CN110670473A - 预制钢混组合梁的连接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制钢混组合梁的连接结构，包括钢梁(1)和混凝土预制板(2)，所述混凝土预制板(2)浇筑在所述钢梁(1)上面，所述钢梁(1)的上侧固定有剪力钉(3)，所述混凝土预制板(2)的连接端设置有带坡形面的连接面，所述连接面上设有凹槽(5)；所述钢梁(1)的连接端相互连接，所述混凝土预制板(2)的连接端之间通过混凝土湿接缝(6)相互连接，所述混凝土湿接缝(6)位于所述钢梁(1)连接端的上侧，以覆盖所述连接面和所述剪力钉(3)。本发明还公开了该预制钢混组合梁连接结构的施工方法。本发明具有连接强度高，稳定可靠，施工方便等优点。

Description

预制钢混组合梁的连接结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁，具体地，涉及一种预制钢混组合梁的连接结构。本发明还涉及一种预制钢混组合梁连接结构的施工方法。

背景技术

目前，预制装配式结构在建筑领域的运用越来越广泛，其施工简易快捷、工程质量高、对环境影响小，有着非常可观的应用前景。在装配式桥梁的设计与施工中，预制构件的拼装是决定桥梁结构工作性能的重要一环。通常，桥梁装配式结构的接缝形式有三种：湿接缝、胶接缝和干接缝。三种接缝形式的特征见表1。钢混组合桥拼接常采用混凝土湿接缝和胶接接缝。

表1、三种接缝形式的特征表

传统混凝土湿接缝施工工期较长，同时接缝强度不高，且容易开裂；采用胶接接缝，桥梁的整体性下降，强度和延性不高，接缝的抗疲劳性能不强，且易老化，出现耐久性问题。接缝的强度和耐久性问题对预制拼装式结构的影响巨大，限制了预制拼装式建筑优势的发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预制钢混组合梁的连接结构，其连接强度高，耐久性强。

本发明还要解决的技术问题是提供一种预制钢混组合梁连接结构的施工方法，其施工方便，接缝连接强度高，耐久性强。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种预制钢混组合梁的连接结构，包括钢梁和混凝土预制板，所述混凝土预制板浇筑在所述钢梁上面，所述钢梁的上侧固定有剪力钉，所述混凝土预制板的连接端设置有带坡形面的连接面，所述连接面上设有凹槽；所述钢梁的连接端相互连接，所述混凝土预制板的连接端之间通过混凝土湿接缝相互连接，所述混凝土湿接缝位于所述钢梁连接端的上侧，以覆盖所述连接面和所述剪力钉。

优选地，各所述钢梁的连接端焊接连接。通过该优选技术方案，钢梁的连接端连接更牢靠，稳定性也更高。

进一步优选地，本发明的预制钢混组合梁的连接结构还包括拼接钢板和拼接螺栓，所述拼接钢板通过所述拼接螺栓与各所述钢梁的连接端连接。在该优选技术方案中，将焊接好的钢梁连接端再使用拼接钢板通过拼接螺栓进行连接，连接更加牢靠，连接强度更高。

进一步地，所述钢梁包括相互连接为一体的顶板、底板和腹板，所述拼接钢板包括钢梁顶底板拼接钢板和钢梁腹板拼接钢板，所述拼接螺栓包括钢梁顶板螺栓、钢梁底板螺栓和腹板拼接螺栓，所述钢梁顶底板拼接钢板分别通过所述钢梁顶板螺栓和钢梁底板螺栓固定在所述钢梁连接端的顶板和底板上，所述钢梁腹板拼接钢板通过腹板拼接螺栓固定在所述钢梁连接端的腹板上。在该优选技术方案中，分别使用钢梁顶底板拼接钢板和钢梁腹板拼接钢板对钢梁的顶板、底板和腹板进行固定连接，从钢梁的不同方位对钢梁形成支撑，进一步提高了钢梁的连接强度。

进一步地，所述钢梁顶板螺栓的一端穿过所述钢梁连接端的顶板预埋在的所述混凝土预制板中。通过该优选技术方案，将钢梁顶板螺栓预埋在钢梁上面的混凝土预制板中，使得钢梁顶板螺栓的螺帽位于钢梁顶板的上方，钢梁顶板螺栓能承受的拉力更大，钢梁顶板的连接强度更高，连接也更加方便。

优选地，所述混凝土湿接缝使用超高性能混凝土现浇而成。在该优选技术方案中，超高性能混凝土的抗压抗拉性能都更高，耐久性也更强。所形成的混凝土湿接缝的强度和耐久性均更强。

优选地，所述混凝土预制板的内部纵向钢筋从所述连接面伸出连接端，以形成搭接钢筋；各连接端的所述搭接钢筋之间固定连接。通过该优选技术方案，在混凝土预制板之间形成搭接钢筋连接，有利于增强混凝土湿接缝的凝结强度，提高混凝土预制板间的连接强度。

进一步优选地，各连接端的所述搭接钢筋之间焊接连接。在该优选技术方案中，焊接连接的连接强度和连接的可靠性、稳定性均比较高。

优选地，各连接端的所述搭接钢筋之间通过连接钢筋固定连接。在该优选技术方案中，通过连接钢筋将各连接端的搭接钢筋连接在一起，连接钢筋增加了连接处钢筋的强度，提高了钢筋的力承受能力。

本发明第二方面提供了一种预制钢混组合梁连接结构的施工方法，包括以下步骤：S1、预制钢混组合梁：在钢梁(1)的顶板上固定剪力钉(3)，预留钢梁顶板螺栓(9)，将所述钢梁顶板螺栓(9)预埋在混凝土预制板(2)中，在所述混凝土预制板(2)的连接端预留搭接钢筋(4)，并进行养护；S2、对齐所述钢梁(1)，焊接所述钢梁(1)的连接端，焊接各连接端的搭接钢筋(9)；S3、安装钢梁拼接钢板：通过钢梁顶板螺栓(9)和钢梁底板螺栓(10)将钢梁顶底板拼接钢板(7)分别连接在钢梁(1)连接端的顶板和底板上，通过腹板拼接螺栓(11)将钢梁腹板拼接钢板(8)连接在所述钢梁(1)连接端的腹板上；S4、立模，浇筑超高性能混凝土，形成混凝土湿接缝(6)；S5、拆模并养护，形成整体钢混组合梁。

通过上述技术方案，本发明的预制钢混组合梁的连接结构，混凝土预制板连接端带有坡形面的连接面和设置在连接面上的凹槽，增加了混凝土湿接缝与混凝土预制板的接触面积。连接面上的凹槽还能够有效增强接缝界面的抗剪能力。大大增加了混凝土湿接缝与混凝土预制板接缝界面的受力能力，能够有效地防止界面滑移。钢梁上设置的剪力钉能够使得混凝土预制板和混凝土湿接缝与钢梁牢靠连接，使得连接结构具有更好的抵抗正负弯矩的能力，和更好的抗疲劳性能。本发明的预制钢混组合梁连接结构的施工方法，混凝土件的养护方便，现场施工简单，接缝的连接强度高，耐久性强。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明的连接结构一个实施例的正面结构示意图；

图2是图1的纵向截面结构示意图；

图3是图1的俯视结构示意图；

图4是图1的立体结构示意图；

图5是本发明的连接结构一侧预制钢混组合梁连接端结构示意图。

附图标记说明

1 钢梁 2 混凝土预制板

3 剪力钉 4 搭接钢筋

5 凹槽 6 混凝土湿接缝

7 钢梁顶底板拼接钢板 8 钢梁腹板拼接钢板

9 钢梁顶板螺栓 10 钢梁底板螺栓

11 腹板拼接螺栓 12 钢梁拼接焊缝

13 螺栓孔

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”所指示的方位或位置关系是基于本发明的预制钢混组合梁的连接结构在实际使用状态下的方位或位置关系。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。

如图1至图5所示，本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一个实施例包括钢梁1和混凝土预制板2，混凝土预制板2浇筑在钢梁1上面，连接成一个整体。钢梁1的上侧固定有剪力钉3，剪力钉3可以通过焊接、旋接等方式固定在钢梁1的上侧。钢梁1的连接端伸出混凝土预制板2的连接端相互连接在一起，其连接方式可以为焊接或螺栓连接，可以为拼接或者搭接。混凝土预制板2的连接端设置有带坡形面的连接面，连接面上设有凹槽5。凹槽5可以设置多个，多个凹槽5分散设置在连接面的不同位置，并可以设置在坡形面上。混凝土预制板2的连接端之间通过混凝土湿接缝6相互连接。混凝土湿接缝6浇筑在钢梁1连接端的上侧，覆盖混凝土预制板2的整个连接面、裸露的钢梁1和固定在钢梁1上的剪力钉3。带有坡形面的连接面增加了混凝土预制板2和混凝土湿接缝6之间的接触面积，提高了二者之间连接的牢靠度。凹槽5不仅增加混凝土预制板2和混凝土湿接缝6之间的接触面积，还有效提高了混凝土预制板2和混凝土湿接缝6之间接触界面的抗剪强度。能够防止接触界面两侧的混凝土结构出现滑移，大大提高了混凝土湿接缝6和混凝土预制板2之间的协同受力能力。拼接处剪力钉3的设置能够使得混凝土湿接缝6与钢梁1之间的连接更加紧密，增强钢混组合梁受力时的剪力承受，提高了连接结构的整体受力性能。混凝土湿接缝6可以与混凝土预制板2等宽等高，以形成稳定、受力均匀的连接结构。

在本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一些实施例中，如图1、图3和图4所示，钢梁1的连接端相互对位后焊接连接，形成钢梁拼接焊缝12。钢梁拼接焊缝12可遍布钢梁1的整个连接端。通过焊接方式连接的连接刚性大，连接端传力效果好，且操作方便。

在本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一些实施例中，如图1、图2和图4所示，在钢梁1的连接端之间还通过拼接钢板，使用拼接螺栓进行螺栓连接。钢梁1的连接端之间的螺栓连接可以是普通螺栓连接，也可以是高强度螺栓连接。在钢梁1的连接端之间采用焊缝连接后在增加使用螺栓连接，进一步提高了连接结构的受力性能。

作为本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一种实施方式，如图1至图5所示，钢梁1包括相互连接为一体的顶板、底板和腹板，拼接钢板包括钢梁顶底板拼接钢板7和钢梁腹板拼接钢板8，拼接螺栓包括钢梁顶板螺栓9、钢梁底板螺栓10和腹板拼接螺栓11。钢梁1和拼接钢板上均开设有螺栓孔13。使用钢梁顶板螺栓9穿过钢梁顶底板拼接钢板7和钢梁1的顶板上的螺栓孔13将一块钢梁顶底板拼接钢板7分别固定在两端钢梁1连接端的顶板上。使用钢梁底板螺栓10穿过钢梁顶底板拼接钢板7和钢梁1的底板上的螺栓孔13将另一块钢梁顶底板拼接钢板7分别固定在两端钢梁1连接端的底板上。使用腹板拼接螺栓11穿过钢梁腹板拼接钢板8和钢梁1的腹板上的螺栓孔13将两块钢梁腹板拼接钢板7分别从钢梁1的腹板两侧固定在两端的钢梁1连接端的腹板上。在钢梁1为“工”型梁时，腹板两侧的顶板和底板上各分别固定一块钢梁顶底板拼接钢板7。即在钢梁1的顶板上固定两块钢梁顶底板拼接钢板7，钢梁1的底板上也固定两块钢梁顶底板拼接钢板7。在拼接螺栓使用高强度螺栓连接时，钢梁顶板螺栓9和钢梁底板螺栓10可使用承压型高强度螺栓，腹板拼接螺栓11可使用摩擦型高强度螺栓。在钢梁1连接端的不同部位使用多块拼接钢板进行螺栓连接进一步增强了钢梁1连接端的连接强度，提高连接结构的连接强度和耐久性。

作为本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一种实施方式，如图2所示，被混凝土预制板2的连接端所覆盖的钢梁1的连接端部位的钢梁顶板螺栓9，以螺帽位于钢梁1的顶板上侧的方式穿过钢梁1顶板上的螺栓孔13，将钢梁顶板螺栓9的螺帽端预埋在的混凝土预制板2中。将钢梁顶板螺栓9的螺帽端预埋在混凝土预制板2中使得安装在钢梁1顶板上的钢梁顶底板拼接钢板7安装更加方便，也提高了钢梁1的顶板与钢梁顶底板拼接钢板7的连接强度。

在本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一些实施例中，混凝土湿接缝6使用超高性能混凝土现浇而成。现浇的超高性能混凝土包覆混凝土预制板2的连接面、连接面上的凹槽5、剪力钉3，与钢梁1的顶板连接成一个整体。在连接结构具有钢梁顶板螺栓9时也将钢梁顶板螺栓9的螺帽包覆在内，形成整体结构。超高性能混凝土的低质量，高强度，高耐久性的特点能够有效提高连接结构的连接强度和耐久性。

在本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一些实施例中，如图3、图4所示，混凝土预制板2的内部纵向钢筋伸出连接端，形成了搭接钢筋4。两侧连接端的搭接钢筋4之间相互固定连接。搭接钢筋4之间可以通过焊接方式连接，也可以通过绞接的方式连接，还可以使用钢丝绑扎的方式相连接。搭接钢筋4还可以加工成一个或多个弯曲的形状。在混凝土预制板2的连接端采用混凝土湿接缝6连接时，将搭接钢筋4及其连接结构包覆在混凝土中，加强了混凝土湿接缝6的连接强度。

在本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一些实施例中，各混凝土预制板2连接端的搭接钢筋4之间焊接连接。焊接连接操作方便，连接强度高，增强了混凝土湿接缝6的抗拉性能。

在本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一些实施例中，各混凝土预制板2连接端的搭接钢筋4之间通过连接钢筋固定连接。通过连接钢筋来连接两端的搭接钢筋4，对搭接钢筋4的预留长度要求小，连接的接触面可以设置得更长，连接更加灵活。

本发明的预制钢混组合梁的连接结构的一个实施例的施工方法如下：

第一步：预制钢混组合梁：在钢梁1的顶板上侧焊接剪力钉3，剪力钉3可以按行列矩阵式排列的方式均布在钢梁1的顶板上侧，在钢梁1的连接端可以增加排布密度。在钢梁1的连接端加工螺栓孔13。在钢梁1连接端的顶板上需要浇筑混凝土位置的螺栓孔13内预留钢梁顶板螺栓9。立模，将混凝土预制板2的内部纵向钢筋的末端预留在浇筑模之外，作为搭接钢筋4。在浇筑模内浇筑混凝土，形成混凝土预制板2的连接面及凹槽5。进行混凝土养护，形成与钢梁1连接为一个整体的混凝土预制板2，即形成钢混组合梁及其连接端结构。

第二步：将预制的钢混组合梁运到施工现场，对齐钢梁1，焊接钢梁1的连接端，焊接混凝土预制板2连接端的搭接钢筋9。

第三步：安装钢梁拼接钢板：将钢梁顶底板拼接钢板7贴近钢梁1连接端的顶板，使得预留的钢梁顶板螺栓9穿过钢梁顶底板拼接钢板7上的螺栓孔13，并用另外的钢梁顶板螺栓9穿过螺栓孔13连接钢梁顶底板拼接钢板7和钢梁1的顶板，拧紧钢梁顶板螺栓9，固定钢梁顶底板拼接钢板7和焊缝两侧钢梁1的顶板。另取钢梁顶底板拼接钢板7，用钢梁底板螺栓10穿过钢梁顶底板拼接钢板7上的螺栓孔13和焊缝两侧钢梁1底板上的螺栓孔13，拧紧钢梁底板螺栓10，将钢梁顶底板拼接钢板7与焊缝两侧的钢梁1底板固定在一起。取两个钢梁腹板拼接钢板8分别放置在焊缝两侧钢梁1腹板的两面，使用腹板拼接螺栓11穿过钢梁腹板拼接钢板8和钢梁1腹板上的螺栓孔13，拧紧腹板拼接螺栓11，将钢梁腹板拼接钢板8和钢梁1连接端的腹板固定在一起。

第四步：立模，在混凝土预制板2的连接面上和连接面之间浇筑超高性能混凝土，形成连接两侧混凝土预制板2和钢梁1顶板连接端的混凝土湿接缝6。

第五步：拆模并进行养护，形成整体钢混组合梁。

通过上述技术方案，本发明的预制钢混组合梁的连接结构采用焊接、钢板螺栓连接、钢筋搭接、混凝土湿接缝连接等多种方式的组合，特别是混凝土预制板的连接面上的坡形面和凹槽的使用，有效提高了混凝土预制板与混凝土湿接缝之间的连接强度，使得本发明的连接结构连接强度更高，耐久性强。钢混组合梁可在工厂预制，预制的构件养护方便，质量保证性好。同时，现场施工简便，便于施工现场的管理，能大大缩短工期进程。超高性能混凝土的使用，有效提高了混凝土湿接缝的连接强度、耐久性和抗疲劳性能。钢梁不同的连接面上多个拼接钢板的使用提高了钢梁的抵抗正负弯矩和抗剪切的能力，进一步提高了本发明的连接结构的连接强度。

本发明的预制钢混组合梁连接结构的施工方法，能够保证本发明的预制钢混组合梁的连接结构的连接强度和耐久性，且施工方便，施工效率高。

在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一种实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预制钢混组合梁的连接结构，包括钢梁(1)和混凝土预制板(2)，所述混凝土预制板(2)浇筑在所述钢梁(1)上面，其特征在于，所述钢梁(1)的上侧固定有剪力钉(3)，所述混凝土预制板(2)的连接端设置有带坡形面的连接面，所述连接面上设有凹槽(5)；所述钢梁(1)的连接端相互连接，所述混凝土预制板(2)的连接端之间通过混凝土湿接缝(6)相互连接，所述混凝土湿接缝(6)位于所述钢梁(1)连接端的上侧，以覆盖所述连接面和所述剪力钉(3)。

2.根据权利要求1所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，各所述钢梁(1)的连接端焊接连接。

3.根据权利要求2所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，还包括拼接钢板和拼接螺栓，所述拼接钢板通过所述拼接螺栓与各所述钢梁(1)的连接端连接。

4.根据权利要求3所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，所述钢梁(1)包括相互连接为一体的顶板、底板和腹板，所述拼接钢板包括钢梁顶底板拼接钢板(7)和钢梁腹板拼接钢板(8)，所述拼接螺栓包括钢梁顶板螺栓(9)、钢梁底板螺栓(10)和腹板拼接螺栓(11)，所述钢梁顶底板拼接钢板(7)分别通过所述钢梁顶板螺栓(9)和钢梁底板螺栓(10)固定在所述钢梁(1)连接端的顶板和底板上，所述钢梁腹板拼接钢板(8)通过腹板拼接螺栓(11)固定在所述钢梁(1)连接端的腹板上。

5.根据权利要求4所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，所述钢梁顶板螺栓(9)的一端穿过所述钢梁(1)连接端的顶板预埋在的所述混凝土预制板(2)中。

6.根据权利要求1所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，所述混凝土湿接缝(6)使用超高性能混凝土现浇而成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，所述混凝土预制板(2)的内部纵向钢筋从所述连接面伸出连接端，以形成搭接钢筋(4)；各连接端的所述搭接钢筋(4)之间固定连接。

8.根据权利要求7所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，各连接端的所述搭接钢筋(4)之间焊接连接。

9.根据权利要求7所述的预制钢混组合梁的连接结构，其特征在于，各连接端的所述搭接钢筋(4)之间通过连接钢筋固定连接。

10.一种预制钢混组合梁连接结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预制钢混组合梁：在钢梁(1)的顶板上固定剪力钉(3)，预留钢梁顶板螺栓(9)，将所述钢梁顶板螺栓(9)预埋在混凝土预制板(2)中，在所述混凝土预制板(2)的连接端预留搭接钢筋(4)，并进行养护；

S2、对齐所述钢梁(1)，焊接所述钢梁(1)的连接端，焊接各连接端的搭接钢筋(9)；

S3、安装钢梁拼接钢板：通过钢梁顶板螺栓(9)和钢梁底板螺栓(10)将钢梁顶底板拼接钢板(7)分别连接在钢梁(1)连接端的顶板和底板上，通过腹板拼接螺栓(11)将钢梁腹板拼接钢板(8)连接在所述钢梁(1)连接端的腹板上；

S4、立模，浇筑超高性能混凝土，形成混凝土湿接缝(6)；

S5、拆模并养护，形成整体钢混组合梁。

Images