL加劲肋之间通过横向的拉杆相连，箱室受拉区设置有轴向的预应力筋。
进一步地，所述PBL加劲肋的宽度为5～10cm，所述PBL加劲肋的圆孔直径尺寸为宽度尺寸的一半，相邻PBL加劲肋圆孔之间的间距为5～8cm。
进一步地，所述拉杆为热轧带肋钢筋，拉杆的直径大于6mm，相邻拉杆之间的间距为15～30cm。
进一步地，所述拉杆与PBL加劲肋之间采用焊接连接、螺栓连接或销栓连接。
制造PBL加劲型混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：
(一)准备制造箱室的腹板和底板，在腹板内表面以及底板上表面均焊接PBL加劲肋；
(二)将带有PBL加劲肋的腹板与底板焊接成一个整体形成开口型箱室；
(三)在箱室受压区相对应的PBL加劲肋之间连接拉杆，箱室受拉区预埋波纹管用于预应力筋管道的形成；
(四)在预制的开口箱室内浇筑混凝土；
(五)待混凝土达到设计强度的75％以上时，在管道内穿入预应力筋；张拉预应力筋，并用锚具锚固。
本发明的有益效果是：预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，在箱室内壁设置PBL加劲肋，减小了受压区混凝土与箱室板的脱空面积，提高了核心混凝土的抗压强度，箱室受压区对应的PBL加劲肋之间连接拉杆，防止PBL加劲肋被拔出，进一步增大箱室对混凝土的约束程度，避免发生局部屈曲，减小了箱室壁与混凝土之间的界面滑移；箱室受拉区设置预应力筋，能明显提高组合梁的承载力和抗弯刚度，使组合梁具有较好的抗震性能和稳定的后期承载能力，从而增大结构的适用跨度。
制造预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁的施工方法，开口型的钢箱混凝土组合梁与钢管混凝土梁相比，浇筑更加方便，可单独浇筑，也可与梁上楼板同时浇筑，增大梁与楼板的协同性，采用开口钢箱，内部焊接更容易施焊，焊接质量更容易得到保证。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；
图2是本发明(未填充混凝土)顶部平面示意图；
图中所示：1-腹板；2-底板；3-PBL加劲肋；4-拉杆；5-预应力筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，包括腹板1和底板2，所述腹板1和底板2形成用于填充混凝土的箱室，所述箱室顶部为开口状，所述腹板1内表面以及底板2上表面均设置有PBL加劲肋3，所述箱室受压区相对应的PBL加劲肋3之间通过横向的拉杆4相连，箱室受拉区设置有轴向的预应力筋5。
横向表示梁的宽度方向，轴向表示梁的跨度方向，所述受压区和受拉区是指受弯构件在承受上部荷载工作时，中性轴以下的部分叫做受拉区；相反，中性轴以上的部分叫做受压区。本申请中的箱室采用矩形截面钢箱，在箱室腹板1和底板2上设置PBL加劲肋3，减小了受压区混凝土与箱室板的脱空面积，提高了核心混凝土的抗压强度，箱室受压区对应的PBL加劲肋3之间连接拉杆4，防止PBL加劲肋3被拔出，进一步增大箱室对混凝土的约束程度，避免发生局部屈曲，减小了箱室壁与混凝土之间的界面滑移；箱室受拉区设置预应力筋5，能明显提高组合梁的承载力和抗弯刚度，使组合梁具有较好的抗震性能和稳定的后期承载能力，从而增大结构的适用跨度。
所述PBL加劲肋3的宽度为5～10cm，所述PBL加劲肋3的圆孔直径尺寸为宽度尺寸的一半，相邻PBL加劲肋3圆孔之间的间距为5～8cm。本申请PBL加劲肋3的宽度采用8cm，圆孔直径采用4cm，相邻圆孔之间的间距7cm。能够充分保证箱室与混凝土的整体性，连接更加紧密。
所述拉杆4为热轧带肋钢筋，拉杆4的直径大于6mm，相邻拉杆4之间的间距为15～30cm。本申请拉杆4的直接采用8cm，相邻拉杆4之间的间距为20cm。拉杆4的设置能够有效增大混凝土与箱室的约束，降低局部屈曲的程度，使混凝土与箱室壁不易分离减少相互之间的滑移。
所述拉杆4与PBL加劲肋3之间采用焊接连接、螺栓连接或销栓连接。本申请采用焊接连接的方式，焊接质量更容易得到保证，受力性能更加合理，综合经济性能更好。
一种制造如PBL加劲型混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：
(一)准备制造箱室的腹板1和底板2，在腹板1内表面以及底板2上表面均焊接PBL加劲肋3；
(二)将带有PBL加劲肋3的腹板1与底板2焊接成一个整体形成开口型箱室；
(三)在箱室受压区相对应的PBL加劲肋3之间连接拉杆4，箱室受拉区预埋波纹管用于预应力筋5管道的形成；
(四)在预制的开口箱室内浇筑混凝土；
(五)待混凝土达到设计强度的75％以上时，在管道内穿入预应力筋5，张拉预应力筋5，并用锚具锚固。
首先通过焊接的方式将PBL加劲肋3与腹板1、底板2焊接起来；其次再将带PBL加劲肋3的腹板1与带PBL加劲肋3的底板2焊接，并将拉杆4与PBL加劲肋3对拉起来，对拉方式可采用焊接连接或螺栓连接或销栓连接；再次，在浇筑前埋设预应力管道(一般为波纹管)或预埋胶管在浇筑后一定时间拔出形成管道，最后将预制的箱室运至施工现场，进行吊装、安装就位，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度的75％以上时，在管道内穿入预应力筋5，用千斤顶张拉预应力筋5，并用锚具锚固。开口型的钢箱混凝土组合梁与钢管混凝土梁相比，浇筑更加方便，可单独浇筑，也可与梁上楼板同时浇筑，增大梁与楼板的协同性，采用开口钢箱，内部焊接更容易施焊，焊接质量更容易得到保证。
Claims (5)
1.一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，其特征在于：包括腹板(1)和底板(2)，所述腹板(1)和底板(2)形成用于填充混凝土的箱室，所述箱室顶部为开口状，所述腹板(1)内表面以及底板(2)上表面均设置有PBL加劲肋(3)，所述箱室受压区相对应的PBL加劲肋(3)之间通过横向的拉杆(4)相连，箱室受拉区设置有轴向的预应力筋(5)。
2.如权利要求1所述的一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，其特征在于：所述PBL加劲肋(3)的宽度为5～10cm，所述PBL加劲肋(3)的圆孔直径尺寸为宽度尺寸的一半，相邻PBL加劲肋(3)圆孔之间的间距为5～8cm。
3.如权利要求1所述的一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，其特征在于：所述拉杆(4)为热轧带肋钢筋，拉杆(4)的直径大于6mm，相邻拉杆(4)之间的间距为15～30cm。
4.如权利要求1所述的一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁，其特征在于：所述拉杆(4)与PBL加劲肋(3)之间采用焊接连接、螺栓连接或销栓连接。
5.一种制造如权利要求1-4任意一项权利要求所述的预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(一)准备制造箱室的腹板(1)和底板(2)，在腹板(1)内表面以及底板(2)上表面均焊接PBL加劲肋(3)；
(二)将带有PBL加劲肋(3)的腹板(1)与底板(2)焊接成一个整体形成开口型箱室；
(三)在箱室受压区相对应的PBL加劲肋(3)之间连接拉杆(4)，箱室受拉区预埋波纹管用于预应力筋(5)管道的形成；
(四)在预制的开口箱室内浇筑混凝土；
(五)待混凝土达到设计强度的75％以上时，在管道内穿入预应力筋(5)，张拉预应力筋(5)，并用锚具锚固。
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