CN113700219A - 一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，包括：蜂窝型工字钢，其腹板上开有孔洞；分体混凝土条，设置在蜂窝型工字钢的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，其上开有与孔洞对应的过孔，过孔孔径沿腹板向两侧的方向增大；现浇混凝土连接件，浇筑于所述过孔和孔洞，将蜂窝型工字钢与分体混凝土条连接为一体，其呈中间细两端粗的形状，以固定分体混凝土条的位置，并起到纵向抗剪作用；预应力筋，设置在分体混凝土条内，且与蜂窝型工字钢长度方向一致；本发明在保证预应力准确施加在混凝土上的同时，其混凝土部分能够限制受压区型钢腹板和翼缘的面外位移，增加其面外稳定。

Description

一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁及施工 方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁及施工方法。

背景技术

在预应力钢混组合梁的研究过程中，难以保证准确的将全部的预应力施加在下翼缘的混凝土上，所施加的部分预应力难以避免由型钢及上翼缘的混凝土承担。单纯的将混凝土和型钢分开，并对单侧的混凝土下翼缘施加预应力，不仅会造成受压翼缘的混凝土承担一部分预应力，而且预应力混凝土未装配之前会因为大偏压在受压一侧产生裂缝甚至整个构件失稳破坏。因此需要一种简单有效，原理简单的预应力钢混组合梁来解决预应力难以完全精确地施加在受拉一侧混凝土上的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁及施工方法，工厂预制率高，施工速度快，大大缩短了工期，同时具有各部分各司其职，材料得到充分利用的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，包括：

蜂窝型工字钢，其腹板上开有孔洞；

分体混凝土条，设置在蜂窝型工字钢的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，其上开有与孔洞对应的过孔，过孔孔径沿腹板向两侧的方向增大；

现浇混凝土连接件，浇筑于所述过孔和孔洞，将蜂窝型工字钢与分体混凝土条连接为一体，其呈中间细两端粗的形状，以固定分体混凝土条的位置，并起到纵向抗剪作用；

预应力筋，设置在分体混凝土条内，且与蜂窝型工字钢长度方向一致。

在一个实施例中，所述孔洞为正六边形，多个孔洞沿蜂窝型工字钢的长度方向均匀布设。

在一个实施例中，所述孔洞的尺寸小于设计的现浇混凝土连接件外表面尺寸。

在一个实施例中，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条和两个预应力分体混凝土条组成，预应力筋设置在预应力分体混凝土条内，蜂窝型工字钢的腹板两侧分别布设一个非预应力分体混凝土条和一个预应力分体混凝土条，非预应力分体混凝土条顶部与上翼缘接触，底部与预应力分体混凝土条顶部接触，预应力分体混凝土条底部与下翼缘接触，所述非预应力分体混凝土条的底部与预应力分体混凝土条的顶部均开有凹槽，相对扣合构成所述过孔。

在一个实施例中，所述非预应力分体混凝土条和预应力分体混凝土条垂直于长度方向的截面均为矩形，所述凹槽为由内向外增大的楔形。

在一个实施例中，所述非预应力分体混凝土条和预应力分体混凝土条中均设置有纵筋一和箍筋一，所述现浇混凝土连接件中设置有纵筋二和箍筋二。

在一个实施例中，所述过孔孔径沿腹板向两侧的方向线性增大。

在一个实施例中，所述预应力筋采用先张法施工，为预应力钢丝、钢绞线或预应力螺纹钢筋。

本发明还提供了所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁的施工方法，步骤如下：

步骤1)，在工厂，将钢板切割并焊接成蜂窝型工字钢；

步骤2)，在工厂，利用模具预制分体混凝土条；

步骤3)，在工厂，将一侧的分体混凝土条放置到浇筑平台上，然后侧向放置蜂窝型工字钢，再在蜂窝型工字钢的腹板上放置另一侧的分体混凝土条，放入钢筋笼并校准定位，然后浇注高强钢纤维混凝土，标准养护至一定强度，形成现浇混凝土连接件，然后脱模，翻转90°进行堆放。

在一个实施例中，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条和两个预应力分体混凝土条组成，在步骤2)中，两种预制分体混凝土条采用统一模具，其中非预应力分体混凝土条直接浇筑高强钢纤维混凝土，然后在养护室进行蒸汽养护至一定强度并脱模；预应力分体混凝土条在浇筑混凝土之前先张拉预应力筋达到控制应力，然后将模具同锚具一起送入养护室进行蒸汽养护，当混凝土强度达到设计值的75％以上时切断预应力筋；在步骤3)中，将一侧的非预应力分体混凝土条和预应力分体混凝土条放置到浇筑平台上，然后侧向放置蜂窝型工字钢，再在蜂窝型工字钢的腹板上放置另一侧的非预应力分体混凝土条和预应力分体混凝土条。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、预应力的准确控制

在将受拉一侧混凝土及受压一侧混凝土分开，并脱离型钢单独施加预应力，可以精准的掌握施加在混凝土上预应力的大小，改变了传统施加过程中预应力部分由型钢及混凝土受压翼缘承担的情况，且分成小截面的混凝土条，预应力筋置于混凝土条截面的形心处，避免了混凝土条在预制阶段脱模后产生失稳的可能性。

2、节省材料

本发明中，在混凝土的约束下，受压一侧钢结构板材的面外稳定性得到大大的提高，从而提高了材料的利用率，节省了钢材；型钢的腹板采用蜂窝型腹板，其在有限的材料下，使上下翼缘更加扩展，提高了截面的抗弯承载力，同时作为现浇混凝土的通道，增强了结构的整体性能。此外，本发明省去了传统结构中混凝土腹板上的锚栓连接件，用现浇混凝土连接件来抵抗纵向的剪力，大大节省了钢材。

3、强度增加

本发明使截面更加扩展，并且预应力的到充分的发挥，截面的抗弯承载力大大提高。

4、施工速度快

本发明的预制率高，所有施工过程均在工厂完成，产品能够得到良好的养护，且模具的精度更高，各产品可以同步生产然后进行拼装，在保证产品质量的同时提高了产品的生产速度。

附图说明

图1是本发明构造示意图。

图2是本发明蜂窝型工字钢示意图。

图3是本发明现浇混凝土连接件示意图。

图4是本发明非预应力分体混凝土条示意图。

图5是本发明预应力分体混凝土条示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，包括：

蜂窝型工字钢3，参考图2，其腹板上开有孔洞7。示例地，孔洞7为正六边形，多个孔洞7沿蜂窝型工字钢3的长度方向均匀布设。沿上下方向，孔洞7一般仅有一排，但也可根据尺寸、强度要求等实际情况设置多排。当设置多排时，各排的孔洞7可位于同一竖向，也可在上下方向交错布置。

分体混凝土条，设置在蜂窝型工字钢3的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，其上开有与孔洞7对应的过孔，过孔孔径沿腹板向两侧的方向增大。示例地，过孔孔径沿腹板向两侧的方向线性增大。

现浇混凝土连接件4，浇筑于过孔和孔洞7，将蜂窝型工字钢3与分体混凝土条连接为一体，参考图3，其呈中间细两端粗的形状(也即两锥形在顶端相对连接的形状)，以可靠固定分体混凝土条的位置，并起到纵向抗剪作用。示例地，现浇混凝土连接件4外表面尺寸大于孔洞7的尺寸。现浇混凝土连接件4中可设置有纵筋二10和箍筋二11。

预应力筋5，设置在分体混凝土条内，且与蜂窝型工字钢3长度方向一致。示例地，预应力筋5采用先张法施工，可为预应力钢丝、钢绞线或预应力螺纹钢筋等。

在本发明的一种更具体结构中，参考图1、图4和图5，分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条1和两个预应力分体混凝土条2组成，预应力筋5设置在预应力分体混凝土条2内，蜂窝型工字钢3的腹板两侧分别布设一个非预应力分体混凝土条1和一个预应力分体混凝土条2，非预应力分体混凝土条1顶部与上翼缘接触，底部与预应力分体混凝土条2顶部接触，预应力分体混凝土条2底部与下翼缘接触，非预应力分体混凝土条1的底部与预应力分体混凝土条2的顶部均开有凹槽6，相对扣合构成过孔。示例地，非预应力分体混凝土条1和预应力分体混凝土条2垂直于长度方向的截面均为矩形，凹槽6为由内向外增大的楔形。非预应力分体混凝土条1和预应力分体混凝土条2中均可设置有纵筋一8和箍筋一9。

该实施例中，非预应力分体混凝土条1及蜂窝型工字钢3上翼缘用于承担整个梁截面受压侧的压应力，预应力分体混凝土条2及蜂窝型工字钢3的下翼缘用于承担整个梁截面受拉侧的拉应力。预应力筋5能够有效提高截面的抗弯性能，所以将全部的预应力准确施加在受压一侧混凝土上具有良好的效果。

为避免两种分体混凝土条在拼装移动过程中不至于因自重而断裂，本发明的所有混凝土构件均采用超高性能钢纤维混凝土。蜂窝型工字钢3中材料分布远离中和轴，在增大截面惯性矩的同时也让材料得到充分的利用，腹板中间的蜂窝型孔作为后浇混凝土的连接通道，为各部分能够共同工作提供了条件。锥形的现浇混凝土连接件能够牢牢将预制的分体混凝土条固定在型钢上，起到抵抗纵向剪力和限制预制混凝土位置的作用。本发明在保证预应力准确施加在混凝土上的同时，其混凝土部分能够限制受压区型钢腹板和翼缘的面外位移，增加其面外稳定。

本发明分体混凝土条、蜂窝型工字3可同步进行加工制作，然后再在下一步的流水作业中进行组装并浇筑连接件位置的混凝土，具体步骤如下：

步骤1，在工厂，将钢板切割并焊接成蜂窝型工字钢3；

步骤2，在工厂，利用模具预制分体混凝土条；

步骤3，为方便连接件混凝土的浇筑，整个结构需要横向旋转90°。在工厂，将一侧的分体混凝土条放置到浇筑平台上，然后侧向放置蜂窝型工字钢3，再在蜂窝型工字钢3的腹板上放置另一侧的分体混凝土条，放入钢筋笼并校准定位，然后浇注高强钢纤维混凝土，标准养护至一定强度，形成现浇混凝土连接件4，然后脱模，翻转90°进行堆放。

当分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条1和两个预应力分体混凝土条2组成时：

在步骤2中，两种预制分体混凝土条采用统一模具，其中非预应力分体混凝土条1直接浇筑高强钢纤维混凝土，然后在养护室进行蒸汽养护至一定强度即可脱模；预应力分体混凝土条2在浇筑混凝土之前先张拉预应力钢筋达到控制应力，然后将模具同锚具一起送入养护室进行蒸汽养护，当混凝土强度达到设计值的75％以上时即可切断预应力筋5。

在步骤3中，将一侧的非预应力分体混凝土条1和预应力分体混凝土条2放置到浇筑平台上，然后侧向放置蜂窝型工字钢3，再在蜂窝型工字钢3的腹板上放置另一侧的非预应力分体混凝土条1和预应力分体混凝土条2。

Claims (10)

1.一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，包括：

蜂窝型工字钢(3)，其腹板上开有孔洞(7)；

分体混凝土条，设置在蜂窝型工字钢(3)的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，其上开有与孔洞(7)对应的过孔，过孔孔径沿腹板向两侧的方向增大；

现浇混凝土连接件(4)，浇筑于所述过孔和孔洞(7)，将蜂窝型工字钢(3)与分体混凝土条连接为一体，其呈中间细两端粗的形状，以固定分体混凝土条的位置，并起到纵向抗剪作用；

预应力筋(5)，设置在分体混凝土条内，且与蜂窝型工字钢(3)长度方向一致。

2.根据权利要求1所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述孔洞(7)为正六边形，多个孔洞(7)沿蜂窝型工字钢(3)的长度方向均匀布设。

3.根据权利要求1或2所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述孔洞(7)的尺寸小于设计的现浇混凝土连接件(4)外表面尺寸。

4.根据权利要求1所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条(1)和两个预应力分体混凝土条(2)组成，预应力筋(5)设置在预应力分体混凝土条(2)内，蜂窝型工字钢(3)的腹板两侧分别布设一个非预应力分体混凝土条(1)和一个预应力分体混凝土条(2)，非预应力分体混凝土条(1)顶部与上翼缘接触，底部与预应力分体混凝土条(2)顶部接触，预应力分体混凝土条(2)底部与下翼缘接触，所述非预应力分体混凝土条(1)的底部与预应力分体混凝土条(2)的顶部均开有凹槽(6)，相对扣合构成所述过孔。

5.根据权利要求4所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述非预应力分体混凝土条(1)和预应力分体混凝土条(2)垂直于长度方向的截面均为矩形，所述凹槽(6)为由内向外增大的楔形。

6.根据权利要求4所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述非预应力分体混凝土条(1)和预应力分体混凝土条(2)中均设置有纵筋一(8)和箍筋一(9)，所述现浇混凝土连接件(4)中设置有纵筋二(10)和箍筋二(11)。

7.根据权利要求1或4所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述过孔孔径沿腹板向两侧的方向线性增大。

8.根据权利要求1所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁，其特征在于，所述预应力筋(5)采用先张法施工，为预应力钢丝、钢绞线或预应力螺纹钢筋。

9.权利要求1所述带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁的施工方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1)，在工厂，将钢板切割并焊接成蜂窝型工字钢(3)；

步骤2)，在工厂，利用模具预制分体混凝土条；

步骤3)，在工厂，将一侧的分体混凝土条放置到浇筑平台上，然后侧向放置蜂窝型工字钢(3)，再在蜂窝型工字钢(3)的腹板上放置另一侧的分体混凝土条，放入钢筋笼并校准定位，然后浇注高强钢纤维混凝土，标准养护至一定强度，形成现浇混凝土连接件(4)，然后脱模，翻转90°进行堆放。

10.根据权利要求9所述施工方法，其特征在于，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条(1)和两个预应力分体混凝土条(2)组成，在步骤2)中，两种预制分体混凝土条采用统一模具，其中非预应力分体混凝土条(1)直接浇筑高强钢纤维混凝土，然后在养护室进行蒸汽养护至一定强度并脱模；预应力分体混凝土条(2)在浇筑混凝土之前先张拉预应力筋达到控制应力，然后将模具同锚具一起送入养护室进行蒸汽养护，当混凝土强度达到设计值的75％以上时切断预应力筋(5)；在步骤3)中，将一侧的非预应力分体混凝土条(1)和预应力分体混凝土条(2)放置到浇筑平台上，然后侧向放置蜂窝型工字钢(3)，再在蜂窝型工字钢(3)的腹板上放置另一侧的非预应力分体混凝土条(1)和预应力分体混凝土条(2)。

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