CN108972872B - 一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，其特征在于所述的网片化钢筋骨架笼，全部由若干片模块化的钢筋网片拼装而成，所述钢筋网片由纵向钢筋、横向钢筋两个不同方向的钢筋组成，纵向钢筋、横向钢筋的平面交角为30~150°。与传统用于桥梁构件的钢筋骨架笼相比，本发明具有颠覆性的意义，可对桥梁结构的设计、施工等产生革命性的影响。本发明通过不同的钢筋网片形式及组装方式，能够形成不同空间形状的钢筋骨架笼，本发明能够有效减小钢筋工程作业时间、现场工作时间及劳动强度，提高工作效率，降低能耗和环境污染，极大的提高了钢筋工程专业化、工业化程度，具有很好的经济效益、科技效益、环境效益和社会效益，值得推广和应用。

Description

一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼

技术领域

本发明涉及一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，通过程序控制的特殊设备自动加工形成，能够替换目前结构中的配筋形式，有效减小钢筋工程作业时间、现场工作时间及劳动强度，提高工作效率，降低能耗和环境污染，极大的提高了钢筋工程专业化、工业化程度。本发明属于土木工程技术领域。

背景技术

目前结构中的钢筋主要通过对单根钢筋进行弯折加工，组装后在交叉点处绑扎，形成钢筋笼，与混凝土一起浇筑形成钢筋混凝土结构。然而上述工作方式导致工人工作负担重、工作条件恶劣、工作效率低下、环境污染大等，且由于工人技术水平参差不齐，操作过程容易出现疏漏致使钢筋的施工质量得不到保障。

如图1所示，常规的小箱梁钢筋骨架笼通常包括底板封闭环筋11、底板纵向钢筋12、腹板封闭箍筋13、腹板纵向钢筋14、顶板封闭环筋15、顶板纵向钢筋16、倒角加腋钢筋17。一般施工方法为先将底板封闭环筋、底板纵向钢筋绑扎成底板钢筋骨架，然后在底板钢筋骨架的两侧绑扎腹板封闭箍筋、腹板纵向钢筋，形成腹板钢筋骨架，再在两侧腹板钢筋骨架的上部绑扎顶板封闭环筋、顶板纵向钢筋，形成顶板钢筋骨架，最后再绑扎倒角加腋钢筋，形成最终的小箱梁钢筋骨架笼，其缺点在于现场施工时间长、工人工作负担重、工作条件恶劣、工作效率低下、且施工质量得不到保障。

发明内容

本发明的目的提出一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，能够替换目前桥梁结构中的配筋形式，有效减小钢筋工程作业时间、现场工作时间及劳动强度、提高工作效率，降低能耗和环境污染，极大的提高了钢筋工程专业化、工业化程度，具有很好的经济效益、科技效益、环境效益和社会效益。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，其特征在于所述的网片化钢筋骨架笼，全部由若干片模块化的钢筋网片拼装而成，所述钢筋网片由纵向钢筋、横向钢筋两个不同方向的钢筋组成，纵向钢筋、横向钢筋的平面交角为30~150°。

进一步地，所述钢筋网片可以是平面网片，也可以是由平面网片通过整体弯折形成的空间整体钢筋网片，整体弯折角度根据实际需要，一般≥90°，也可以为任何角度。

进一步地，所述钢筋网片所采用的钢筋种类为各类结构用钢筋，钢筋直径范围为6mm~50mm。

本发明的另一目的是提供一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼的设计方法，该网片化钢筋骨架笼能够替换目前桥梁结构中的配筋形式，有效减小钢筋工程作业时间、现场工作时间及劳动强度、提高工作效率，降低能耗和环境污染，极大的提高了钢筋工程专业化、工业化程度，具有很好的经济效益、科技效益、环境效益和社会效益。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼的设计方法，其特征在于所述设计方法包括：

首先对顶板、底板的闭合环筋和腹板的闭合箍筋进行离散化，顶板、底板钢筋分别离散为上层钢筋和下层钢筋，腹板离散为内侧钢筋和外侧钢筋；再将邻近的钢筋进行集成，并形成若干片模块化的钢筋网片。

本发明的网片化钢筋骨架笼，全部由一片片模块化的钢筋网片，通过自动化安装设备拼装而成，与传统的钢筋骨架笼相比，极大的提升了工作效率，具有颠覆性的意义。

所述的网片化钢筋骨架笼，可以根据设计的任意需求，全部采用工业化、信息化的现代化加工、制作、拼装方式进行生产，与国家“工业4.0”的思想、新一轮工业政策相契合，极大的突破和提升我国桥梁结构工业化、信息化建造水平，推动我国桥梁技术的不断创新与发展。

所述的网片化钢筋骨架笼，其制作、安装及应用，需要打破现有传统桥梁构件的钢筋骨架笼设计和制作思路，采用适合工业化、信息化生产方式的配筋方法，例如腹板箍筋离散为两片分离的钢筋网片、顶底板加腋倒角钢筋与水平钢筋集成为单片钢筋网片等。

所述的网片化钢筋骨架笼，其设计、制作、安装方式及其在桥梁结构中的应用，是突破现有传统的理念和思路，是经过大量的理论研究和试验研究加以分析验证的成果，包括采用网片化钢筋骨架笼的桥梁结构足尺试验研究、网片化钢筋骨架笼工艺试验研究、采用网片化钢筋骨架笼的桥梁构件试验研究、空间有限元数值模拟研究等。

所述的网片化钢筋骨架笼，能够替换目前结构中的配筋形式。例如目前小箱梁结构中的钢筋笼主要通过对单根钢筋进行弯折加工，组装后在交叉点处绑扎，形成钢筋笼，一片小箱梁钢筋骨架笼的制作周期约20工日；如采用本发明的做法，可根据设计要求采购相应的成品钢筋，然后在工厂内通过特殊加工生产设备自动加工成整体钢筋网片，最后采用吊装机械，按照一定的顺序直接安装到位，即可形成网片化钢筋骨架笼，一片小箱梁钢筋骨架笼的制作周期约5工日。

所述的网片化钢筋骨架笼，在桥梁结构中的应用，可对桥梁结构的设计、施工等产生革命性的影响，极大的提升施工效率，为最终实现桥梁结构的工业化、信息化建造方式提供强有力的技术支撑。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，由纵向钢筋、横向钢筋两个不同方向的钢筋组成，纵向钢筋、横向钢筋的平面交角一般为90°，也可以是其他任何角度。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，其纵向钢筋、横向钢筋均为成品钢筋，且纵向钢筋、横向钢筋的中心线不在一个平面内，通过程序控制的特殊加工生产设备，在纵向钢筋、横向钢筋的交点处自动焊接形成平面整体钢筋网片。在特殊情况下，也可通过人工焊接形成平面整体钢筋网片。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，其纵向钢筋、横向钢筋可以是受力钢筋，也可以是构造钢筋，而目前桥梁结构中采用的钢筋网片都用于构造钢筋。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，其钢筋种类和钢筋直径不受限制，可根据设计需要采用。钢筋种类可采用各类结构用钢筋。钢筋直径范围一般为6mm~50mm，特殊情况可根据需要选择，而目前桥梁结构中使用的钢筋网片直径都不大于12mm。

所述的平面整体钢筋网片，可根据实际需要，通过程序控制的特殊加工生产设备，进一步通过整体弯折，形成空间整体钢筋网片。整体弯折角度根据实际需要，一般≥90°，也可以为任何角度。空间整体钢筋网片的形式可多种多样，例如附图中的图3~图5，也可为其他各种空间形状，可根据桥梁构件的具体要求而定，而目前桥梁结构中使用的钢筋网片都是平面型式。

所述的网片化钢筋骨架笼，可用于钢筋混凝土或预应力混凝土小箱梁、T梁、双T梁、π梁、空心板梁、大箱梁、槽形梁等所有混凝土形式的桥梁上部结构，也可用于盖梁、立柱、承台等所有混凝土形式的桥梁下部结构。

附图说明

图1为现有传统的小箱梁结构钢筋骨架笼断面示意图。

图2为采用本发明的小箱梁结构网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图3为小箱梁腹板中的1号钢筋网片断面示意图。

图4为小箱梁腹板中的2号钢筋网片断面示意图。

图5为小箱梁底板中的3号钢筋网片断面示意图。

图6为小箱梁腹板中的4号钢筋网片断面示意图。

图7为小箱梁顶板中的5号钢筋网片断面示意图。

图8为小箱梁顶板中的6号钢筋网片断面示意图。

图9为采用本发明的小箱梁结构网片化钢筋骨架笼立体空间示意图。

图10为采用本发明的T梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图11为采用本发明的双T梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图12为采用本发明的π梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图13为采用本发明的空心板梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图14~16为采用本发明的大箱梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图17为采用本发明的槽形梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图18为采用本发明的组合梁桥面板网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图19为采用本发明的下部结构承台网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图20为采用本发明的下部结构立柱网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图21为采用本发明的下部结构盖梁网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图22为平面整体钢筋网片的结构示意图。

图23为空间整体钢筋网片一实施例的结构示意图。

图24为空间整体钢筋网片另一实施例的结构示意图。

图25为空间整体钢筋网片再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1～图9，通过详细说明1个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

图1为传统的小箱梁结构钢筋骨架笼断面示意图，钢筋笼加工首先通过对单根钢筋进行下料、弯折加工，形成顶板、底板闭合环筋及腹板箍筋、倒角加腋处弯折钢筋以及纵向受力钢筋和构造钢筋，然后通过人工定位安装，最后在交叉点处绑扎形成钢筋笼。传统的钢筋笼做法费时费力，无法利用现代化机械进行加工安装，且安装精度较差，无法实现工业化、信息化制作加工方式，一片小箱梁钢筋骨架笼的制作周期约20工日。另一方面，传统钢筋笼的布置方式也限制了其工业化、信息化生产方式应用路线，例如顶板、底板采用闭合环筋及腹板采用箍筋形式，对其工业化加工、安装形成了瓶颈。

为了突破瓶颈，必须以设计思路的为源头和切入点，突破现有传统的设计思路，提出一套适合工业化、信息化建造方式的设计理念和方法。首先对顶板、底板的闭合环筋和腹板的闭合箍筋进行离散化，顶板、底板钢筋分别离散为上下两层钢筋，腹板离散为左右两片钢筋；然后再局部进行集成，顶板下层钢筋与倒角加腋处弯折钢筋集成为一体，腹板外侧竖向钢筋与底板下层横向钢筋集成为一体化U形筋；最后形成网片化钢筋，例如腹板内侧竖向钢筋与腹板纵向钢筋形成3号钢筋网片，腹板外侧竖向钢筋、底板下层横向钢筋与腹板、底板纵向钢筋形成1号U形钢筋网片，底板上层钢筋、底板纵向钢筋形成2号钢筋网片，顶板下层钢筋、倒角加腋处弯折钢筋及顶板纵向钢筋形成4号、5号钢筋网片，等。上述突破现有传统的钢筋笼设计是经过大量的理论研究和试验研究加以分析验证的成果，最终形成如图2所示的小箱梁结构网片化钢筋骨架笼断面示意图。

图2所示的小箱梁结构网片化钢筋骨架笼制作时，首先通过程序控制的自动加工生产设备生产图3所示的1号U形钢筋网片1、图4所示的底板2号钢筋网片2、图5所示的腹板3号钢筋网片3、图6所示的顶板4号钢筋网片4、图7所示的顶板5号钢筋网片5、图8所示的顶板6号钢筋网片6。

1号~6号钢筋网片，由纵向钢筋、横向钢筋组成，纵横向钢筋的平面交角α为90°。生产时，利用自动加工生产设备在纵向钢筋、横向钢筋的交点处焊接形成平面整体钢筋网片，其中1号~5号钢筋网片，再进一步通过整体弯折，形成空间整体钢筋网片。

在完成上述网片钢筋的制作后，通过机械安装设备，先安装图3所示的1号U形钢筋网片，接着安装图4所示的底板2号钢筋网片，然后安装图5所示的腹板3号钢筋网片，再安装图6~图7所示的顶板4号、5号钢筋网片，最后安装图8所示的顶板6号钢筋网片，各网片钢筋之间，网片钢筋与模板之间，均通过垫块、支架钢筋等措施进行定位及临时固定。最终形成图9所示小箱梁结构的网片化钢筋骨架笼。通过上述方式制作一片小箱梁网片化钢筋骨架笼的制作周期约5工日。

此外，图10~图21，展示了采用本发明的其余桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，包括T梁、双T梁、π梁、空心板梁、大箱梁、槽形梁、组合梁桥面板、盖梁、立柱、承台，其设计理念及制作安装方式与小箱梁网片化钢筋骨架笼类似，此处不再详述。图中101~149均表示钢筋网片。

所述的网片化钢筋骨架笼，在桥梁结构中的应用，可对桥梁结构的设计、施工等产生革命性的影响，极大的提升施工效率，为最终实现桥梁结构的工业化、信息化建造方式提供强有力的技术支撑。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，其纵向钢筋、横向钢筋均为成品钢筋，且纵向钢筋、横向钢筋的中心线不在一个平面内，通过程序控制的特殊加工生产设备，在纵向钢筋、横向钢筋的交点处自动焊接形成平面整体钢筋网片。在特殊情况下，也可通过人工焊接形成平面整体钢筋网片。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，其纵向钢筋、横向钢筋可以是受力钢筋，也可以是构造钢筋，而目前桥梁结构中采用的钢筋网片都用于构造钢筋。

所述的用于制作网片化钢筋骨架笼的钢筋网片，其钢筋种类和钢筋直径不受限制，可根据设计需要采用。钢筋种类可采用各类结构用钢筋。钢筋直径范围一般为6mm~50mm，特殊情况可根据需要选择，而目前桥梁结构中使用的钢筋网片直径都不大于12mm。

所述的平面整体钢筋网片，可根据实际需要，通过程序控制的特殊加工生产设备，进一步通过整体弯折，形成空间整体钢筋网片。整体弯折角度β1、β2根据实际需要，一般≥90°，也可以为任何角度。空间整体钢筋网片的形式可多种多样，例如摘要附图中的图23~图25，也可为其他各种空间形状，可根据桥梁构件的具体要求而定，而目前桥梁结构中使用的钢筋网片都是平面型式。

综上所述，采用本发明提出的一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，全部由模块化的钢筋网片拼装而成，全程采用工业化、信息化制作方式，能够完全替换目前结构中的配筋形式，与传统的钢筋骨架笼相比，具有颠覆性的意义，可对桥梁结构的设计、施工等产生革命性的影响，有效减小钢筋工程作业时间、现场工作时间及劳动强度，提高工作效率，降低能耗和环境污染，极大的提高了钢筋工程专业化、工业化程度，具有很好的经济效益、科技效益、环境效益和社会效益。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼，其特征在于所述的网片化钢筋骨架笼，全部由若干片模块化的钢筋网片拼装而成，所述钢筋网片由纵向钢筋、横向钢筋两个不同方向的钢筋组成，纵向钢筋、横向钢筋的平面交角为30~150°，所述钢筋网片为平面网片，或者是由平面网片通过整体弯折形成的空间整体钢筋网片，整体弯折角度根据实际需要，≥90°；所述的网片化钢筋骨架笼，可用于钢筋混凝土或预应力混凝土小箱梁、T梁、双T梁、π梁、空心板梁、大箱梁、槽形梁所有混凝土形式的桥梁上部结构，也可用于盖梁、立柱、承台所有混凝土形式的桥梁下部结构；

其中小箱梁钢筋骨架笼包括1号U形钢筋网片、底板2号钢筋网片、腹板3号钢筋网片、顶板4号钢筋网片、顶板5号钢筋网片、顶板6号钢筋网片；

小箱梁结构网片化钢筋骨架笼制作时，首先生产1号U形钢筋网片、底板2号钢筋网片、腹板3号钢筋网片、顶板4号钢筋网片、顶板5号钢筋网片、顶板6号钢筋网片；1号~6号钢筋网片，由纵向钢筋、横向钢筋组成，纵横向钢筋的平面交角α为90°；生产时，利用自动加工生产设备在纵向钢筋、横向钢筋的交点处焊接形成平面整体钢筋网片，其中1号~5号钢筋网片，再进一步通过整体弯折，形成空间整体钢筋网片；

在完成上述钢筋网片的制作后，通过机械安装设备，先安装1号U形钢筋网片，接着安装底板2号钢筋网片，然后安装腹板3号钢筋网片，再安装顶板4号、5号钢筋网片，最后安装顶板6号钢筋网片，各钢筋网片之间，钢筋网片与模板之间，均通过垫块、支架钢筋措施进行定位及临时固定；最终形成小箱梁结构的网片化钢筋骨架笼。

2.如权利要求1所述的网片化钢筋骨架笼，其特征在于：所述钢筋网片所采用的钢筋种类为各类结构用钢筋，钢筋直径范围为6mm~50mm。

3.如权利要求1所述的网片化钢筋骨架笼，其特征在于：所述的钢筋网片用于桥梁构件的受力钢筋，或者用于桥梁构件的构造钢筋。

4.如权利要求1所述的一种用于桥梁构件的网片化钢筋骨架笼的设计方法，其特征在于所述设计方法包括：

首先对顶板、底板的闭合环筋和腹板的闭合箍筋进行离散化，顶板、底板钢筋分别离散为上层钢筋和下层钢筋，腹板离散为内侧钢筋和外侧钢筋；再将邻近的钢筋进行集成，并形成若干片模块化的钢筋网片。

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