CN110872809A - 内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁及施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁及施工方法，组合梁包括预制混凝土梁和预制混凝土板，预制混凝土梁包括预制混凝土U梁和I梁，腹板内固设有竖钢板/波纹钢板；若为U梁时，上/下翼缘内固设有短/长横钢板；若为I梁时，下翼缘内固设有短横钢板；各钢板表面焊有剪力连接件。方法为：制备竖钢板/波纹钢板和短/长横钢板，将剪力连接件焊接到各钢板表面，再将各钢板焊接成组合体；制作预制混凝土板；制作预制混凝土梁，先支模板，再绑扎钢筋笼，钢板组合体置于钢筋笼并固定，布置波纹管和预应力筋；浇入混凝土直至固化成型，张拉预应力筋并利用锚具固定；组合混凝土梁和混凝土板，剪力钉进入预埋孔中，浇入高强砂浆至固化，施工结束。

Description

内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁及施工方法
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，特别是涉及一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁及施工方法。
背景技术
预制混凝土U梁是一种常见的混凝土梁，其在桥梁中应用较多，预制混凝土U梁的跨度可以达到40m，高度一般为0.6～2.6m。预制混凝土U梁根据下翼缘的宽度不同，可以分为窄系列U梁、中等系列U梁和宽系列U梁。预制混凝土U梁具有很多优点，与预制混凝土I梁相比，在相同跨度下，预制混凝土U梁的高度更小，而且墩柱上不用设置盖梁，并且制作梁、运输、装备梁数量少。但是，预制混凝土U梁的缺点也比较明显，其自重较大，需要更高的运输能力，设计计算相对复杂，制作模板复杂。目前，通常由预制混凝土U梁与预制混凝土板组合形成组合梁，预制混凝土U梁与上方的预制混凝土板之间通过剪力件实现连接，连接处利用建筑胶或高强砂浆进行封装，最终使组合梁构成一个整体。
预制混凝土I梁是一种常见的混凝土梁，预制混凝土I梁的跨度为20～45m，高度一般为0.9～2.3m，跨高比可以达到15～20。预制混凝土I梁的缺点比较明显，其横向抗弯刚度小，导致其在预制、运输、吊装阶段的稳定性较差，由于其上缘受压的混凝土面积较小，导致桥面板的连接整体性差。目前，通常由预制混凝土I梁与预制混凝土板组合形成组合梁，预制混凝土I梁与上方的预制混凝土板之间通过剪力件实现连接，连接处利用建筑胶或高强砂浆进行封装，最终使组合梁构成一个整体。
但是，无论是混凝土U梁还是混凝土I梁，当它们与预制混凝土板组合成整体共同受力时，弯矩主要由梁与混凝土板来承受，剪力主要由梁的腹板来承受。为保证组合梁具有足够抗剪承载力，除了配置足够的箍筋外，只能通过增加腹板厚度来实现。而腹板厚度的增加，必然导致组合梁整体重量增加，进而加大了桥梁施工过程中预制构件吊装和运输的难度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁及施工方法，能够在不增加梁体自重的前提下有效提高其抗剪能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，包括预制混凝土梁和预制混凝土板，预制混凝土板固设在预制混凝土梁的腹板顶端；所述预制混凝土梁包括两种结构形式，分为预制混凝土U梁和预制混凝土I梁；当采用预制混凝土U梁的结构形式时，在预制混凝土U梁的腹板内部固设有竖钢板，在预制混凝土U梁的上翼缘内固设有短横钢板，短横钢板与竖钢板顶部焊接固连在一起；在所述预制混凝土U梁的下翼缘内固设有长横钢板或不设置长横钢板，当预制混凝土U梁的下翼缘内固设有长横钢板时，长横钢板与竖钢板底部焊接固连在一起，在长横钢板和竖钢板的两侧表面均布焊接有若干剪力连接件；当采用预制混凝土I梁的结构形式时，在预制混凝土I梁的腹板内部固设有竖钢板，在预制混凝土I梁的下翼缘内固设有短横钢板，短横钢板与竖钢板焊接固连在一起，在竖钢板的两侧表面均布焊接有若干剪力连接件，且在短横钢板下表面均布焊接有若干剪力连接件。
当所述预制混凝土U梁采用预应力预制混凝土U梁时，在预制混凝土U梁的下翼缘内部设有预应力筋，在预应力筋外部预设有波纹管。
当所述预制混凝土I梁采用预应力预制混凝土I梁时，在预制混凝土I梁的下翼缘内部设有预应力筋，在预应力筋外部预设有波纹管。
所述竖钢板可采用波纹钢板进行替代。
所述剪力连接件采用栓钉或带孔钢板。
所述的内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：根据腹板的设计高度，制备设计尺寸的短横钢板、竖钢板或波纹钢板，当采用预制混凝土U梁的结构形式时，若需要设置长横钢板时，则还需制备设计尺寸的长横钢板，若无需长横钢板时，则不用制备长横钢板；同时，需要在短横钢板、竖钢板或波纹钢板上的指定位置加工箍筋穿行用的预留孔；若制备有长横钢板，也需要在长横钢板上的指定位置加工箍筋穿行用的预留孔；
步骤二：先将栓钉或带孔钢板焊接到短横钢板、竖钢板或波纹钢板表面，再将短横钢板与竖钢板或波纹钢板焊接到一起，形成钢板组合体；若采用预制混凝土U梁的结构形式且制备有长横钢板时，需要再将长横钢板与竖钢板或波纹钢板焊接到一起，同时将剪力钉焊接到短横钢板上表面；
步骤三：制作预制混凝土板；先支模板，再绑扎钢筋笼，同时布置预埋模具用以形成剪力钉预埋孔，最后向模板内浇入混凝土，直到混凝土固化成型，预制混凝土板制作结束；
步骤四：制作预制混凝土梁；先支模板，再绑扎钢筋笼，将焊接好的钢板组合体放置到钢筋笼内，并对组合体进行固定；当采用预应力预制混凝土U梁/I梁时，需要在预制混凝土U梁/I梁的下翼缘内部布置波纹管和预应力筋；
步骤五：先向模板内浇入混凝土，直到混凝土固化成型，再张拉预应力筋，然后利用锚具固定预应力筋，预制混凝土梁制作结束；
步骤六：以制作好的预制混凝土梁为基础，将制作好的预制混凝土板吊装到预制混凝土梁顶部，使预制混凝土梁顶部的剪力钉准确进入预制混凝土板的剪力钉预埋孔中，然后向剪力钉预埋孔中浇入建筑胶或高强砂浆，直到剪力钉被封装固定，此时预制混凝土板与预制混凝土梁固连成一个整体，施工结束。
本发明的有益效果：
本发明的内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁及施工方法，能够在不增加梁体自重的前提下有效提高其抗剪能力。
附图说明
图1为本发明的一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁(预制混凝土U梁且下翼缘内未设置长横钢板)的截面示意图；
图2为本发明的预制混凝土U梁(下翼缘内设置有长横钢板)的截面示意图；
图3为本发明的一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁(预制混凝土I梁)的截面示意图；
图4为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为栓钉)的俯视图；
图5为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为栓钉)的正视图；
图6为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为栓钉)的左视图；
图7为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为栓钉)的仰视图；
图8为本发明的波纹钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁)的正视图；
图9为本发明的波纹钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁)的左视图；
图10为本发明的波纹钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁)的仰视图；
图11为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为带孔钢板)的正视图；
图12为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为带孔钢板)的左视图；
图13为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用U梁+剪力连接件为带孔钢板)的仰视图；
图14为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用I梁+剪力连接件为栓钉)的正视图；
图15为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用I梁+剪力连接件为栓钉)的左视图；
图16为本发明的波纹钢板与短横钢板焊接组合体(适用I梁+剪力连接件为栓钉)的正视图；
图17为本发明的波纹钢板与短横钢板焊接组合体(适用I梁+剪力连接件为栓钉)的左视图；
图18为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用I梁+剪力连接件为带孔钢板)的正视图；
图19为本发明的竖钢板与短横钢板焊接组合体(适用I梁+剪力连接件为带孔钢板)的左视图；
图中，1—竖钢板，2—短横钢板，3—栓钉，4—箍筋，5—受力钢筋，6—混凝土，7—波纹管，8—预留孔，9—带孔钢板，10—波纹钢板，11—剪力钉，12—预应力筋，13—长横钢板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～19所示，一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，包括预制混凝土梁和预制混凝土板，预制混凝土板固设在预制混凝土梁的腹板顶端；所述预制混凝土梁包括两种结构形式，分为预制混凝土U梁和预制混凝土I梁；当采用预制混凝土U梁的结构形式时，在预制混凝土U梁的腹板内部固设有竖钢板1，在预制混凝土U梁的上翼缘内固设有短横钢板2，短横钢板2与竖钢板1顶部焊接固连在一起；在所述预制混凝土U梁的下翼缘内固设有长横钢板13或不设置长横钢板13，当预制混凝土U梁的下翼缘内固设有长横钢板13时，长横钢板13与竖钢板1底部焊接固连在一起，在长横钢板13和竖钢板1的两侧表面均布焊接有若干剪力连接件；当采用预制混凝土I梁的结构形式时，在预制混凝土I梁的腹板内部固设有竖钢板1，在预制混凝土I梁的下翼缘内固设有短横钢板2，短横钢板2与竖钢板1焊接固连在一起，在竖钢板1的两侧表面均布焊接有若干剪力连接件，且在短横钢板2下表面均布焊接有若干剪力连接件。
当所述预制混凝土U梁采用预应力预制混凝土U梁时，在预制混凝土U梁的下翼缘内部设有预应力筋12，在预应力筋12外部预设有波纹管7。
当所述预制混凝土I梁采用预应力预制混凝土I梁时，在预制混凝土I梁的下翼缘内部设有预应力筋12，在预应力筋12外部预设有波纹管7。
所述竖钢板1可采用波纹钢板10进行替代。
所述剪力连接件采用栓钉3或带孔钢板9。
所述的内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：根据腹板的设计高度，制备设计尺寸的短横钢板2、竖钢板1或波纹钢板10，当采用预制混凝土U梁的结构形式时，若需要设置长横钢板13时，则还需制备设计尺寸的长横钢板13，若无需长横钢板13时，则不用制备长横钢板13；同时，需要在短横钢板2、竖钢板1或波纹钢板10上的指定位置加工箍筋4穿行用的预留孔8；若制备有长横钢板13，也需要在长横钢板13上的指定位置加工箍筋4穿行用的预留孔8；
步骤二：先将栓钉3或带孔钢板9焊接到短横钢板2、竖钢板1或波纹钢板10表面，再将短横钢板2与竖钢板1或波纹钢板10焊接到一起，形成钢板组合体；若采用预制混凝土U梁的结构形式且制备有长横钢板13时，需要再将长横钢板13与竖钢板1或波纹钢板10焊接到一起，同时将剪力钉11焊接到短横钢板2上表面；
步骤三：制作预制混凝土板；先支模板，再绑扎钢筋笼，同时布置预埋模具用以形成剪力钉预埋孔，最后向模板内浇入混凝土，直到混凝土固化成型，预制混凝土板制作结束；
步骤四：制作预制混凝土梁；先支模板，再绑扎钢筋笼，将焊接好的钢板组合体放置到钢筋笼内，并对组合体进行固定；当采用预应力预制混凝土U梁/I梁时，需要在预制混凝土U梁/I梁的下翼缘内部布置波纹管7和预应力筋12；
步骤五：先向模板内浇入混凝土，直到混凝土固化成型，再张拉预应力筋12，然后利用锚具固定预应力筋12，预制混凝土梁制作结束；
步骤六：以制作好的预制混凝土梁为基础，将制作好的预制混凝土板吊装到预制混凝土梁顶部，使预制混凝土梁顶部的剪力钉11准确进入预制混凝土板的剪力钉预埋孔中，然后向剪力钉预埋孔中浇入建筑胶或高强砂浆，直到剪力钉11被封装固定，此时预制混凝土板与预制混凝土梁固连成一个整体，施工结束。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，其特征在于：包括预制混凝土梁和预制混凝土板，预制混凝土板固设在预制混凝土梁的腹板顶端；所述预制混凝土梁包括两种结构形式，分为预制混凝土U梁和预制混凝土I梁；当采用预制混凝土U梁的结构形式时，在预制混凝土U梁的腹板内部固设有竖钢板，在预制混凝土U梁的上翼缘内固设有短横钢板，短横钢板与竖钢板顶部焊接固连在一起；在所述预制混凝土U梁的下翼缘内固设有长横钢板或不设置长横钢板，当预制混凝土U梁的下翼缘内固设有长横钢板时，长横钢板与竖钢板底部焊接固连在一起，在长横钢板和竖钢板的两侧表面均布焊接有若干剪力连接件；当采用预制混凝土I梁的结构形式时，在预制混凝土I梁的腹板内部固设有竖钢板，在预制混凝土I梁的下翼缘内固设有短横钢板，短横钢板与竖钢板焊接固连在一起，在竖钢板的两侧表面均布焊接有若干剪力连接件，且在短横钢板下表面均布焊接有若干剪力连接件。
2.根据权利要求1所述的一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，其特征在于：当所述预制混凝土U梁采用预应力预制混凝土U梁时，在预制混凝土U梁的下翼缘内部设有预应力筋，在预应力筋外部预设有波纹管。
3.根据权利要求1所述的一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，其特征在于：当所述预制混凝土I梁采用预应力预制混凝土I梁时，在预制混凝土I梁的下翼缘内部设有预应力筋，在预应力筋外部预设有波纹管。
4.根据权利要求1所述的一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，其特征在于：所述竖钢板可采用波纹钢板进行替代。
5.根据权利要求1所述的一种内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁，其特征在于：所述剪力连接件采用栓钉或带孔钢板。
6.权利要求1所述的内置钢板的预制混凝土梁与混凝土板组合梁的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：根据腹板的设计高度，制备设计尺寸的短横钢板、竖钢板或波纹钢板，当采用预制混凝土U梁的结构形式时，若需要设置长横钢板时，则还需制备设计尺寸的长横钢板，若无需长横钢板时，则不用制备长横钢板；同时，需要在短横钢板、竖钢板或波纹钢板上的指定位置加工箍筋穿行用的预留孔；若制备有长横钢板，也需要在长横钢板上的指定位置加工箍筋穿行用的预留孔；
步骤二：先将栓钉或带孔钢板焊接到短横钢板、竖钢板或波纹钢板表面，再将短横钢板与竖钢板或波纹钢板焊接到一起，形成钢板组合体；若采用预制混凝土U梁的结构形式且制备有长横钢板时，需要再将长横钢板与竖钢板或波纹钢板焊接到一起，同时将剪力钉焊接到短横钢板上表面；
步骤三：制作预制混凝土板；先支模板，再绑扎钢筋笼，同时布置预埋模具用以形成剪力钉预埋孔，最后向模板内浇入混凝土，直到混凝土固化成型，预制混凝土板制作结束；
步骤四：制作预制混凝土梁；先支模板，再绑扎钢筋笼，将焊接好的钢板组合体放置到钢筋笼内，并对组合体进行固定；当采用预应力预制混凝土U梁/I梁时，需要在预制混凝土U梁/I梁的下翼缘内部布置波纹管和预应力筋；
步骤五：先向模板内浇入混凝土，直到混凝土固化成型，再张拉预应力筋，然后利用锚具固定预应力筋，预制混凝土梁制作结束；
步骤六：以制作好的预制混凝土梁为基础，将制作好的预制混凝土板吊装到预制混凝土梁顶部，使预制混凝土梁顶部的剪力钉准确进入预制混凝土板的剪力钉预埋孔中，然后向剪力钉预埋孔中浇入建筑胶或高强砂浆，直到剪力钉被封装固定，此时预制混凝土板与预制混凝土梁固连成一个整体，施工结束。
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