CN114562070B - 一种预应力混凝土梁抗承载力结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种预应力混凝土梁抗承载力结构，应用在混凝土梁的领域，其包括混凝土梁本体，混凝土梁本体包括钢筋机构和包覆在钢筋机构上的混凝土层，钢筋机构包括钢筋笼和至少一组加强组件，加强组件的一端固定在钢筋笼的顶部，加强组件的另一端固定在钢筋笼的底部。本申请具有提升预应力混凝土梁抗承载能力的效果。

Description

一种预应力混凝土梁抗承载力结构

技术领域

本申请涉及混凝土梁的技术领域，尤其是涉及一种预应力混凝土梁抗承载力结构。

背景技术

预应力混凝土梁是对梁预先施加使其在梁中产生负弯矩的力，以部分抵消梁在使用中的正弯矩的一种混凝土构件，将钢筋或高强钢绞线沿受弯拉方向预先进行张拉，并且张拉后钢筋是锚固在混凝土上，这样就沿结构受弯拉的方向对混凝土施加了预压应力。

相关技术中，预应力混凝土梁采用尺寸相同的若干箍筋与纵筋组成钢筋笼，将预应力筋穿设在钢筋笼中，而后在钢筋笼上浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度的一定百分比以上，再张拉预应力筋以完成的制备，其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力。

针对上述相关技术，发明人发现预应力混凝土梁因两端均搭接固定在支撑柱上，预应力混凝土梁的中部承受压力较两端更大，构成预应力混凝土梁的若干箍筋尺寸相同，且预应力筋沿预应力混凝土梁的长度方向设置，这使得预应力混凝土梁的中部易在荷载下产生弯曲导致整体失效。

发明内容

为了改善预应力混凝土梁中部承载力不足的问题，本申请提供一种预应力混凝土梁抗承载力结构。

本申请提供的一种预应力混凝土梁抗承载力结构采用如下的技术方案：

一种预应力混凝土梁抗承载力结构，包括混凝土梁本体，混凝土梁包括钢筋机构和包覆在钢筋机构上的混凝土层，所述钢筋机构包括钢筋笼和至少一组加强组件，所述加强组件的一端固定在所述钢筋笼的顶部，所述加强组件的另一端固定在所述钢筋笼的底部。

通过采用上述技术方案，在钢筋笼内设有至少一组加强组件，且加强组件的连接在钢筋笼的顶部与底部之间，而后由混凝土层包覆钢筋机构形成混凝土梁本体。加强组件在钢筋笼的顶部与底部之间形成张拉，即加强组件预先被施加了应力，当混凝土梁本体上荷载较大时，加强组件上所预加的应力可对荷载导致的拉力进行抵消，配合混凝土梁本体中的预应力筋一同对荷载导致的拉应力进行抵消或消除，从而增强混凝土梁本体的抗承载力，以降低混凝土梁本体的中部易在荷载下产生弯曲导致混凝土梁本体整体失效的可能性，有助于应对混凝土梁本体上荷载变化较为剧烈的情况。

可选的，所述加强组件的一端固定在所述钢筋笼的顶部且置于所述钢筋笼的中部，所述加强组件的另一端呈放射状固定在所述钢筋笼的底部且沿所述钢筋笼的长度方向均布于所述钢筋笼的底部。

通过采用上述技术方案，加强组件以一端为集中固定点，加强组件的另一端呈放射状并延伸至钢筋笼的一面上，加强组件呈放射状的一端均匀地固定在钢筋笼的一面上，可对钢筋笼施加均匀且持续的拉力，加强组件的集中固定点的一端则对钢筋笼的中部施加持续的拉力，这样可通过对钢筋笼施加拉力提升混凝土梁本体的荷载上限，以减少混凝土梁本体产生损坏的情况。

可选的，所述加强组件为多组时，所述加强组件沿所述钢筋笼的长度方向均布在所述钢筋笼内。

通过采用上述技术方案，每一组加强组件可对局部的钢筋笼施加拉力，以提升局部混凝土梁本体的抗承载能力，这使得多组加强组件共同对混凝土梁本体整体所受荷载进行一定程度的抵消。一方面，多组加强组件对钢筋笼整体施加均匀的拉力，且相较一组加强组件，多组加强组件对钢筋笼整体施加的拉力也越强，对混凝土梁本体的抗承载力的提升也越大；另一方面，当局部荷载超过某一组加强组件的承受范围导致一组加强组件失效时，其余多组加强组件仍可持续工作为混凝土梁本体施加拉力，这可减少加强组件失效导致混凝土梁本体失效的情况。

可选的，所述加强组件包括固定部和若干连接部，所述固定部设于在所述钢筋笼上，所述连接部均固定在所述固定部上，所述连接部远离所述固定部的一端均布在所述钢筋笼远离所述固定部的一面上。

通过采用上述技术方案，连接部的一端通过固定部固定在钢筋笼上，这使得连接部的拉力及混凝土梁本体所受荷载均传达至固定部，以取代直接由钢筋笼承受的手段，这有助于对钢筋笼以及混凝土梁本体形成保护，减少连接部产生断裂导致混凝土梁本体产生损坏而失效的情况。

可选的，所述固定部包括固定块，所述固定块靠近所述钢筋笼的端面上连接有若干箍筋，所述箍筋连接在所述钢筋笼上。

通过采用上述技术方案，箍筋套设在钢筋笼上，固定块则由箍筋设置在钢筋笼上，从而方便对固定块的沿钢筋笼宽度方向上的位置进行调整，便于施工。

可选的，所述固定块背向所述箍筋的一面上开设有燕尾槽，所述燕尾槽沿所述钢筋笼的长度方向贯穿所述固定块，所述连接部与所述固定块连接的一端固定有与所述燕尾槽相对应的燕尾块，所述燕尾块卡嵌在所述燕尾槽内。

通过采用上述技术方案，将燕尾块嵌入燕尾槽内，即可通过连接部对钢筋笼施加拉力，且燕尾块卡嵌在燕尾槽内可较为稳固地进行固定，燕尾块与燕尾槽可使连接部与固定块进行高强度的接合，使得燕尾块在连接部受力时不易脱离固定块，且相较于焊接等固定形式，当连接部受力较大时燕尾块也可脱出燕尾槽，以减少对固定块或混凝土梁本体造成损坏的情况。

可选的，所述钢筋笼远离所述固定部的一面沿自身长度方向固定有与所述加强组件对应的固定板，所述连接部通过连接组件与所述固定板连接。

通过采用上述技术方案，连接部通过连接组件均匀地连接在固定板上，以取代连接部远离固定部的一端直接固定在钢筋笼上的连接方式，当连接部对钢筋笼的拉力过大时，固定板与连接部的连接解除，从而减少钢筋笼受连接部拉力而变形的情况。

可选的，所述连接组件包括连接榫头，所述连接榫头固定在所述连接部远离所述固定部的一端，所述固定板上开设有与所述连接榫头对应的榫槽，所述连接榫头通过紧固螺栓固定在所述榫槽内。

通过采用上述技术方案，连接部的两端均为自由端，且连接部远离燕尾块的一端固定有连接榫头，这使得连接榫头固定至榫槽内后，将燕尾块嵌入燕尾槽内，这使得连接部的设置具有便捷性。且连接部的一端通过燕尾块可拆卸的固定在固定块上，连接部的另一端通过连接榫头可拆卸的固定在固定板上，一方面，相较于直接固定在钢筋笼上，这样可对钢筋笼及混凝土梁本体形成保护，以减少混凝土梁本体受到破坏而失效的情况；另一方面，燕尾块与连接榫头均可脱出以解除固定，有利于减少由连接部传达至固定块及固定板的张拉应力过大导致连接部、固定块及固定板损坏的情况。

可选的，所述榫槽的槽底开设有若干贯穿所述固定板的通孔，所述连接榫头远离所述连接部的一端开设有若干与所述紧固螺栓对应的螺栓孔，所述紧固螺栓依次穿过所述通孔与所述螺栓孔固定在所述螺栓孔内。

通过采用上述技术方案，将紧固螺栓穿过通孔嵌入螺栓孔内并旋紧，即可将紧固螺栓固定在螺栓孔内，从而使得连接榫头稳固地固定在榫槽内，进而对连接部进行张拉及固定，降低混凝土梁本体受到损坏而失效的可能性。

可选的，相邻所述连接榫头之间连接有顶推弹簧。

通过采用上述技术方案，顶推弹簧在相邻的连接榫头之间提供顶推力，因若干连接部远离固定部的一端呈放射状均布在固定板上，因连接部与固定板之间存在角度，连接榫头与榫槽的槽壁之间易产生磨损而导致连接榫头易脱出榫槽，顶推弹簧设置在相邻的连接榫头之间进行顶推，可降低连接榫头脱出榫槽的可能性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、在钢筋笼内设置至少一组加强组件，将加强组件的两端分别连接在钢筋笼的顶部与底部时，加强组件受到张拉从而对钢筋笼施加持续的拉力，当混凝土梁本体受荷载时，加强组件的拉力对混凝土梁本体所受荷载进行抵消，有助于提升混凝土梁本体的抗承载力的能力；

2、单独的加强组件可独自对混凝土梁本体的抗承载能力进行提升，若干加强组件在钢筋笼内可分别对混凝土梁本体局部的抗承载能力进行提升，且若干加强组件均布在钢筋笼内，从而增强混凝土梁本体整体的抗承载能力；

3、连接部的一端通过燕尾块可拆卸的固定在固定块上，连接部的另一端则通过连接榫头可拆卸的固定在固定板上，以取代将连接部通过焊接等手段直接固定在钢筋笼上的连接结构，对钢筋笼及混凝土梁本体进行保护，且当混凝土梁本体所受荷载过大时燕尾块可脱出燕尾槽，连接榫头可脱出榫槽，这使得连接部在受到较大荷载时可解除与钢筋笼之间的固定，从而减少钢筋笼受力弯折导致混凝土梁本体失效的情况。

附图说明

图1是本申请实施例中混凝土梁本体的示意图。

图2是本申请实施例一中钢筋结构的示意图。

图3是本申请实施例一中加强组件的示意图。

图4是本申请实施例一中加强组件的爆炸图。

图5是本申请实施例二中钢筋结构的示意图。

图6是本申请实施例二中加强结构的示意图。

图7是本申请实施例二中加强结构的爆炸图。

附图标记：1、混凝土梁本体；2、钢筋机构；21、钢筋笼；211、矩形筋；212、纵筋；22、加强组件；3、混凝土层；4、固定部；41、固定块；411、燕尾槽；42、箍筋；5、连接部；6、燕尾块；7、固定板；71、榫槽；72、通孔；8、连接组件；81、连接榫头；811、螺栓孔；812、卡嵌槽；82、紧固螺栓；9、顶推弹簧；10、卡嵌块；11、预应力筋。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种预应力混凝土梁抗承载力结构。参照图1，一种预应力混凝土梁抗承载力结构包括混凝土梁本体1，混凝土梁本体1则由钢筋机构2和包覆在钢筋机构2上的混凝土层3组成。参照图2，钢筋机构2包括钢筋笼21和至少一组设置在钢筋笼21内的加强组件22。

参照图3和图4，加强组件22由固定部4和若干的连接部5组成，连接部5可以是钢筋，以钢筋为例对本申请实施例进行说明。其中固定部4固定在钢筋笼21的顶部或底部，若干连接部5的一端均固定在固定部4上，若干连接部5的另一端则以固定部4为基点呈放射状朝远离固定部4的方向延伸，且沿钢筋笼21的长度方向均匀地固定在钢筋笼21上。

固定时需先对连接部5进行张拉，这使得连接部5固定在钢筋笼21内时连接部5上已存在预加的应力。且连接部5具有若干件，若干连接部5的一端分散并均匀的固定在钢筋笼21上，若干连接部5的另一端则集中的固定在固定部4上，这使得固定部4受若干连接部5传达的拉力较为集中，从而使得固定部4处的混凝土梁本体1受力更大。当混凝土梁本体1在受到荷载时，连接部5对混凝土梁本体1所受荷载进行一定程度的抵消，从而对混凝土梁本体1的抗承载能力进行提升，以减少混凝土梁本体1中部受荷载易产生损坏导致混凝土梁本体1失效的情况。

参照图5和图6，钢筋笼21由若干平行设置的矩形筋211和若干垂直穿设在箍筋42内的纵筋212组成。参照图5和图6，固定部4包括固定块41和若干箍筋42，若干箍筋42均匀的固定在固定块41的一个端面上，箍筋42套设在钢筋笼21的矩形筋211上，即固定块41通过箍筋42设置在钢筋笼21上，这使得固定块41可通过箍筋42在矩形筋211上沿钢筋笼21的宽度方向移动而改变位置，从而方便进行施工。

参照图4和图7，固定块41背向箍筋42的一面上开设有燕尾槽411，燕尾槽411与纵筋212相并沿水平方向贯穿固定块41，且燕尾槽411横截面的面积由靠近箍筋42的方向朝远离箍筋42的方向减小。连接部5与固定块41连接的一端一体成型有与燕尾槽411相对应的燕尾块6，若干燕尾块6依次由燕尾槽411两端的开口处嵌入燕尾槽411内，即若干连接部5通过燕尾块6与燕尾槽411可拆卸的固定在固定块41上，而后对燕尾槽411两端的开口进行封堵。钢筋笼21远离固定部4的一面上固定有固定板7，固定板7沿钢筋笼21的长度方向固定在矩形筋211上，且固定板7与纵筋212相平行。连接部5远离固定部4的一端通过连接组件8固定在固定板7上。连接部5的一端固定在固定块41上，连接部5的另一端的固定在固定板7上，即连接部5通过对固定块41及固定板7进行张拉以取代连接部5直接连接在钢筋笼21上对混凝土梁本体1施加拉力，这样使得当混凝土梁本体1荷载超过连接部5所承受范围时，连接部5与固定块41、固定板7的连接处产生损坏，可对钢筋笼21及混凝土梁本体1进行保护。且连接部5具有多个，一个连接部5失效时其余连接部5可正常工作，这有助于增长加强组件22的使用寿命。

参照图4和图7，连接组件8包括连接榫头81，连接榫头81固定在连接部5远离燕尾块6的一端上，固定板7朝向固定块41的一面上开设有若干与连接榫头81相对应的榫槽71，若干榫槽71沿固定板7的长度方向交错设置，连接榫头81则通过紧固螺栓82可拆卸的固定在榫槽71内。这样使得若干连接部5沿钢筋笼21的长度方向分布在钢筋笼21的中轴线两侧，从而使得连接部5不会与穿设在钢筋笼21中的预应力筋11产生干涉，进而对连接部5及预应力筋11形成保护。且连接榫头81依次固定在预设的榫槽71内，在施工时省略了测量及开槽的步骤，可提升施工的效率。具体的，连接榫头81远离连接部5的端面上开设有若干与紧固螺栓82相对应的螺栓孔811，榫槽71的槽底则开设有若干与螺栓孔811相对应的通孔72，通孔72的轴线与连接榫头81的端面相垂直，且通孔72沿竖直方向贯穿固定板7。

参照图4和图7，施工时，先张拉连接部5并将连接榫头81嵌入榫槽71内，而后将紧固螺栓82穿过通孔72嵌入螺栓孔811内，随后旋紧紧固螺栓82，从而完成固定。当连接部5固定在钢筋笼21内时，连接部5的一端通过燕尾块6固定在固定块41上，连接部5的另一端则通过连接榫头81固定在固定板7上，且连接部5与固定块41、固定板7均为可拆卸连接，这使得当混凝土梁本体1传达至连接部5的应力超过连接部5的承受范围时，燕尾块6可脱出燕尾槽411，同时连接榫头81可脱出榫槽71，从而解除连接部5与固定块41或固定板7的连接，相较于焊接等直接固定形式，这可减少固定块41或固定板7对连接部5所传达的荷载完全吸收从而对钢筋笼21及混凝土梁本体1产生损坏的情况，以减少连接部5失效导致混凝土梁本体1损坏而失效的情况。

参照图6和图7，因若干连接部5远离固定部4的一端呈放射状均布在固定板7上，连接部5与固定板7之间存在一定角度，这会使连接榫头81与榫槽71的槽壁之间产生磨损，导致连接榫头81易脱出榫槽71。为减少连接榫头81易脱出榫槽71的情况，在相邻的连接榫头81之间设置顶推弹簧9，具体的，顶推弹簧9的两端均固定有卡嵌块10，连接榫头81置于榫槽71外的侧壁上则开设有与卡嵌块10相对应的卡嵌槽812。将连接榫头81依次嵌入对应的榫槽71内后，按压顶推弹簧9使顶推弹簧9压缩，并将顶推弹簧9两端的卡嵌块10分别嵌入对应的卡嵌槽812内，此时顶推弹簧9抵紧相邻的两个连接榫头81之间，并对相邻的两个连接榫头81施加持续的顶推力，从而对连接榫头81及榫槽71进行保护，进而增长加强组件22的使用寿命。

本申请实施例中钢筋笼21内的加强组件22可只具有一组，也可具有多组。当加强组件22只有一组时，如图2所示，固定部4设置在钢筋笼21的底部，且固定部4位于钢筋笼21长度方向的中部，固定板7则设置在钢筋笼21的顶部，若干连接部5远离固定部4的一端以固定部4为基点呈放射状延伸并沿钢筋笼21的长度方向分散且均匀地固定在固定板7上。因若干连接部5集中的固定在固定块41上，这使得钢筋笼21上固定部4处的局部区域受到的拉力更为集中，从而对混凝土梁本体1易产生弯曲的中部施加拉力，以对混凝土梁本体1所受荷载进行一定程度的抵消，从而提升混凝土梁本体1的抗承载能力。

多组加强组件22可互相平行的均布在钢筋笼21内，也可如图5所示布设在钢筋笼21内。参照图5，多组加强组件22可分为两类，将两类加强组件22命名为第一加强组件和第二加强组件，若干第一加强组件的固定部4设置在钢筋笼21的底部，第一加强组件的固定板7则设置在钢筋笼21的顶部，若干第一加强组件沿钢筋笼21的长度方向均匀设置且相邻的第一加强组件之间具有间距；若干第二加强组件的固定部4则设置在钢筋笼21的底部，且第二加强组件的固定部4置于相邻的第一加强组件的固定板7之间，若干第二加强组件的固定板7则设置在钢筋笼21的顶部，且第二加强组件的固定板7置于相邻的第一加强组件的固定部4之间，若干第二加强组件沿钢筋笼21的长度方向均匀设置且相邻的第二加强组件之间具有间距。即第一加强组件和第二加强组件沿钢筋笼21的长度方向间隔设置，且相邻的第一加强组件和第二加强组件为中心对称设置。这使得多组加强组件22对钢筋笼21的不同易弯折的局部区域进行抗承载能力的提升，进而使得多组加强组件22对混凝土梁本体1的整体抗承载能力进行较大提升，有助于减少混凝土梁本体1受荷载导致的应力易弯曲的情况。

本申请实施例一种预应力混凝土梁抗承载力结构的实施原理为：先编制钢筋笼21。当加强组件22只有一组时，将固定板7固定在钢筋笼21的顶部，而后将若干连接榫头81依次嵌入对应的榫槽71内，并将紧固螺栓82穿过通孔72置于螺栓孔811内，随后旋紧紧固螺栓82，再将顶推弹簧9连接相邻的连接榫头81之间，通过箍筋42将固定块41固定在钢筋笼21底部的中部位置，而后张拉连接部5并将若干连接部5上的燕尾块6嵌入燕尾槽411内，最后对钢筋机构2浇筑混凝土层3以完成施工。

当加强组件22具有多组时，先将固定块41与固定板7沿钢筋笼21的长度方向间隔且均匀地固定在钢筋笼21的顶部及底部，而后将若干加强组件22间隔且均匀地固定对应的固定块41与固定板7上，并使得相邻的加强组件22为中心对称设置，最后对钢筋机构2浇筑混凝土层3以完成施工。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种预应力混凝土梁抗承载力结构，包括混凝土梁本体(1)，混凝土梁本体(1)包括钢筋机构(2)和包覆在钢筋机构(2)上的混凝土层(3)，其特征在于：所述钢筋机构(2)包括钢筋笼(21)和至少一组加强组件(22)，所述加强组件(22)的一端固定在所述钢筋笼(21)的顶部，所述加强组件(22)的另一端固定在所述钢筋笼(21)的底部；

所述加强组件(22)包括固定部(4)和若干连接部(5)，所述固定部(4)设于所述钢筋笼(21)上，所述连接部(5)均固定在所述固定部(4)上，所述连接部(5)远离所述固定部(4)的一端均布在所述钢筋笼(21)远离所述固定部(4)的一面上；

所述固定部(4)包括固定块(41)，所述固定块(41)靠近所述钢筋笼(21)的端面上连接有若干箍筋(42)，所述箍筋(42)连接在所述钢筋笼(21)上；

所述固定块(41)背向所述箍筋(42)的一面上开设有燕尾槽(411)，所述燕尾槽(411)沿所述钢筋笼(21)的长度方向贯穿所述固定块(41)，所述连接部(5)与所述固定块(41)连接的一端固定有与所述燕尾槽(411)相对应的燕尾块(6)，所述燕尾块(6)卡嵌在所述燕尾槽(411)内；所述加强组件(22)的一端固定在所述钢筋笼(21)的顶部且置于所述钢筋笼(21)的中部，所述加强组件(22)的另一端呈放射状固定在所述钢筋笼(21)的底部且沿所述钢筋笼(21)的长度方向均布于所述钢筋笼(21)的底部；

所述加强组件(22)为多组时，所述加强组件(22)沿所述钢筋笼(21)的长度方向均布在所述钢筋笼(21)内；

所述钢筋笼(21)远离所述固定部(4)的一面沿自身长度方向固定有与所述加强组件(22)对应的固定板(7)，所述连接部(5)通过连接组件(8)与所述固定板(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土梁抗承载力结构，其特征在于：所述连接组件(8)包括连接榫头(81)，所述连接榫头(81)固定在所述连接部(5)远离所述固定部(4)的一端，所述固定板(7)上开设有与所述连接榫头(81)对应的榫槽(71)，所述连接榫头(81)通过紧固螺栓(82)固定在所述榫槽(71)内。

3.根据权利要求2所述的一种预应力混凝土梁抗承载力结构，其特征在于：所述榫槽(71)的槽底开设有若干贯穿所述固定板(7)的通孔(72)，所述连接榫头(81)远离所述连接部(5)的一端开设有若干与所述紧固螺栓(82)对应的螺栓孔(811)，所述紧固螺栓(82)依次穿过所述通孔(72)与所述螺栓孔(811)固定在所述螺栓孔(811)内。

4.根据权利要求3所述的一种预应力混凝土梁抗承载力结构，其特征在于：相邻所述连接榫头(81)之间连接有顶推弹簧(9)。