CN109594461B - 一种拼装钢混凝土组合梁及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种拼装钢混凝土组合梁及其成型方法，拼装钢混凝土组合梁包括沿上下方向布置的混凝土面板和支撑梁，所述支撑梁设有上翼缘顶板，所述混凝土面板与上翼缘顶板通过浇注成型，所述上翼缘顶板位于混凝土面板上部。把混凝土面板的浇筑位置由上翼缘顶板上端移至上翼缘顶板下端，保证上翼缘顶板与混凝土面板浇筑密实，连接牢固，同时使上翼缘顶板承受负弯矩区的受力，提高了材料的利用率，节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种拼装钢混凝土组合梁及其成型方法。
背景技术
钢混组合梁是由钢梁和混凝土板通过抗剪切件连成整体而共同受力的横向承重构件，该组合梁能够充分发挥钢材抗拉、混凝土抗压等优良性能，使钢混组合结构具有承载能力高、刚度大、抗震性能好、构件截面尺寸小以及施工方便等优点。
目前，城市高架桥常用的钢混组合梁形式主要为组合钢板桥梁和组合钢箱桥梁。组合钢板桥梁因为构成简单，最早得以开发应用，早期的组合钢板桥梁是在并排钢板梁之间设置许多横梁、水平支撑及竖向支撑，在腹板上焊接许多横向加劲肋，纵梁间距也很小，导致构件数量较多、焊接量大、成本高、维护困难，疲劳破坏也成为突出问题。与组合钢板梁相比，钢梁和混凝土板结合形成的组合钢桥梁结构较为简单，具有抗扭能力强、整体性好，适合曲线线路和大跨度连续桥梁的特殊要求。如授权公告号为CN206328669U、授权公告日为2017.07.14的中国实用新型专利公开了一种新型混凝土窄幅钢箱组合梁，该组合梁包括钢箱梁，钢箱梁构成了支撑梁，钢箱梁顶部设有上翼缘顶板，上翼缘顶板上设有混凝土顶板，钢箱梁和混凝土顶板通过设置在上翼缘顶板上的抗剪连接件连接在一起。
这种组合梁仅仅通过上翼缘顶板上的抗剪连接件使钢箱梁和混凝土顶板固定在一起，桥面在支座负弯矩区容易开裂，为防止钢箱梁腹板屈曲，腹板需要增加竖向和横向加劲肋，造成钢混凝土组合梁构造复杂、施工工序繁琐以及维护困难等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拼装钢混凝土组合梁，以解决现有技术中钢混凝土组合梁在墩顶连接位置容易开裂的问题；本发明的目的还在于提供一种拼装钢混凝土组合梁的成型方法。
为实现上述目的，本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种技术方案是：一种拼装钢混凝土组合梁，包括沿上下方向布置的混凝土面板和支撑梁，所述支撑梁设有上翼缘顶板，所述混凝土面板与上翼缘顶板通过浇注成型，所述上翼缘顶板位于混凝土面板上部。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第二种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种技术方案的基础上，所述混凝土面板设有至少两个且至少两个混凝土面板横向布置，所述横向布置的混凝土面板之间通过纵向湿接缝连接。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第三种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第二种技术方案的基础上，所述混凝土面板与支撑梁一一对应。混凝土面板与支撑梁一一对应，桥梁的幅度较小，方便运输和吊装。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第四种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第三种技术方案的基础上，所述横向相邻的支撑梁之间设有横隔板，所述横向相邻的支撑梁之间的横隔板沿纵向方向间隔设置。横隔板保证两个支撑梁之间连接的稳定性。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第五种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种或第二种技术方案的基础上，所述混凝土面板对应至少两个支撑梁。一次成型两个支撑梁，能够提高工作效率，减少纵向湿接缝的工作强度。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第六种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种至第四种任意一种技术方案的基础上，所述上翼缘顶板位于混凝土面板的顶部。上翼缘顶板位于混凝土面板的顶部保证上翼缘顶板最大限度的抵抗负弯矩。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第七种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种至第四种任意一种技术方案的基础上，所述各个支撑梁的纵向端部浇筑有用于连接两个跨梁体的横隔梁。保证两个跨梁体之间的快速拼接，提高工作效率。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第八种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种至第四种任意一种技术方案的基础上，所述支撑梁包括U型的支撑梁本体，所述支撑梁本体与上翼缘顶板通过浇注的混凝土面板固定连接。保证U型的支撑梁本体与上翼缘顶板施工方便。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第九种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种至第四种任意一种技术方案的基础上，所述支撑梁为钢箱梁，所述钢箱梁的两侧板为波形钢腹板。波形钢腹板能够有效解决混凝土面板的收缩和徐变对桥梁结构的不利影响，保证桥梁结构的稳定性。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第九种技术方案的基础上，所述钢箱梁的底板上设有沿底板纵向布置的加劲肋。加劲肋能够增加钢箱梁箱体的整体强度。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十一种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第九种技术方案的基础上，所述波形钢腹板的上端设有腹板顶端连接件，所述腹板顶端连接件包括固定在波形钢腹板上的栓钉，所述栓钉焊接安装在波形钢腹板的凹槽板上。水平贯穿钢筋能够增加混凝土面板与钢箱梁之间连接的稳定性。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十二种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第十一种技术方案的基础上，所述腹板顶端连接件还包括水平贯穿钢筋，所述波形钢腹板上设有固定孔，所述水平贯穿钢筋贯穿固定孔安装在波形钢腹板上。水平贯穿钢筋能够增加混凝土面板与钢箱梁之间连接的稳定性。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十三种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第九种技术方案的基础上，所述钢箱梁的梁端设有竖向连接件，所述竖向连接件包括竖向钢板，所述竖向钢板上设有连接钢筋。连接钢筋浇注在顶横隔梁内，增加两个跨梁体的稳定性。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十四种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第十三种技术方案的基础上，所述竖向钢板上沿竖直方向间隔设置有角钢，所述角钢的竖直段固定在竖向钢板上，角钢的水平段上设有开孔，所述开孔内插装有竖直贯穿钢筋，所述角钢的水平段两侧均设有连接钢筋，所述竖直贯穿钢筋用于挡止连接钢筋。通过角钢与贯穿角钢开口的竖直贯穿钢筋的配合，使连接钢筋能够更加稳定的固定在竖向钢板上。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十五种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第十四种技术方案的基础上，所述连接钢筋为U型，所述U型钢筋的U型开口背离角钢的竖直段。
本发明拼装钢混凝土组合梁的第十六种技术方案是：在本发明拼装钢混凝土组合梁的第一种至第四种任意一种技术方案的基础上，所述上翼缘顶板的下端设有用于抵抗混凝土面板上负弯矩的抗剪连接件，所述抗剪连接件沿上翼缘顶板的纵向方向延伸间隔布置。抗剪连接件与上翼缘顶板共同配合抵抗负弯矩，使桥梁的稳定性更高。
为实现上述目的，本发明的拼装钢混凝土组合梁的成型方法的第一种技术方案是：拼装钢混凝土组合梁的成型方法，其特征在于：包括以下步骤，1）把混凝土浇筑在倒置的支撑梁的上翼缘顶板上；2）把制好的拼装钢混凝土组合梁安装至桥墩盖梁上部位置浇筑横隔梁。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的成型方法的第二种技术方案是：在本发明的拼装钢混凝土组合梁的成型方法的第一种技术方案的基础上，在步骤1）之前，先把放置好上翼缘顶板，再把U型的支撑梁倒置的放置在上翼缘顶板上。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的成型方法的第三种技术方案是：在本发明的拼装钢混凝土组合梁的成型方法的第一种技术方案的基础上，拼装钢混凝土组合梁的混凝土面板设有至少两个且至少两个混凝土面板横向布置，将支撑梁与对应的混凝土面板成型后，在桥墩盖梁上将横向布置的混凝土面板通过纵向湿接缝连接。通过纵向湿接缝连接，保证两个横向设置的混凝土面板的稳定性。
本发明的有益效果是：与现有技术的钢箱组合梁相比，把混凝土面板的浇筑位置由上翼缘顶板上端移至上翼缘顶板下端，保证上翼缘顶板与混凝土面板浇筑密实，连接牢固，同时使上翼缘顶板承受负弯矩区的受力，提高了材料的利用率，节省成本。
附图说明
图1为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一的结构示意图；
图2为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一的钢箱梁的结构示意图；
图3为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一的钢箱梁的另一视角的结构示意图；
图4为图3中钢箱梁的竖直连接件的结构示意图；
图5为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一的剖视图；
图6为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一的与横隔梁浇注的结构示意图；
图7为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例二的结构示意图；
图8为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例三的结构示意图；
图9为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例四的结构示意图；
图10为本发明拼装钢混凝土组合梁的具体实施例五的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一，如图1所示，拼装钢混凝土组合梁，包括钢箱梁和混凝土面板1，钢箱梁构成了支撑梁，钢箱梁包括钢箱梁本体和上翼缘顶板3，钢箱梁本体为U型，混凝土面板1浇筑在上翼缘顶板3下端，保证上翼缘顶板3与混凝土面板1浇筑密实，连接牢固，同时使上翼缘顶板3承受负弯矩区的受力，上翼缘顶板3上焊接有剪力钉15，剪力钉15构成了抗剪连接件，剪力钉15能够抵抗负弯矩上的水平剪力，保证组合梁的稳定性；钢箱梁的两侧为波形钢腹板5，波形钢腹板能够有效解决混凝土桥面的收缩和徐变对桥梁结构的不利影响，充分发挥材料的性能，波形钢腹板5的上端设有腹板顶端连接件8，腹板顶端连接件8保证波形钢腹板5与混凝土面板1连接的可靠性；钢箱梁的底板4上焊接有沿底板4纵向延伸的加劲肋6，加劲肋6能够加强钢箱梁的整体强度。
如图2所示，腹板连接件8包括固定在波形钢腹板5上的栓钉13和贯穿波形板腹板5的水平贯穿钢筋14，栓钉13通过焊接的方式固定在波形钢腹板5凹进去的面板上，栓钉13在凹进去的面板的竖直方向的数量为两个，在水平方向上的数量也为两个，波形钢腹板5上设有用于水平贯穿钢筋14穿过的通孔；栓钉13和水平贯穿钢筋14一起被浇筑在混凝土面板1内，既能很好的固定混凝土面板1，又能增加混凝土面板1与钢箱梁连接的稳定性，保证了组合梁的可靠性。
如图3和图4所示，钢箱梁的端部竖向连接件7，竖向连接件7包括竖向钢板12，竖向钢板12上沿竖直方向间隔设置有角钢10，所述角钢10的竖直段固定在竖向钢板12上，角钢10的水平段上设有开孔，所述开孔内插装有竖直贯穿钢筋9，所述水平段的两侧均设有U型钢筋11，所述U型钢筋11的U型开口背离角钢10，所述竖直贯穿钢筋9用于挡止U型钢筋11。
如图5和图6所示，拼装钢混凝土组合梁为窄幅组合梁，采用窄幅结构方便组合梁的长距离运输，拼装钢混凝土组合梁在横向方向上对接以满足桥梁的宽度，本实施例中提供了两组混凝土钢箱梁的对接，在两组混凝土钢箱梁之间设置有竖直方向的横隔板2，横隔板2通过焊接的方法固定在两组混凝土钢箱梁之间，横隔板2沿纵向方向上间隔设置，以满足整个梁体的强度；在相邻两拼装钢混凝土组合梁的混凝土面板1之间的纵向湿接缝处浇筑混凝土，保证纵向结构的连续性；在两拼装钢混凝土组合梁的端面采用竖直连接件7和混凝土浇筑的方式形成横隔梁16，横隔梁16在桥墩盖梁位置现浇组成，以增加相邻跨梁体之间的连接强度。
本发明拼装钢混凝土组合梁的成型方法：
在顶板混凝土1预制前先将波形钢腹板5顶端的栓钉13和上翼缘顶板3上的剪力钉15焊接完成，并在波形钢腹板5的通孔内穿插水平贯穿钢筋14，然后把U型的钢箱梁本体倒置过来，放置在上翼缘顶板3上，在钢箱梁本体和上翼缘顶板3之间浇筑混凝土面板1，等混凝土面板1凝固，钢箱梁本体和上翼缘顶板3固定连接，混凝土钢箱梁完成；将预制好的拼装钢混凝土组合梁吊装至临时支座位置，在波形钢腹板5端部焊接安装竖向连接件7，然后在桥墩盖梁上部位置处架设模板浇筑横隔梁16，如此操作直至两组混凝土钢箱梁就位；在两组混凝土钢箱梁之间焊接横隔板2，横隔板2沿纵向方向间隔设置，然后在两组混凝土钢箱梁的混凝土面板1处浇筑纵向湿接缝；待混凝土强度满足要求后在纵向方向上重复进行上述步骤。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的具体实施例二：如图7所示，与具体实施例一的区别在于，所述混凝土面板1对应两个支撑梁。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的具体实施例三：如图8所示，与具体实施例一的区别在于，所述支撑梁为“工”字梁17，“工”字梁17的上翼缘顶板3位于混凝土面板1的顶部。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的具体实施例四：如图9所示，与具体实施例一的区别在于，所述上翼缘顶板3位于混凝土面板1内部偏上的位置。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的具体实施例五：如图10所示，与具体实施例一的区别在于，所述拼装钢混凝土组合梁为单体梁。
本发明的拼装钢混凝土组合梁的成型方法的实施例，该成型方法与上述拼装钢混凝土组合梁的具体实施例一至具体实施五中任意一个所述的成型方法相同，不予赘述。
本实施例中，两组拼装钢混凝土组合梁之间设有横隔板，横隔板能够增加两组拼装钢混凝土组合梁之间的稳定性，在其他实施例中，两组拼装钢混凝土组合梁根据受力情况，可以不设置横隔板。
Claims (19)
1.一种拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：包括沿上下方向布置的混凝土面板和支撑梁，所述支撑梁设有上翼缘顶板，所述混凝土面板与上翼缘顶板通过浇注成型，所述上翼缘顶板位于混凝土面板上部；混凝土面板宽于上翼缘顶板；
所述上翼缘顶板上设有剪力钉，支撑梁上设有水平贯穿钢筋，混凝土面板通过所述剪力钉和所述水平贯穿钢筋将上翼缘顶板设置于支撑梁上；
组合梁成型时，使上翼缘顶板剪力钉朝上的倒置放置，再将支撑梁的设有水平贯穿钢筋的一端放置在上翼缘顶板上，然后将混凝土面板浇注在倒置的上翼缘顶板上。
2.根据权利要求1所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土面板设有至少两个且至少两个混凝土面板横向布置，所述横向布置的混凝土面板之间通过纵向湿接缝连接。
3.根据权利要求2所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土面板与支撑梁一一对应。
4.根据权利要求3所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：横向相邻的所述支撑梁之间设有横隔板，横向相邻的所述支撑梁之间的横隔板沿纵向方向间隔设置。
5.根据权利要求1或2所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土面板对应至少两个支撑梁。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述上翼缘顶板位于混凝土面板的顶部。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：各个所述支撑梁的纵向端部浇筑有用于连接两个跨梁体的横隔梁。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述支撑梁包括U型的支撑梁本体，所述支撑梁本体与上翼缘顶板通过浇注的混凝土面板固定连接。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述支撑梁为钢箱梁，所述钢箱梁的两侧板为波形钢腹板。
10.根据权利要求9所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述钢箱梁的底板上设有沿底板纵向布置的加劲肋。
11.根据权利要求9所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述波形钢腹板的上端设有腹板顶端连接件，所述腹板顶端连接件包括固定在波形钢腹板上的栓钉，所述栓钉焊接安装在波形钢腹板的凹槽板上。
12.根据权利要求11所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述腹板顶端连接件还包括水平贯穿钢筋，所述波形钢腹板上设有固定孔，所述水平贯穿钢筋贯穿固定孔安装在波形钢腹板上。
13.根据权利要求9所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述钢箱梁的梁端设有竖向连接件，所述竖向连接件包括竖向钢板，所述竖向钢板上设有连接钢筋。
14.根据权利要求13所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述竖向钢板上沿竖直方向间隔设置有角钢，所述角钢的竖直段固定在竖向钢板上，角钢的水平段上设有开孔，所述开孔内插装有竖直贯穿钢筋，所述角钢的水平段两侧均设有连接钢筋，所述竖直贯穿钢筋用于挡止连接钢筋。
15.根据权利要求14所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述连接钢筋为U型，所述连接钢筋的U型开口背离角钢的竖直段。
16.根据权利要求1-4任意一项所述的拼装钢混凝土组合梁，其特征在于：所述上翼缘顶板的下端设有用于抵抗混凝土面板上负弯矩的抗剪连接件，所述抗剪连接件沿上翼缘顶板的纵向方向延伸间隔布置。
17.一种如权利要求1所述的拼装钢混凝土组合梁的成型方法，其特征在于：包括以下步骤，1）把混凝土浇筑在倒置的支撑梁的上翼缘顶板上，上翼缘顶板上设有剪力钉，支撑梁上设有水平贯穿钢筋，上翼缘顶板和支撑梁通过混凝土浇注连接为一体，所述剪力钉和水平贯穿钢筋被浇注在混凝土中，混凝土面板宽于上翼缘顶板；2）把制好的拼装钢混凝土组合梁安装至桥墩盖梁上部位置浇筑横隔梁。
18.根据权利要求17所述的拼装钢混凝土组合梁的成型方法，其特征在于：在步骤1）之前，先把放置好上翼缘顶板，再把U型的支撑梁倒置的放置在上翼缘顶板上。
19.根据权利要求17所述的拼装钢混凝土组合梁的成型方法，其特征在于：拼装钢混凝土组合梁的混凝土面板设有至少两个且至少两个混凝土面板横向布置，将支撑梁与对应的混凝土面板成型后，在桥墩盖梁上将横向布置的混凝土面板通过纵向湿接缝连接。
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