CN113802451A - 一种钢-混凝土组合节点结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种钢‑混凝土组合节点结构及施工方法，涉及桥梁工程技术领域，针对目前节点位置混凝土无法完全覆盖导致裸露位置容易渗水的问题，通过在节点部弦杆裸露位置贴附密封层，覆盖混凝土层未包覆弦杆的裸露位置，避免水分从节点位置的渗入，结合外部压合的压紧板将密封层进行压紧，减缓密封层的风蚀、老化速度，达到对裸露位置的有效防护，包括节点部、混凝土层、密封层和压紧板，节点部包括弦杆和一端对接弦杆的腹杆，混凝土层包覆于弦杆外部，密封层贴附于弦杆连接腹杆的一侧，并围绕腹杆布置，压紧板上设有配合孔，腹杆对接弦杆位置的周向与配合孔贴合，压紧板位于密封层远离混凝土层的一侧并通过连接件连接混凝土层。

Description

一种钢-混凝土组合节点结构及施工方法

技术领域

本公开涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种钢-混凝土组合节点结构及施工方法。

背景技术

混凝土桥为常见的桥梁结构，但随着跨径的增大，混凝土结构自重增大、施工架设难度加大，导致工期变长、施工费用增加；对应的减轻自重、降低施工难度是解决混凝土桥发展的主要问题。

采用钢-混凝土组合结构，能有效地减轻自重，受力性能好，目前存在多种类型的钢-混凝土组合结构的桥梁构型。但是，钢-混凝土结构的部分钢结构包覆有混凝土、部分钢结构未包覆混凝土，在其对接节点位置，由于钢结构对接导致混凝土无法完全覆盖，形成裸露位置，钢与混凝土的节点处的裸露部分容易进水，水分在钢结构与混凝土包覆层之间残留，导致埋入混凝土内的钢结构锈蚀，产生应力薄弱位置，影响钢结构与混凝土组合结构的承载力；目前在裸露位置遮盖、涂覆防水材料的方式耐久度较低，容易发生老化，无法有效进行防水，需要进行周期性养护。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种钢-混凝土组合节点结构及施工方法，通过在节点部弦杆裸露位置贴附密封层，覆盖混凝土层未包覆弦杆的裸露位置，避免水分从节点位置的渗入，结合外部压合的压紧板将密封层进行压紧，减缓密封层的风蚀、老化速度，达到对裸露位置的有效防护。

本公开的第一目的是提供一种钢-混凝土组合节点结构，采用以下技术方案：

包括节点部、混凝土层、密封层和压紧板，节点部包括弦杆和一端对接弦杆的腹杆，混凝土层包覆于弦杆外部，密封层贴附于弦杆连接腹杆的一侧，并围绕腹杆布置，压紧板上设有配合孔，腹杆对接弦杆位置的周向与配合孔贴合，压紧板位于密封层远离混凝土层的一侧并通过连接件连接混凝土层。

进一步地，所述密封层沿腹杆一端向腹杆另一端延伸，包覆于腹杆外壁，配合孔内壁贴合包覆腹杆外壁的密封层。

进一步地，所述密封层为橡胶层，一侧贴附于混凝土层和腹杆外壁，另一侧贴合压紧板和配合孔内壁。

进一步地，所述混凝土层对应安装压紧板位置预埋有多个连接件，连接件一端埋入混凝土层内，另一端穿过密封层连接压紧板。

进一步地，所述压紧板包括至少两块拼合板，拼合板端部设有适应腹杆的凹槽，压紧板安装于混凝土层后，所有对应的凹槽共同组合形成配合孔结构。

进一步地，每块拼合板上配合有至少一个连接件。

进一步地，所述节点部包括至少两根腹杆，两根腹杆端部共同对接弦杆，两根腹杆轴线呈夹角布置。

进一步地，所述腹杆连接弦杆位置为一体成型结构。

本公开的第二目的是提供一种钢-混凝土组合节点施工方法，包括以下步骤：

对节点部位置腹杆和弦杆进行一体化成型，对弦杆外部包覆混凝土层；

依据压紧板安装位置预埋连接件，对腹杆连接弦杆位置周围贴附密封层；

围绕腹杆周向布置压紧板，使压紧板上预设的配合孔从周向贴合腹杆；

通过连接件将压紧板固定并贴合于密封层。

进一步地，所述密封层覆盖弦杆连接腹杆处未包覆混凝土层的部分，以将混凝土层未覆盖的弦杆表面与外界隔离。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前节点位置混凝土无法完全覆盖导致裸露位置容易渗水的问题，通过在节点部弦杆裸露位置贴附密封层，覆盖混凝土层未包覆弦杆的裸露位置，避免水分从节点位置的渗入，结合外部压合的压紧板将密封层进行压紧，减缓密封层的风蚀、老化速度，达到对裸露位置的有效防护。

(2)在密封层覆盖弦杆裸露位置的同时，密封层沿腹杆外壁延伸，将密封层上沿至压紧板外侧，避免外部水体沿腹杆侧壁向弦杆内流动，结合配合孔内壁对腹杆侧壁上密封层的压紧，将节点部未覆盖混凝土的裸露位置有效遮挡，避免水体沿腹杆与混凝土层间隙深入导致的锈蚀问题。

(3)压紧板通过连接件连接混凝土层进行固定，将密封层压紧在混凝土层上，压紧板本体与混凝土层之间能够贴合，使得混凝土层与密封层之间形成良好的密封关系，避免水体的渗入。

(4)采用多块拼合板组合结构，围绕腹杆周围布置，端部设置凹槽拼合形成配合孔结构，对密封层进行压紧，保证配合孔与腹杆侧壁上密封层的贴合性，从而有效保证其密封性能。

(5)在节点部位置通过连接件连接压紧板，以此避免节点裸露位置进水，从而防止混凝土内的钢结构锈蚀继而影响结构受力；整体力学性能良好、施工工序简单，能够较好地解决传统钢-混凝土组合节点存在的进水问题导致的钢结构锈蚀，提高了钢-混凝土组合节点的安全性和耐久性。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中组合节点结构的示意图；

图2为本公开实施例1、2中组合节点结构的剖面示意图；

图3为本公开实施例1、2中拼合板组合形成压紧板的示意图；

图4为本公开实施例1、2中拼合板的结构示意图。

图中，1-混凝土层；2-钢弦杆；3-钢腹杆；4-密封层；5-压紧板；6-连接件。

具体实施方式

实施例1

本公开的一个典型实施例中，如图1-图4所示，给出一种钢-混凝土组合节点结构。

针对目前节点位置混凝土无法完全覆盖导致裸露位置容易渗水的问题，提供一种钢-混凝土组合节点结构，通过在节点部弦杆裸露位置贴附密封层4，覆盖混凝土层1未包覆弦杆的裸露位置，避免水分从节点位置的渗入，结合外部压合的压紧板5将密封层4进行压紧，减缓密封层4的风蚀、老化速度，达到对裸露位置的有效防护。

对于钢-混凝土组合节点结构，主要包括腹杆连接弦杆形成的节点部、混凝土层1、密封层4和压紧板5，节点部包括弦杆和一端对接弦杆的腹杆，在弦杆在其连接腹杆的位置外包覆有混凝土层1，在其连接腹杆位置形成裸露位置，通过密封层4结合压紧板5、连接件6将裸露位置进行覆盖并压紧，形成与外界的隔离，从而避免水体从裸露位置进入混凝土与弦杆之间导致的锈蚀问题。

密封层4贴附于弦杆连接腹杆的一侧，并围绕腹杆布置，压紧板5上设有配合孔，腹杆对接弦杆位置的周向与配合孔贴合，压紧板5位于密封层4远离混凝土层1的一侧并通过连接件6连接混凝土层1。

可以理解的是，在本实施例中，所述的弦杆为钢弦杆2，腹杆为钢腹杆3，腹杆和弦杆均可以选用H型钢，包覆在弦杆外的混凝土层1可采用普通混凝土、高性能混凝土或超高性能混凝土，具体可根据实际工程状况和经济效应而定。

节点部包括至少两根腹杆，两根腹杆端部共同对接弦杆，两根腹杆轴线呈夹角布置；腹杆连接弦杆位置为一体成型结构。

在其他实施方式中，可以将腹杆与弦杆焊接后对焊接位置进行过渡处理，从而保证其一体受力能力，提高其强度。

为了进一步提高裸露位置处的防水性能，密封层4沿腹杆一端向腹杆另一端延伸，包覆于腹杆外壁，配合孔内壁贴合包覆腹杆外壁的密封层4。

在密封层4覆盖弦杆裸露位置的同时，密封层4沿腹杆外壁延伸，将密封层4上沿至压紧板5外侧，阻隔水体沿腹杆侧壁向弦杆内流动，从而保持弦杆与腹杆连接裸露位置的密封性。

结合配合孔内壁对腹杆侧壁上密封层4的压紧，将节点部未覆盖混凝土的裸露位置有效遮挡，避免水体沿腹杆与混凝土层1间隙深入导致的锈蚀问题。

对于密封层4，采用橡胶材质，形成橡胶隔水密封层4，一侧贴附于混凝土层1和腹杆外壁，另一侧贴合压紧板5和配合孔内壁。

为了实现压紧板5的固定，混凝土层1对应安装压紧板5位置预埋有多个连接件6，连接件6一端埋入混凝土层1内，另一端穿过密封层4连接压紧板5。

压紧板5通过连接件6连接混凝土层1进行固定，将密封层4压紧在混凝土层1上，压紧板5本体与混凝土层1之间能够贴合，使得混凝土层1与密封层4之间形成良好的密封关系，避免水体的渗入。

压紧板5包括至少两块拼合板，比如选用三块、四块等，在本实施例中，由于节点部较为简单，因此采用两块压紧板5进行拼合；对于一些复杂的节点部结构，可以根据需求增加拼合板的数量，从而提高其适应性。

拼合板端部设有适应腹杆的凹槽，凹槽拼合后能够形成配合孔结构，压紧板5安装于混凝土层1后，所有对应的凹槽共同组合形成配合孔结构，并且，能够保证相邻拼合板之间缝隙不会影响整体密封性。

每块拼合板上配合有至少一个连接件6，保证每块拼合板都能够稳定与混凝土层1连接，采用多块拼合板组合结构，围绕腹杆周围布置，端部设置凹槽拼合形成配合孔结构，对密封层4进行压紧，保证配合孔与腹杆侧壁上密封层4的贴合性，从而有效保证其密封性能。

在本实施例中，如图1-图4所示，对于钢-混凝土组合节点结构的各个元件的选型，提供一组示例：

钢弦杆2由H型钢构成，H型钢的高度可为350mm，宽度可为350mm，腹板厚度可为12mm，翼缘厚度可为16mm，具体数值可根据实际工程状况而定。

钢腹杆3由H型钢构成，H型钢的高度可为350mm，宽度可为350mm，腹板厚度可为12mm，翼缘厚度可为16mm，具体数值可根据实际工程状况而定。

钢腹杆3由H型钢构成，H型钢的高度可为350mm，宽度可为350mm，腹板厚度可为12mm，翼缘厚度可为16mm，具体数值可根据实际工程状况而定。

所述拼合板采用不锈钢板，所述与混凝土层1相连接的不锈钢板宽度可为550mm，厚度可为8mm，具体数值可根据实际工程状况而定。

所述连接件6采用不锈钢螺栓，根据钻孔和连接强度需求进行选型。

橡胶隔水密封层4加设在不锈钢板与混凝土板间，橡胶层宽度可为550mm，厚度可为10mm，具体数值可根据实际工程状况而定。

在节点部位置通过连接件6连接压紧板5，以此避免节点裸露位置进水，从而防止混凝土内的钢结构锈蚀继而影响结构受力；整体力学性能良好、施工工序简单，能够较好地解决传统钢-混凝土组合节点存在的进水问题导致的钢结构锈蚀，提高了钢-混凝土组合节点的安全性和耐久性。

实施例2

本公开的另一个实施例中，如图1-图4所示，给出一种钢-混凝土组合节点施工方法。

包括以下步骤：

对节点部位置腹杆和弦杆进行一体化成型，对弦杆外部包覆混凝土层；

依据压紧板安装位置预埋连接件，对腹杆连接弦杆位置周围贴附密封层；密封层覆盖弦杆连接腹杆处未包覆混凝土层的部分，以将混凝土层未覆盖的弦杆表面与外界隔离；

围绕腹杆周向布置压紧板，使压紧板上预设的配合孔从周向贴合腹杆；

通过连接件将压紧板固定并贴合于密封层。

结合图1-图4，以钢腹杆焊接在钢弦杆上形成节点部为例，对其施工方法进行详细介绍。

具体包括以下步骤：

(1)在工厂按设计尺寸对钢腹杆3和钢弦杆2进行加工，加工完成后再按要求将钢腹杆3和钢弦杆2进行焊接，形成钢骨架；

(2)待节点钢骨架完成之后，绑扎混凝土层1的钢筋并进行模板的安装，将钢筋放入模板内即可进行混凝土层1的浇筑工作；

(3)在进行混凝土层1浇筑的同时，将连接件6按要求预埋到组合节点相应位置处；

(4)待混凝土强度达到一定程度时，在组合节点处加设橡胶隔水密封层4，完成后同样在该位置铺设压紧板5，压紧板5和橡胶隔水密封层4通过预埋的连接件6与混凝土层1进行连接，通过连接件6的预紧力作用及橡胶隔水密封层4柔性变形能力，将压紧板5紧密贴合在组合节点外侧，防止水进入到组合节点内部，从而达到防腐蚀作用。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，包括节点部、混凝土层、密封层和压紧板，节点部包括弦杆和一端对接弦杆的腹杆，混凝土层包覆于弦杆外部，密封层贴附于弦杆连接腹杆的一侧，并围绕腹杆布置，压紧板上设有配合孔，腹杆对接弦杆位置的周向与配合孔贴合，压紧板位于密封层远离混凝土层的一侧并通过连接件连接混凝土层。

2.如权利要求1所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述密封层沿腹杆一端向腹杆另一端延伸，包覆于腹杆外壁，配合孔内壁贴合包覆腹杆外壁的密封层。

3.如权利要求2所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述密封层为橡胶层，一侧贴附于混凝土层和腹杆外壁，另一侧贴合压紧板和配合孔内壁。

4.如权利要求1所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述混凝土层对应安装压紧板位置预埋有多个连接件，连接件一端埋入混凝土层内，另一端穿过密封层连接压紧板。

5.如权利要求1所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述压紧板包括至少两块拼合板，拼合板端部设有适应腹杆的凹槽，压紧板安装于混凝土层后，所有对应的凹槽共同组合形成配合孔结构。

6.如权利要求5所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，每块拼合板上配合有至少一个连接件。

7.如权利要求1所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述节点部包括至少两根腹杆，两根腹杆端部共同对接弦杆，两根腹杆轴线呈夹角布置。

8.如权利要求7所述的钢-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述腹杆连接弦杆位置为一体成型结构。

9.一种钢-混凝土组合节点施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

对节点部位置腹杆和弦杆进行一体化成型，对弦杆外部包覆混凝土层；

依据压紧板安装位置预埋连接件，对腹杆连接弦杆位置周围贴附密封层；

围绕腹杆周向布置压紧板，使压紧板上预设的配合孔从周向贴合腹杆；

通过连接件将压紧板固定并贴合于密封层。

10.如权利要求9所述的钢-混凝土组合节点施工方法，其特征在于，所述密封层覆盖弦杆连接腹杆处未包覆混凝土层的部分，以将混凝土层未覆盖的弦杆表面与外界隔离。

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