CN113216514A - 一种大跨地下结构外包u型型钢混凝土梁及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁及其制作方法，混凝土梁结构包括混凝土梁本体、U型型钢、抗剪连接件和钢筋，所述U型型钢外包于混凝土梁外，位于混凝土梁中下侧；抗剪连接件焊接于U型型钢内侧，用于U型型钢和混凝土梁之间的连接，并传递剪力；钢筋架设于混凝土梁内，与U型型钢、抗剪连接件无接触。本外包U型型钢混凝土梁结构能显著提升梁的抗拉弯性能，提高结构承载力，减小梁截面尺寸，可广泛应用于建筑结构、桥梁结构及其它工程结构中，特别适用于具有大荷载特点的大跨地下结构。

Description

一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁及其制作方法
技术领域
本发明涉及结构工程领域，尤其涉及一种大跨地下结构外包U型型钢混 凝土梁及其制作方法。
背景技术
近年来我国现代化水平逐步提高，对城市空间容量的需求急剧膨胀，导 致城市土地资源愈发紧张，加大对地下空间的开发与利用已势在必行。随着 地下结构的体量不断增加、荷载作用愈加复杂，传统的地下结构形式已不能 适应现今地下空间开发的要求。为适应现代地下空间开发向大跨度、多功能、 立体交叉方向发展的趋势，必须加强对大跨度(跨度大于20m)条件下地下 建筑结构新形式的研究，以保证施工和服役期间大跨结构长期安全和稳定性 的要求，同时提高生产效率，争取用有限的资源取得最佳的效益。
现有梁的形式多为钢筋混凝土梁，对于常规跨度的地下结构，钢筋混凝 土梁具有较好的适用性。但对于大跨地下结构，由于其具有大荷载的特点， 梁的中下部在较大的拉力和弯矩作用下，极易出现混凝土开裂现象，且裂缝 大小超过规范限值，因此必须在不大幅增加造价的基础上，采取有效措施控 制裂缝的产生，以保证梁结构的正常工作。由于现有钢筋混凝土梁无法很好 地满足大跨地下结构的特殊要求，因此针对大跨地下结构的特点，提出一种 新型的外包U型型钢混凝土梁及其制作方法是个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁及 其制作方法，以提高梁结构的抗拉弯性能，抑制混凝土裂缝的产生，解决传 统钢筋混凝土梁存在的问题，提升结构的整体性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，包括混凝土梁本体、U型型 钢、抗剪连接件和钢筋，所述U型型钢外包于混凝土梁本体外，位于混凝土 梁本体中下侧；所述抗剪连接件焊接于U型型钢内侧，用于U型型钢和混凝 土梁本体之间的连接，并传递剪力，所述钢筋架设于混凝土梁本体内，与U 型型钢、抗剪连接件无接触。外包U型型钢混凝土梁结构能显著提高梁的抗 拉弯性能，提升结构承载力，减小梁截面尺寸，可广泛应用于建筑结构、桥梁结构及其它工程结构中，特别适用于具有大荷载特点的大跨地下结构。
进一步的，所述抗剪连接件为T型钢，沿U型型钢左右两侧的钢板均匀 布置，在所述混凝土梁本体内相邻两个T型钢之间设有钢筋，在所述混凝土 梁本体内靠近混凝土梁本体的顶部和底部处均架设有多道钢筋。
进一步的，在所述U型型钢左右两侧的钢板上对称设有若干个角钢，U 型钢筋焊接在对称设置的角钢上，所述U型钢筋一部分伸出U型型钢，伸出 部分设有螺纹，当U型型钢某部位出现局部屈曲等问题时，通过连接螺栓依 次将橡胶板、抗弯钢板固定在U型型钢外侧壁上；在所述U型型钢内的底部 设有若干个槽钢，在所述槽钢的外侧壁上设有T型钢，相邻两个槽钢外侧壁 上的T型钢交错布置，在所述槽钢内架设有钢筋，在所述混凝土梁本体内靠 近混凝土梁本体的顶部架设有多道钢筋。
进一步的，所述混凝土梁本体的混凝土类型可为普通混凝土、高强混凝 土、膨胀混凝土、自密实混凝土、回收骨料混凝土、粉煤灰混凝土或纤维混 凝土。
进一步的，所述U型型钢的左右两侧钢板可与混凝土梁本体高度平齐， 也可低于混凝土梁本体。
进一步的，所述钢筋沿混凝土梁本体纵向布置，钢筋的布置、数量视具 体工程要求而定。
进一步的，所述抗剪连接件可为抗剪栓钉、角钢、槽钢、工字钢、T型 钢等具有抗剪作用的连接构件，包括但不限于上述连接件形式。
一种采用上述大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁的制作方法，其步骤 如下：
(1)根据工程需要，对抗剪连接件进行选型。
(2)将抗剪连接件焊接在U型型钢的内表面，以传递剪力。
(3)确定混凝土梁的形状尺寸，制作模板。
(4)封固模板的一端，将U型型钢及已焊接在其上的抗剪连接件套入 模板内，放置在预定位置，架设钢筋。
(5)在模板中浇筑混凝土，抹平，对混凝土进行养护。
(6)养护完成后，拆除模板，即制作完成新型大跨地下结构外包U型 型钢混凝土梁。
相对于现有技术，本发明所述的大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁及 其制作方法具有以下优势：本结构形式下混凝土、U型型钢、抗剪连接件和 钢筋协同作用，可充分发挥型钢抗拉强度高、混凝土抗压性能好的优势；由 于混凝土增大了截面刚度，能有效避免U型型钢的局部屈曲，提高U型型钢 部分的承载力；U型型钢-混凝土组合结构具有较好的延性和变形能力，显示 出良好的抗震性能；同时可以根据实际工程需要，将抗剪连接件替换为其它 形式的型钢，以更好地适应结构需求；外包U型型钢混凝土梁结构能显著提 升梁的抗拉弯性能，提高结构承载力，减小梁截面尺寸，可广泛应用于建筑 结构、桥梁结构及其它工程结构中，特别适用于具有大荷载特点的大跨地下 结构。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在 附图中：
图1是本发明实施例1(U型型钢两侧钢板与混凝土梁本体高度平齐)结 构示意图；
图2是本发明实施例1(U型型钢两侧钢板低于混凝土梁本体高度)结构 示意图；
图3至图7是不同抗剪连接件的结构示意图；
图8是本发明实施例2(U型型钢两侧钢板与混凝土梁本体高度平齐)结 构示意图；
图9是本发明实施例2(U型型钢两侧钢板低于混凝土梁本体高度)结构 示意图。
附图标记说明：
1、混凝土梁本体；2、U型型钢；3、T型钢；4、钢筋；5、角钢；6、U型钢 筋；7、螺栓；8、橡胶板；9、抗弯钢板；10、槽钢。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “上”、“下”、“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发明和简化描述，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 不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征 的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包 括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的 含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也 可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1、2所示，一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，包括混凝 土梁本体1、U型型钢2、抗剪连接件和钢筋4，所述U型型钢2外包于混凝 土梁本体1外，所述U型型钢2的左右两侧钢板可与混凝土梁本体1高度平 齐，也可低于混凝土梁本体1。所述抗剪连接件焊接于U型型钢2内侧，用 于U型型钢和混凝土梁本体之间的连接，并传递剪力，所述钢筋4架设于混 凝土梁本体1内，与U型型钢、抗剪连接件无接触。所述抗剪连接件为T型 钢3，沿U型型钢2左右两侧的钢板均匀布置，在所述混凝土梁本体1内相 邻两个T型钢3之间设有钢筋4，在所述混凝土梁本体1内靠近混凝土梁本 体1的顶部和底部处均架设有多道钢筋4。外包U型型钢混凝土梁结构能显 著提高梁的抗拉弯性能，提升结构承载力，减小梁截面尺寸，可广泛应用于 建筑结构、桥梁结构及其它工程结构中，特别适用于具有大荷载特点的大跨地下结构。
如图3-7所示，所述抗剪连接件可为抗剪栓钉、角钢、槽钢、工字钢、 T型钢等具有抗剪作用的连接构件，包括但不限于上述连接件形式。
如图8、9所示，U型型钢内抗剪连接件的另一种实施例如下：
在所述U型型钢2左右两侧的钢板上对称设有若干个角钢5，U型钢筋6 焊接在对称设置的角钢5上，所述U型钢筋6一部分伸出U型型钢2，伸出 部分设有螺纹，当U型型钢某部位出现局部屈曲等问题时，通过螺栓7依次 将橡胶板8、抗弯钢板9固定在U型型钢2外侧壁上；在所述U型型钢2内 的底部设有若干个槽钢10，在所述槽钢10的外侧壁上设有T型钢3，相邻 两个槽钢10外侧壁上的T型钢3交错布置，在所述槽钢10内架设有钢筋4， 在所述混凝土梁本体1内靠近混凝土梁本体1的顶部架设有多道钢筋4。该 结构形式下混凝土、角钢、槽钢、T型钢和钢筋协同作用，可充分发挥型钢 抗拉强度高、混凝土抗压性能好的优势。
上述混凝土梁本体1的混凝土类型可为普通混凝土、高强混凝土、膨胀 混凝土、自密实混凝土、回收骨料混凝土、粉煤灰混凝土或纤维混凝土。所 述钢筋4沿混凝土梁本体1纵向布置，钢筋的布置、数量视具体工程要求而 定。
采用上述大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁的制作方法，其步骤如下：
(1)根据工程需要，对抗剪连接件进行选型，可供选择的抗剪连接件 形式如图3-7所示，包括但不限于上述连接件形式。
(2)将抗剪连接件焊接在U型型钢2的内表面，以传递剪力。
(3)确定混凝土梁1的形状尺寸，制作模板。
(4)封固模板的一端，将U型型钢2及已焊接在其上的抗剪连接件套 入模板内，放置在预定位置，架设钢筋4。
(5)在模板中浇筑混凝土，抹平，对混凝土进行养护。
(6)养护完成后，拆除模板，即制作完成新型大跨地下结构外包U型 型钢混凝土梁。
在实施例2中，在步骤四中，将U型钢筋6焊接在对称设置的角钢5上， 所述U型钢筋6一部分伸出U型型钢2，伸出部分加工有螺纹。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：包括混凝土梁本体、U型型钢、抗剪连接件和钢筋，所述U型型钢外包于混凝土梁本体外，所述抗剪连接件焊接于U型型钢内侧，所述钢筋设置在混凝土梁本体内。
2.根据权利要求1所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：所述抗剪连接件为T型钢，沿U型型钢左右两侧的钢板均匀布置，在所述混凝土梁本体内相邻两个T型钢之间设有钢筋，在所述混凝土梁本体内靠近混凝土梁本体的顶部和底部处均设有多道钢筋。
3.根据权利要求1所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：在所述U型型钢左右两侧的钢板上对称设有若干个角钢，U型钢筋焊接在对称设置的角钢上，所述U型钢筋一部分伸出U型型钢，伸出部分设有螺纹，在所述U型型钢内的底部设有若干个槽钢，在所述槽钢的外侧壁上设有T型钢，相邻两个槽钢外侧壁上的T型钢交错布置，在所述槽钢内设有钢筋，在所述混凝土梁本体内靠近混凝土梁本体的顶部设有多道钢筋。
4.根据权利要求3所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：通过螺栓依次将橡胶板、抗弯钢板固定在U型型钢外侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：所述混凝土梁本体的混凝土类型为普通混凝土、高强混凝土、膨胀混凝土、自密实混凝土、回收骨料混凝土、粉煤灰混凝土或纤维混凝土。
6.根据权利要求2-4任意一项所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：所述U型型钢的左右两侧钢板可与混凝土梁本体高度平齐，也可低于混凝土梁本体。
7.根据权利要求2-4任意一项所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：所述钢筋沿混凝土梁本体纵向布置。
8.根据权利要求1所述的一种大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁，其特征在于：所述抗剪连接件为抗剪栓钉、角钢、槽钢、工字钢或T型钢。
9.上述权利要求1-4任意一项所述大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁的制作方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)根据工程需要，对抗剪连接件进行选型；
(2)将抗剪连接件焊接在U型型钢的内表面，以传递剪力；
(3)确定混凝土梁的形状尺寸，制作模板；
(4)封固模板的一端，将U型型钢及已焊接在其上的抗剪连接件套入模板内，放置在预定位置，架设钢筋；
(5)在模板中浇筑混凝土，抹平，对混凝土进行养护；
(6)养护完成后，拆除模板，即制作完成大跨地下结构外包U型型钢混凝土梁。
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