CN109440630A - 简支钢-混组合梁桥梁端结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简支钢‑混组合梁桥梁端结构及其施工方法，涉及桥梁技术领域，主要目的是提高钢主梁间的横向联系，减少钢材用量和焊接作业的工作量，以及延长桥梁的使用寿命。本发明的主要技术方案为：该结构包括主梁，其包括顶板、底板和连接于二者之间的腹板，顶板长度小于底板长度，腹板和底板在主梁一端形成截面形状为倒T形的浇筑端，浇筑端的腹板外侧面上横向设置有多个第一剪力钉，顶板的外表面上纵向设置有多个第二剪力钉；混凝土层，包括第一部分和第二部分，第一部分通过第一剪力钉浇筑于浇筑端的外侧面，第二部分通过第二剪力钉浇筑于顶板的外表面并与第二部分连接。本发明主要用于简支钢‑混组合梁桥。

Description

简支钢-混组合梁桥梁端结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁技术领域，具体而言，涉及一种简支钢-混组合梁桥梁端结构及其施工方法。
背景技术
中小跨径钢－混组合梁桥梁综合了混凝土梁和钢梁的优势，其可以充分合理地发挥钢与混凝土两种材料的优势，从而最大程度地实现了工厂化制造，减少现场操作，场地清洁较有保证，钢材部分可回收利用，有利于环保、节能，且具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。
目前，中小跨径钢-混组合梁桥梁端通常采用钢横梁进行横向连接，这种结构形式易导致钢主梁间横向联系不足，还增加了钢材的用量和焊接作业的工作量，而且，钢主梁暴露在外，其梁端处易受结构变形影响而开裂渗水而被侵蚀，缩短了桥梁的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种简支钢-混组合梁桥梁端结构及其施工方法，主要目的是提高钢主梁间的横向联系，减少钢材用量和焊接作业的工作量，以及延长桥梁的使用寿命。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种简支钢-混组合梁桥梁端结构，包括：
主梁，所述主梁包括顶板、底板和连接于所述顶板和所述底板之间的腹板，所述顶板的长度小于所述底板的长度，所述腹板和所述底板在所述主梁的一端形成截面形状为倒T形的浇筑端，所述浇筑端的腹板外侧面上横向设置有多个第一剪力钉，所述顶板的外表面上纵向设置有多个第二剪力钉；
混凝土层，所述混凝土层包括第一部分和第二部分，所述第一部分通过所述第一剪力钉浇筑于所述浇筑端的外侧面，所述第二部分通过所述第二剪力钉浇筑于所述顶板的外表面并与所述第二部分连接。
进一步地，所述浇筑端的腹板上横向开设有多个通孔，每个所述通孔内穿设有第一钢筋；
多根所述第一钢筋通过箍筋连接有多根第二钢筋，多根所述第一钢筋和多根所述第二钢筋形成钢筋网；
所述第一部分还通过所述钢筋网浇筑于所述浇筑端的外侧面。
进一步地，多个所述通孔分为两组，一组所述通孔沿所述腹板的长度方向排列于所述腹板的底部，另一组所述通孔沿所述腹板的宽度方向排列于所述腹板上靠近所述顶板的一侧；
多根所述第一钢筋通过所述箍筋与多根所述第二钢筋形成呈矩形的所述钢筋网，且所述钢筋网围绕于多个所述第一剪力钉的外部，并布满于所述第一部分的内部。
进一步地，所述第一钢筋为热轧带肋钢筋。
进一步地，多个所述第一剪力钉呈矩形阵列排布，且位于所述浇筑端的腹板中部；
多个所述第二剪力钉呈矩形阵列排布。
进一步地，所述第一剪力钉和所述第二剪力钉均为铆螺钢剪力钉。
进一步地，所述混凝土层为补偿收缩混凝土层。
另一方面，本发明实施例还提供了一种简支钢-混组合梁桥梁端结构的施工方法，包括：
从主梁的端部向内切除预设长度的顶板，以在所述主梁的端部形成截面形状为倒T形的浇筑端；
在所述顶板的外表面竖向焊接多个第一剪力钉，以及在所述浇筑端的腹板上横向焊接多个第二剪力钉；
通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土。
进一步地，在所述通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土之前，所述方法还包括：
在所述浇筑端的腹板上开设多个通孔，并在每个所述通孔内穿设第一钢筋，其中，多个所述通孔分为两组，一组所述通孔沿所述腹板的长度方向排列于所述腹板的底部，另一组所述通孔沿所述腹板的宽度方向排列于所述腹板上靠近所述顶板的一侧；
将多根所述第一钢筋通过箍筋连接多根第二钢筋，使多根所述第一钢筋和多根所述第二钢筋形成呈矩形的钢筋网。
进一步地，所述通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土，包括：
通过所述第一剪力钉、所述钢筋网和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端的外侧面上浇筑混凝土。另一方面，本发明实施例还提供一种----系统，该系统包括：
借由上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的技术方案中，通过在简支钢-混组合梁桥的主梁梁端的腹板上设置第一剪力钉，在顶板上设置第二剪力钉，并通过该第一剪力钉和第二剪力钉在梁端的外侧面和顶板表面浇筑混凝土层，使得混凝土可以将主梁梁端包裹其内，不仅保证了主梁的横向联系，还有效避免了梁端受结构变形影响开裂渗水而被腐蚀，延长了桥梁的使用寿命。而且，通过将主梁的顶板长度设置为小于底板长度而在主梁的端部形成T形浇筑端，使得浇筑在该浇筑端的混凝土可以直接与主梁的腹板结合，从而提高了主梁的整体稳定性和横向联系，同时减少了钢横梁的使用量，进而减少了钢材用量和焊接作业的工作量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种简支钢-混组合梁桥梁端结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种简支钢-混组合梁桥梁端结构的施工方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种简支钢-混组合梁桥梁端结构，包括主梁1，该主梁1包括顶板11、底板12和连接于顶板11和底板12之间的腹板13，顶板11的长度小于底板12的长度，腹板13和底板12在主梁1的一端形成截面形状为T形的浇筑端，该浇筑端的腹板13外侧面上横向设置有多个第一剪力钉2，顶板11的外表面上纵向设置有多个第二剪力钉3；混凝土层4，该混凝土层4包括第一部分41和第二部分42，第一部分41通过第一剪力钉2浇筑于浇筑端的外侧面，第二部分42通过第二剪力钉3浇筑于顶板11的外表面并与第二部分42连接。
该简支钢-混组合梁桥梁端结构，适用于简支梁的梁端，其中，主梁1可以为热轧H型钢梁，其顶板11长度小于腹板13长度，即可以为在主梁1的两端切除一部分顶板11，并保留原有的腹板13和底板12，从而在主梁1的端部形成截面形状为T形的浇筑端，当在该端和顶板11上浇筑混凝土时，混凝土可以直接与该端的腹板13完全结合并包裹于梁端，不仅可以保证混凝土自身的强度和性能，还保证了主梁1的整体稳定性和横向联系，还避免了钢结构环境不利区域与梁端渗水的直接接触，从而延长了桥梁的使用寿命。其中，主梁1顶板11的切除长度可以根据桥梁跨径的大小而定，即跨径越大切除的顶板11越长，反之则切除的越短，例如，对于中小跨径的钢-混组合梁来说，顶板11的切除范围可以为320mm。而且，用于连接主梁1顶板11和混凝土的竖向布置的第二剪力钉3规格可以为φ22×100，而用于连接浇筑端外侧面和混凝土的横向布置的第一剪力钉2规格可以为φ16×200，以满足混凝土的承受力。
本发明实施例提供的简支钢-混组合梁桥梁端结构，通过在简支钢-混组合梁桥的主梁梁端的腹板上设置第一剪力钉，在顶板上设置第二剪力钉，并通过该第一剪力钉和第二剪力钉在梁端的外侧面和顶板表面浇筑混凝土层，使得混凝土可以将主梁梁端包裹其内，不仅保证了主梁的横向联系，还有效避免了梁端受结构变形影响开裂渗水而被腐蚀，延长了桥梁的使用寿命。而且，通过将主梁的顶板长度设置为小于底板长度而在主梁的端部形成T形浇筑端，使得浇筑在该浇筑端的混凝土可以直接与主梁的腹板结合，从而提高了主梁的整体稳定性和横向联系，同时减少了钢横梁的使用量，进而减少了钢材用量和焊接作业的工作量。
为了提高混凝土层4自身的刚度与性能，在一些示例中，浇筑端的腹板13上可以横向开设有多个通孔131，每个通孔131内穿设有第一钢筋5；多根第一钢筋5通过箍筋6连接有多根第二钢筋7，多根第一钢筋5和第二钢筋7形成钢筋网；第一部分41还通过钢筋网浇筑于浇筑端的外侧面。通过在梁端腹板13上横向穿设第一钢筋5，并使第一钢筋5通过箍筋6连接多根第二钢筋7，该多根第二钢筋7可以位于梁端外侧，使得第一钢筋5和第二钢筋7构成钢筋网，混凝土层4的第一部分41通过该钢筋网和第一剪力钉2浇筑在梁端上，有效提高了混凝土端横梁自身的刚度与性能，从而进一步提高了主梁1的整体稳定性和横向联系。
在一些示例中，多个通孔131可以分为两组，一组通孔131可以沿浇筑端的腹板13的长度方向呈直线排列于腹板13的底部，另一组通孔131可以沿腹板13的宽度方向呈直线排列于腹板13上靠近顶板11的一侧；多根第一钢筋5通过箍筋6与多根第二钢筋7形成呈矩形的钢筋网，且该钢筋网围绕于多个第一剪力钉2的外部，并布满于第一部分41的内部。
由于主梁1是由桥墩通过支座进行支撑，因此，混凝土和主梁1的受力方向是从下至上，通过将一组通孔131设置为沿浇筑端的腹板13的长度方向呈直线排列于腹板13的底部，不仅可以进一步保证混凝土端的刚度与性能，还可以进一步提高主梁1的整体稳定性和横向联系；同时，由于混凝土与钢梁靠近内侧的结合面处受力较大而易损坏，通过将另一组通孔131设置为沿腹板13的宽度方向呈直线排列于腹板13上靠近顶板11的一侧，可以保证混凝土与主梁1之间连接的稳固性，还可以进一步保证混凝土端的刚度与性能，进而进一步提高主梁1的整体稳定性和横向联系。而且，多根第二钢筋7可以沿腹板13的长度方向和宽度方向呈直线排列，并与多根第一钢筋5通过箍筋6构成矩形的钢筋网，且围绕第一剪力钉2外部并布满混凝土的第一部分41，即与第一剪力钉2配合作为整个混凝土端的骨架，有效提高了混凝土端自身的刚度和性能，进一步提高了主梁1的整体稳定性和横向联系。
在一些示例中，前述的第一钢筋5可以采用热轧带肋钢筋，对于中小跨径的钢-混组合梁来说，具体可以采用直径为φ28的HRB400热轧带肋钢筋。由于热扎带肋钢筋具有强度适中，塑性好，可允许较大变形，耐疲劳性能更好，热轧带肋钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能良好，从根本上杜绝了构件锚固区开裂、钢丝滑移而破坏的现象，且提高了构件端部的承载能力和抗裂能力等特点。
在一些示例中，前述的多个第一剪力钉2可以呈矩形阵列排布，且位于浇筑端的腹板13中部；多个第二剪力钉3可以呈矩形阵列排布，以将受力均匀分散，保证了主梁1与混凝土之间的连接稳固性。
在一些示例中，第一剪力钉2和第二剪力钉3均可以采用铆螺钢剪力钉，对于中小跨径的钢-混组合梁来说，第一剪力钉2和第二剪力钉3可以分别采用φ16×200和φ22×100的ML15剪力钉，以保证剪力钉的强度，进而保证主梁1与混凝土之间的连接稳固性。
在一些示例中，混凝土层4可以采用C40补偿收缩混凝土。由于补偿收缩混凝土中掺入了适量的膨胀剂或由膨胀水泥配制，其可以在混凝土中建立一定的预应力，从而改善混凝土的内部应力状态，进而提高了混凝土层4的抗裂能力。
如图2所示，并参考图1，本发明实施例还提供了一种简支钢-混组合梁桥梁端结构的施工方法，包括：
101、从主梁的端部向内切除预设长度的顶板，以在所述主梁的端部形成截面形状为T形的浇筑端。
其中，主梁1可以为热轧H型钢，其包括顶板11、底板12和连接在二者之间的腹板13。所述的预设长度可以根据桥梁跨径的大小而定，即跨径越大切除的顶板11越长，反之则切除的越短，例如，对于中小跨径的钢-混组合梁来说，顶板11的切除范围可以为320mm。通过主梁1上顶板11的切除，使得梁端的底板12和腹板13形成T形的浇筑端，可以使得浇筑在该浇筑端的混凝土可以直接与腹板13完全结合并包裹在该浇筑端，混凝土与腹板13之间不会存在任何孔隙，保证了混凝土层4自身的强度和性能，还保证了主梁1的整体稳定性和横向联系，还避免了钢结构环境不利区域与梁端渗水的直接接触，从而延长了桥梁的使用寿命。
102、在所述顶板的外表面竖向焊接多个第一剪力钉，以及在所述浇筑端的腹板上横向焊接多个第二剪力钉。
其中，所述的多个第一剪力钉2可以呈矩形阵列排布，且位于浇筑端的腹板13的中部；多个第二剪力钉3可以呈矩形阵列排布，以实现将受力均匀分散，从而保证主梁1与混凝土之间的连接稳固性。
103、通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土，将浇筑端，即主梁的两端包裹在内，以形成简支钢-混组合梁。
本发明实施例提供的简支钢-混组合梁桥梁端结构的施工方法，通过从主梁的端部向内切除预设长度的顶板，以在主梁的端部形成截面形状为倒T形的浇筑端；在顶板的外表面竖向焊接多个第一剪力钉，以及在浇筑端的腹板上横向焊接多个第二剪力钉；通过第一剪力钉和第二剪力钉在所述顶板和浇筑端外侧面上浇筑混凝土，使得混凝土可以将主梁梁端包裹其内，不仅保证了主梁的横向联系，还有效避免了梁端受结构变形影响开裂渗水而被腐蚀，延长了桥梁的使用寿命。而且，浇筑在该浇筑端的混凝土可以直接与主梁的腹板结合，从而提高了主梁的整体稳定性和横向联系，同时减少了钢横梁的使用量，进而减少了钢材用量和焊接作业的工作量。
进一步的，为了更好的说明上述保证环境监测设备监测数据可比性的过程，现对上述实施例进行细化和扩展，但不限于此，具体如下所示，可参考图1。
在本发明实施例中，在步骤103之前，该方法还包括：
在所述浇筑端的腹板上开设多个通孔，并在每个所述通孔内穿设第一钢筋。
其中，多个所述的通孔131可以分为两组，一组通孔131可以沿腹板13的长度方向呈直线排列于腹板13的底部，另一组通孔131可以沿腹板13的宽度方向呈直线排列于腹板13上靠近顶板11的一侧；
将多根所述第一钢筋通过箍筋连接多根第二钢筋，使多根所述第一钢筋5和多根所述第二钢筋形成呈矩形的钢筋网。
由于主梁1是由桥墩通过支座进行支撑，因此，混凝土和主梁1的受力方向是从下至上，通过将一组通孔131设置为沿浇筑端的腹板13的长度方向呈直线排列于腹板13的底部，不仅可以进一步保证混凝土端的刚度与性能，还可以进一步提高主梁1的整体稳定性和横向联系；同时，由于混凝土与钢梁靠近内侧的结合面处受力较大而易损坏，通过将另一组通孔131设置为沿腹板13的宽度方向呈直线排列于腹板13上靠近顶板11的一侧，可以保证混凝土与主梁1之间连接的稳固性，还可以进一步保证混凝土端的刚度与性能，进而进一步提高主梁1的整体稳定性和横向联系。而且，多根第二钢筋7可以沿腹板13的长度方向和宽度方向呈直线排列，并与多根第一钢筋5通过箍筋6构成矩形的钢筋网，且围绕第一剪力钉2外部并布满混凝土的第一部分41，即与第一剪力钉2配合作为整个混凝土端的骨架，有效提高了混凝土端自身的刚度和性能，进一步提高了主梁1的整体稳定性和横向联系。
在本发明实施例中，步骤103具体可以包括：通过所述第一剪力钉、所述钢筋网和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端的外侧面上浇筑混凝土。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，包括：
主梁，所述主梁包括顶板、底板和连接于所述顶板和所述底板之间的腹板，所述顶板的长度小于所述底板的长度，所述腹板和所述底板在所述主梁的一端形成截面形状为倒T形的浇筑端，所述浇筑端的腹板外侧面上横向设置有多个第一剪力钉，所述顶板的外表面上纵向设置有多个第二剪力钉；
混凝土层，所述混凝土层包括第一部分和第二部分，所述第一部分通过所述第一剪力钉浇筑于所述浇筑端的外侧面，所述第二部分通过所述第二剪力钉浇筑于所述顶板的外表面并与所述第二部分连接。
2.根据权利要求1所述的简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，
所述浇筑端的腹板上横向开设有多个通孔，每个所述通孔内穿设有第一钢筋；
多根所述第一钢筋通过箍筋连接有多根第二钢筋，多根所述第一钢筋和多根所述第二钢筋形成钢筋网；
所述第一部分还通过所述钢筋网浇筑于所述浇筑端的外侧面。
3.根据权利要求2所述的简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，
多个所述通孔分为两组，一组所述通孔沿所述腹板的长度方向排列于所述腹板的底部，另一组所述通孔沿所述腹板的宽度方向排列于所述腹板上靠近所述顶板的一侧；
多根所述第一钢筋通过所述箍筋与多根所述第二钢筋形成呈矩形的所述钢筋网，且所述钢筋网围绕于多个所述第一剪力钉的外部，并布满于所述第一部分的内部。
4.根据权利要求2所述的简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，
所述第一钢筋为热轧带肋钢筋。
5.根据权利要求1所述的简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，
多个所述第一剪力钉呈矩形阵列排布，且位于所述浇筑端的腹板中部；
多个所述第二剪力钉呈矩形阵列排布。
6.根据权利要求1所述的简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，
所述第一剪力钉和所述第二剪力钉均为铆螺钢剪力钉。
7.根据权利要求1所述的简支钢-混组合梁桥梁端结构，其特征在于，
所述混凝土层为补偿收缩混凝土层。
8.一种简支钢-混组合梁桥梁端结构的施工方法，其特征在于，包括：
从主梁的端部向内切除预设长度的顶板，以在所述主梁的端部形成截面形状为倒T形的浇筑端；
在所述顶板的外表面竖向焊接多个第一剪力钉，以及在所述浇筑端的腹板上横向焊接多个第二剪力钉；
通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土之前，所述方法还包括：
在所述浇筑端的腹板上开设多个通孔，并在每个所述通孔内穿设第一钢筋，其中，多个所述通孔分为两组，一组所述通孔沿所述腹板的长度方向排列于所述腹板的底部，另一组所述通孔沿所述腹板的宽度方向排列于所述腹板上靠近所述顶板的一侧；
将多根所述第一钢筋通过箍筋连接多根第二钢筋，使多根所述第一钢筋和多根所述第二钢筋形成呈矩形的钢筋网。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一剪力钉和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端外侧面上浇筑混凝土，包括：
通过所述第一剪力钉、所述钢筋网和所述第二剪力钉在所述顶板和所述浇筑端的外侧面上浇筑混凝土。
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