CN109372184A - 一种新型的钢板梁及钢-砼结合梁 - Google Patents

一种新型的钢板梁及钢-砼结合梁 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型的钢板梁及钢‑砼结合梁，其中，新型的钢板梁包括第一拼装部和第二拼装部，第一拼装部包括整体轧制成型的翼缘板一和腹板一，第二拼装部包括整体轧制成型的翼缘板二和腹板二，且腹板一和腹板二通过对接焊缝相连接；钢‑砼结合梁包括任一种新型的钢板梁，以及在新型的钢板梁上覆盖有的混凝土板，新型的钢板梁和混凝土板之间连接有连接件。本发明的新型的钢板梁通过第一拼装部和第二拼装部的拼装，不仅可以大幅提高钢板梁的高度，且第一拼装部和第二拼装部通过轧制成型，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，传力性能优异；进一步的，第一拼装部和第二拼装部通过对接焊缝相连接，加工制作方便，对接焊缝的焊接质量易于保障。

Description

一种新型的钢板梁及钢-砼结合梁
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种新型的钢板梁及钢-砼结合梁。
背景技术
钢-砼结合梁能充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，在桥梁工程中的应用越来越广泛。在钢-砼结合梁中大多是采用工字形的钢板梁，尤其针对中大跨度的桥梁，对主梁的刚度和抗弯要求很高，其主梁的高度即钢梁的设计高度会达到大于2m的情况；但是在现有的加工技术下，仅1.2m梁高以下的钢板梁能通过整体轧制得到。如图1-图2所示，1.2m梁高以上的钢板梁都是通过把两个翼缘板2分别焊接在腹板1上成型的，这样一个钢板梁就包括4道角焊缝结构，虽然焊接的方式可以满足梁高的要求，但数量较多的角焊缝3不仅焊接强度大，而且焊接质量以及钢板梁的变形程度均难以保证，角焊缝3成为结构受力的薄弱区域，这种钢板梁的加工方式严重影响了桥梁结构的安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种新型的钢板梁及钢-砼结合梁。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种新型的钢板梁，包括第一拼装部和第二拼装部，所述第一拼装部包括整体轧制成型的翼缘板一和腹板一，所述第二拼装部包括整体轧制成型的翼缘板二和腹板二，且所述腹板一和腹板二通过对接焊缝相连接。
本发明所述的新型的钢板梁通过第一拼装部和第二拼装部的拼装，不仅可以大幅提高钢板梁的高度，可以加工成型梁高超过2m的钢板梁，且第一拼装部和第二拼装部通过轧制成型，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，解决了角焊缝焊接质量问题，传力性能优异；进一步的，第一拼装部和第二拼装部通过对接焊缝相连接，加工制作方便，便于运输，对接焊缝的焊接质量易于保障。
特别的，本发明所述的第一拼装部和第二拼装部可以通过整体轧制工字形钢再切割得到，或整体轧制H型钢再切割得到，或整体轧制T型钢等多种方式获得，只要可以同时轧制出翼缘板和腹板即可。且本发明所述的翼缘板一和翼缘板二的宽度和厚度可相同，也可不相同，视结构设计要求而定。优选的，当钢板梁结构应用到钢-砼结合梁中时，可以利用混凝土的抗压性能适当减小上翼缘板的宽度和厚度。
优选的，所述腹板一和腹板二上设有若干个空腔，空腔的存在不仅可以减小用钢量，降低成本，且可大大缩短焊缝长度，减少焊接工作量。
优选的，所述空腔位于腹板一或腹板二上，或位于腹板一和腹板二的连接区域。具体的，当空腔位于连接区域时，可以是如下的方式，所述腹板一的远离翼缘板一的一侧被若干个空腔单元一截断，且所述腹板二的远离翼缘板二的一侧也被若干个空腔单元二截断，且所述空腔单元一和所述空腔单元二的开口相互适配，并形成空腔，腹板一和腹板二的未被截断区域则通过对接焊缝连接。
优选的，所述空腔的形状包括多边形、圆形和类圆形，不限于上述形状，也可以是其他各种奇异的形状，不过，为了保证结构的整体强度，优选的，所述空腔为轴对称结构。
优选的，所述第一拼装部和第二拼装部的大小、形状相同，便于拼装加工，当然，所述第一拼装部和第二拼装部的大小、形状相同也可不同。
优选的，所述第一拼装部和第二拼装部为整体轧制钢板梁沿着切割轨迹切割而成，所述切割轨迹包括若干个相互连接的轨迹单元，每个所述轨迹单元包括高处切割线，低处切割线以及连接所述高处切割线和低处切割线的连接切割线，所述高处切割线和低处切割线均为水平线，且所述高处切割线和低处切割线的长度相等。得到第一拼装部和第二拼装部后，将两个拼装部错位拼装并对接焊后，就可以得到增高后的钢板梁。
按照上述的切割轨迹进行切割，充分利用了整体轧制钢板(可以是工字形钢或H型钢等)的加工优势，不仅加工极为方便，且通过简单的错位拼装就可以有效的增大钢板梁的高度，增大梁高后的钢板梁的腹板自然存在空腔，大幅减少了用钢量，降低了成本。当然，第一拼装部和第二拼装部也可以通过其他方式获得，不限于上述的整体切割方式，如两个拼装部为在两块不同的整体轧制钢板分别切割得到的，或分别轧制得到两个拼装部等。空腔的获得也不限于上述的整体切割自然形成，也可为了减轻腹板的重量，特意制作空腔。
优选的，每个所述连接切割线为直线或曲线，为了便于加工，优选为直线，所述直线包括竖直线和斜线，为了进一步增大空腔的面积，降低用钢量，优选为斜线。
优选的，每个所述轨迹单元的两条所述连接切割线相对于所述高处切割线轴对称设置，此时，加工完成的钢梁板为对称结构，性能更佳。
优选的，所述高处切割线距离所述翼缘板一的距离等于所述低处切割线距离所述翼缘板二的距离，相对于整体轧制钢板中心横轴为中心对称，此时，切割形成的两块拼装部的大小、形状一致，便于拼装加工。
优选的，所述对接焊缝为全熔透对接焊缝，进一步增大连接强度，满足桥梁钢梁板的强度要求。
本发明还公开了一种钢-砼结合梁，包括任一所述的一种新型的钢板梁，以及在所述新型的钢板梁上设有的混凝土板，所述新型的钢板梁和混凝土板之间连接有连接件，从而形成共同受力的整体结构。所述连接件可以是剪力钉等。此时，不仅新型的钢板梁的梁高大幅提高，满足施工要求，且解决了角焊缝的质量问题，再在上面覆盖混凝土板，则充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，非常适用于桥梁工程领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明所述的新型的钢板梁通过第一拼装部和第二拼装部的拼装，不仅可以大幅提高钢板梁的高度，可以加工成型梁高超过2m的钢板梁，且第一拼装部和第二拼装部通过轧制成型，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，解决了角焊缝焊接质量问题，传力性能优异；进一步的，第一拼装部和第二拼装部通过对接焊缝相连接，加工制作方便，便于运输，对接焊缝的焊接质量易于保障。
2、所述腹板一和腹板二之间形成有若干个空腔，空腔的存在不仅可以减小用钢量，降低成本，且可大大缩短焊缝长度，减少焊接工作量。
3、所述拼装部为整体轧制钢板梁沿着切割轨迹切割而成，充分利用了整体轧制钢板的加工优势，不仅加工极为方便，且通过简单的错位拼装就可以有效的增大钢板梁的高度，增大梁高后的钢板梁的腹板自然存在空腔，大幅减少了用钢量，降低了成本。
4、本发明所述的钢-砼结合梁中，不仅新型的钢板梁的梁高大幅提高，满足施工要求，且解决了角焊缝的质量问题，再在上面覆盖混凝土板，则充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，非常适用于桥梁工程领域。
附图说明：
图1是背景技术中所述的现有的焊接而成的钢板梁的正视图。
图2是背景技术中所述的现有的焊接而成的钢板梁的侧视图。
图1-图2中标记：1-腹板，2-翼缘板，3-角焊缝。
图3是本发明实施例1所述的一种新型的钢板梁的正视图。
图4是本发明实施例1所述的一种新型的钢板梁的侧视图。
图5是本发明实施例1所述的第一拼装部的正视图。
图6是本发明实施例1所述的第一拼装部的侧视图。
图7是本发明实施例1所述的第二拼装部的正视图。
图8是本发明实施例1所述的第二拼装部的侧视图。
图9是本发明实施例1所述的第一拼装部和第二拼装部沿着切割轨迹进行切割的示意图。
图10是本发明实施例1所述的切割轨迹的示意图。
图11是本发明实施例2所述的钢-砼结合梁的正视图。
图12是本发明实施例2所述的钢-砼结合梁的侧视图。
图13是本发明实施例3所述的一种新型的钢板梁的正视图。
图14是本发明实施例4所述的一种新型的钢板梁的正视图。
图15是本发明实施例5所述的一种新型的钢板梁的正视图。
图16是本发明实施例6所述的一种新型的钢板梁的正视图。
图17是本发明所述的翼缘板一和翼缘板二的宽度不相同时的钢板梁的示意图。
图3-图17中标记：1-第一拼装部，11-翼缘板一，12-腹板一，2-第二拼装部，21-翼缘板二，22-腹板二，3-对接焊缝，4-空腔，41-空腔单元一，42-空腔单元二，5-切割轨迹，51-轨迹单元，52-高处切割线，53-低处切割线，54-连接切割线，6-混凝土板，7-连接件。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图3-图8所示，一种新型的钢板梁，包括第一拼装部1和第二拼装部2，所述第一拼装部1包括整体轧制成型的翼缘板一11和腹板一12，所述第二拼装部2包括整体轧制成型的翼缘板二21和腹板二22，且所述腹板一12和腹板二22通过对接焊缝3相连接，所述对接焊缝3为全熔透对接焊缝。所述腹板一12和腹板二22之间形成有若干个六边形的空腔4，所述空腔4为轴对称结构。具体的，所述腹板一12的远离翼缘板一11的一侧被若干个空腔单元一41截断，且所述腹板二22的远离翼缘板二21的一侧也被若干个空腔单元二42截断，且所述空腔单元一41和所述空腔单元二42的开口相互适配，并形成空腔4。
所述第一拼装部1和第二拼装部2的大小、形状相同，从而便于拼装焊接。在本实施中给出了一种第一拼装部1和第二拼装部2较好的获得方式，具体的，如图9-图10所示，所述第一拼装部1和第二拼装部2为整体轧制钢板梁沿着切割轨迹5切割而成，所述切割轨迹5包括若干个相互连接的轨迹单元51，每个所述轨迹单元51包括高处切割线52，低处切割线53以及连接所述高处切割线52和低处切割线53的连接切割线54，所述高处切割线52和低处切割线53均为水平线，且所述高处切割线52和低处切割线53的长度相等，在本实施例中，每个所述连接切割线54优选为斜线，从而形成六边形的空腔4。
特别的，在本发明中，如图4所示，翼缘板一11和翼缘板二21的宽度和厚度可以是相同的。但是也可以如17所示，翼缘板一11和翼缘板二21的宽度和厚度可以是不相同的，同样可以实现发明目的。优选的，当钢板梁结构应用到钢-砼结合梁中时，可以利用混凝土的抗压性能适当减小上翼缘板的宽度和厚度。
上述新型的钢板梁的加工过程包括以下步骤：
步骤一：通过整体轧制获得整体轧制钢板梁，此时，整体轧制钢板梁的腹板和翼缘板之间没有了角焊缝，减少了结构受力的薄弱环节。
步骤二：如图9所示，将所述整体轧制钢板梁的腹板按照切割轨迹5进行切割，形成第一拼装部1和第二拼装部2。其中，如图10所示，所述切割轨迹5包括若干个相互连接的轨迹单元51，每个所述轨迹单元51包括高处切割线52，低处切割线53，连接所述高处切割线52和低处切割线53的连接切割线54，所述高处切割线52和低处切割线53均为水平线，且所述高处切割线52和低处切割线53的长度相等，即L1＝L2。具体的，在本实施例中，每个所述连接切割线54为斜线，每个所述轨迹单元51的两条所述连接切割线54相对于所述高处切割线52轴对称设置，且所述高处切割线52距离所述翼缘板一11的距离不等于所述低处切割线53距离所述翼缘板二21的距离，即D1≠D2。
步骤三：最后将第一拼装部1和第二拼装部2进行错位拼装，将所述高处切割线52和低处切割线53对齐后进行全熔透对接焊，得到增大梁高后的钢板梁。此时，对接焊缝3的长度远远小于传统的角焊缝的长度，减少了焊接工作量，且钢板梁腹板处形成了空腔4，在满足结构强度要求的基础上，减少了用钢量，降低了施工成本。
实施例2
如图11-图12所示，一种钢-砼结合梁，包括任一所述的一种新型的钢板梁，以及在所述新型的钢板梁上覆盖有的混凝土板6，所述新型的钢板梁和混凝土板6之间连接有连接件7，从而形成共同受力的整体结构。所述连接件7可以是剪力钉等。此时，不仅新型的钢板梁的梁高大幅提高，满足施工要求，且解决了角焊缝的质量问题，再在上面覆盖混凝土板，则充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，非常适用于桥梁工程领域。
实施例3
如图13所示，本实施例与实施例1的区别在于，空腔4距离所述翼缘板一11的距离等于空腔4距离所述翼缘板二21的距离，即在切割的时候，所述高处切割线52距离所述翼缘板一11的距离等于所述低处切割线53距离所述翼缘板二21的距离，即D1＝D2。这样切割形成的所述第一拼装部1和第二拼装部2的大小、形状相同，便于拼装加工。
当整体轧制钢板梁1的梁高为1.2m的情况下，采用本发明所述的加工方法不仅可以加工出梁高大于1.2m的钢板梁，甚至可以加工出梁高大于或等于2m的钢板梁。在本实施例中，整体轧制钢板梁1的梁高为1.2m，切割轨迹5的D1＝D2＝0.15m，此时，拼装焊接加工出的钢板梁的梁高为2.1m。
实施例4
如图14所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述空腔4的形状为矩形，即在切割的时候，所述轨迹单元51的两条连接切割线54均为竖直线。此种形式的新型的钢板梁，同样可以有效提高腹板的高度，实现发明目的。
实施例5
如图15所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述空腔4不是多边形结构，空腔4的边缘出现了弧线。即在切割的时候，轨迹单元51的两条所述连接切割线54均为曲线，此种形式的新型的钢板梁，同样可以有效提高腹板的高度，实现发明目的。
实施例6
如图16所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述空腔4不是多边形结构，空腔4的边缘出现了弧线和直线的混合。即在切割的时候，轨迹单元51的一条所述连接切割线54为曲线，另一条所述连接切割线54为直线，此种形式的新型的钢板梁，同样可以有效提高腹板的高度，实现发明目的。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新型的钢板梁，其特征在于，包括第一拼装部(1)和第二拼装部(2)，所述第一拼装部(1)包括整体轧制成型的翼缘板一(11)和腹板一(12)，所述第二拼装部(2)包括整体轧制成型的翼缘板二(21)和腹板二(22)，且所述腹板一(12)和腹板二(22)通过对接焊缝(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，所述腹板一(12)和腹板二(22)上设有若干个空腔(4)。
3.根据权利要求2所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，所述空腔(4)位于腹板一(12)或腹板二(22)上，或位于腹板一(12)和腹板二(22)的连接区域。
4.根据权利要求3所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，所述腹板一(12)的远离翼缘板一(11)的一侧被若干个空腔单元一(41)截断，且所述腹板二(22)的远离翼缘板二(21)的一侧也被若干个空腔单元二(42)截断，且所述空腔单元一(41)和所述空腔单元二(42)的开口相互适配，并形成所述空腔(4)。
5.根据权利要求2所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，每个所述空腔(4)的形状包括多边形、圆形和类圆形，和/或每个所述空腔(4)为轴对称结构。
6.根据权利要求1所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，所述第一拼装部(1)和第二拼装部(2)的大小、形状相同。
7.根据权利要求1所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，所述第一拼装部(1)和第二拼装部(2)为整体轧制钢板梁沿着切割轨迹(5)切割而成，所述切割轨迹(5)包括若干个相互连接的轨迹单元(51)，每个所述轨迹单元(51)包括高处切割线(52)，低处切割线(53)以及连接所述高处切割线(52)和低处切割线(53)的连接切割线(54)，所述高处切割线(52)和低处切割线(53)均为水平线，且所述高处切割线(52)和低处切割线(53)的长度相等。
8.根据权利要求7所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，每个所述连接切割线(54)为直线或曲线，所述直线包括竖直线和斜线。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种新型的钢板梁，其特征在于，所述对接焊缝(3)为全熔透对接焊缝。
10.一种钢-砼结合梁，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的一种新型的钢板梁，以及在所述新型的钢板梁上设有的混凝土板(6)，所述新型的钢板梁和所述混凝土板(6)之间连接有连接件(7)。
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