CN114704024A - 新型叠合梁板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型叠合梁板及其制备方法，属于建筑结构技术领域，叠合梁板包括中间层及其上下两侧的保护层，中间层及保护层内部设有钢筋笼，中间层与上下保护层之间均设有呈起伏状的分隔板，中间层与保护层相对一侧形成相互咬合的榫卯形；钢筋笼的预应力筋及箍筋贯穿分隔板浇筑于中间层及保护层内；制备方法包括以下步骤：预制分隔板；绑扎钢筋笼；安装模板；在设计位置布置预应力钢筋，通过先张法预应力台座张拉预应力筋至设计值，固定钢筋笼；浇筑中间层及保护层。本发明通过在普通混凝土的中间层上下两侧浇筑超高性能混凝形成保护层，大大减小截面尺寸，达到减轻结构自重，增大梁的跨度，减小工程造价的目的。

Description

新型叠合梁板及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，尤其涉及一种新型叠合梁板及其制备方法。
背景技术
叠合梁板是指分两次浇捣混凝土形成的，第一次在预制场做出预制梁板，第二次在施工现场浇筑，连成整体；或指在第一次浇捣混凝土初凝之后，进行第二次浇捣成完整预制梁板，本发明属于后者。
随着社会的发展，建筑对构造的要求也越来越高，向着更大跨度的方向蓬勃发展，这要求叠合梁或叠合板满足大跨度的要求，同时需要有良好的耐久性。但目前解决大跨度的主要途径是通过采用高标号混凝土或采用钢结构，这都导致建造成本极其高昂。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型叠合梁板及其制备方法，旨在解决上述现有技术中大跨度梁板的建造成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种新型叠合梁板，包括中间层及其上下两侧的保护层，所述中间层及保护层的内部设有钢筋笼，所述中间层与上下保护层之间均设有分隔板，所述分隔板呈起伏状铺设于中间层与保护层之间，所述中间层与保护层相对的一侧形状与分隔板相匹配，形成相互咬合的榫卯形；所述钢筋笼的预应力筋及箍筋贯穿分隔板浇筑于中间层及保护层内。
优选的，所述钢筋笼包括主筋、预应力筋及箍筋，所述主筋沿着叠合梁板的长度方向纵向布置，所述主筋为多根并列、且分别设置于上下两侧的保护层内；所述预应力筋与主筋平行设置，所述箍筋包裹在主筋及预应力筋的外侧、且贯穿分隔板设置，所述箍筋为若干根、且沿着主筋的长度方向间隔设置。
优选的，所述中间层由普通混凝土浇筑而成，所述保护层由超高性能混凝土浇筑而成。
优选的，所述分隔板为压型钢板，所述压型钢板的波形包括但不仅限于梯形、矩形、正弦曲线或折线形状。
优选的，所述压型钢板的波峰间距为115、175、210或230mm，所述压型钢板的波峰高度为35或75mm；所述预应力筋贯穿设置于压型钢板的波峰高度正中。
优选的，所述预应力筋为FRP预应力筋，通过先张法张拉至预应力设计值。
优选的，所述主筋为FRP筋或者HRB400钢筋，所述中间层采用强度不低于C40的普通混凝土浇筑。
优选的，所述箍筋为直径为6-8mm的HRB400钢筋，所述箍筋的四角绑扎纵向主筋，并浇筑于上下两层保护层与中间层中。
本发明还提供上述新型叠合梁板的制备方法，包括以下步骤：
(一)预制分隔板：预先在分隔板上钻出预应力筋以及箍筋的预留孔道；
(二)绑扎钢筋笼：将预应力筋穿过对应预留孔道，并固定在先张法预应力台座上；将箍筋先通过预留孔道后，进行弯折；最后进行上下纵向主筋的绑扎；
(三)安装模板：模板与钢筋笼留出不小于30mm的保护层厚度；
(四)固定钢筋笼：在设计位置布置预应力钢筋，通过先张法预应力台座张拉预应力筋至设计值，固定好钢筋笼位置；
(五)浇筑：浇筑上下保护层的超高性能混凝土，后浇筑中间层的铺通混凝土，抹平，养护，达到设计强度75％以上，拆除模板。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在中间层的上下两侧浇筑超高性能混凝形成保护层，中间层受力较小采用普通混凝土进行浇筑，充分发挥各组分材料的受力性能，在同等受力条件下，可大大减小截面尺寸，从而达到减轻结构自重，增大梁的跨度，减小工程造价的目的，可广泛应用于桥梁预制梁、预制桥面板等大跨度受弯构件与裂缝控制要求严格的构件。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例中提供的一种新型叠合梁板的结构示意图；
图2是图1中的A-A剖视图；
图3是图1中是B-B剖视图；
图4是本发明实施例中叠合梁的等比例建模四点弯曲分析图；
图5是对比模型的等比例建模四点弯曲分析图；
图6是本发明实施例中叠合梁与对比模型的梁底跨中单元应力应变对比图；
图中：1-保护层，2-中间层，3-分隔板，4-预应力筋，5-主筋，6-箍筋。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明实施例提供的一种新型叠合梁板包括中间层2及其上下两侧的保护层1，所述中间层2及保护层1的内部设有钢筋笼，所述中间层2与上下保护层1之间均设有分隔板3，所述分隔板3呈起伏状铺设于中间层2与保护层1之间，所述中间层2与保护层1相对的一侧形状与分隔板3相匹配，形成相互咬合的榫卯形；所述钢筋笼的预应力筋4及箍筋6贯穿分隔板3浇筑于中间层2及保护层1内。浇筑时，所述中间层2由普通混凝土浇筑而成，所述保护层1由超高性能混凝土浇筑而成。
如图1-3所示，所述钢筋笼包括主筋5、预应力筋4及箍筋6，所述主筋5沿着叠合梁板的长度方向纵向布置，所述主筋5为多根并列、且分别设置于上下两侧的保护层1内；所述预应力筋4与主筋5平行设置，所述箍筋6包裹在主筋5及预应力筋4的外侧、且贯穿分隔板3设置，所述箍筋6为若干根、且沿着主筋5的长度方向间隔并列设置。该实施例为叠合梁，分隔板沿梁的纵向布置，用于充当保护层与中间层之间的分隔模板，多个纵向主筋分布于梁体的顶部和底部，多个箍筋浇筑于混凝土梁体内，通过分隔板上的预留孔道贯穿保护层及中间层，包围所有纵向钢筋、预应力筋以及分隔板，按照设计要求纵向间隔排布。
在本发明的一个具体实施例中，所述分隔板3为压型钢板，所述压型钢板的波形包括但不仅限于梯形、矩形、正弦曲线或折线形状。其中，所述压型钢板的波峰间距为115、175、210或230mm，所述压型钢板的波峰高度为35或75mm；所述预应力筋4贯穿设置于压型钢板的波峰高度正中位置。具体设计时，压型钢板可采用GB/T 12755-91中YX 35-115-690、YX35-175-700、YX 75-210-840、YX 75-230-690等型号，具体可根据叠合梁板的截面尺寸确定。
作为一种优选方案，所述预应力筋4为FRP预应力筋，通过先张法张拉至预应力设计值。预应力筋贯穿UHPC混凝土的保护层1、普通混凝土的中间层2与开口型压型钢板3，对其施加预应力，将三者紧密连接在一起，确保叠合梁的整体强度满足要求。
具体施工时，所述主筋5为FRP筋或者HRB400钢筋，所述中间层2采用强度不低于C40的普通混凝土浇筑；所述箍筋6为直径为6-8mm的HRB400钢筋，所述箍筋6的四角绑扎纵向主筋5，并浇筑于上下两层保护层1与中间层2中。
本发明还提供一种新型叠合梁板的制备方法，制备上述叠合梁板包括以下步骤：
(一)预制分隔板：预先在分隔板3上钻出预应力筋4以及箍筋6的预留孔道。预留孔道大小比设计选用的预应力筋直径略大1-2mm，其余预留孔道根据设计选用的箍筋直径及其间距预留，预留孔道大小比设计选用的箍筋直径略大1-2mm。
(二)绑扎钢筋笼：将预应力筋4穿过对应预留孔道，并固定在先张法预应力台座上；将箍筋6先通过预留孔道后，进行弯折；最后进行上下纵向主筋5的绑扎，在箍筋的四角位置绑扎纵向主筋。
(三)安装模板：模板与钢筋笼留出不小于30mm的保护层厚度；
(四)固定钢筋笼：在设计位置布置预应力钢筋4，通过先张法预应力台座张拉预应力筋至设计值，固定好钢筋笼位置。将预应力筋穿过预留孔道固定安装在先张法张拉台上，将压型钢板用钢丝绑扎在箍筋四等分点处，上下两块压型钢板的波峰与波谷相对布置。
(五)浇筑：浇筑上下保护层1的超高性能混凝土，后浇筑中间层2的铺通混凝土，抹平，养护，达到设计强度75％以上，拆除模板。
采用本发明制备的叠合梁具体结构如下：
梁截面尺寸为600mm*300mm,跨度为3000mm，上下两侧保护层UHPC混凝土浇筑高度为150mm，中间层普通C40混凝土为300mm，压型钢板采用YX75-230-690，纵向钢筋采用4Φ12，箍筋采用Φ8@120，预应力筋直径为12mm，均采用HRB400钢筋。采用有限元分析软件Abaqus对该叠合梁进行等比例建模四点弯曲分析如图4所示。
当前工程中的大跨度受弯构件作为对比模型，具体结构如下：
梁截面尺寸为600mm*300mm,跨度为3000mm，下层UHPC浇筑高度为300mm，上间层普通C40混凝土为300mm，纵向钢筋采用4Φ12，箍筋采用Φ8@120，预应力筋直径为12mm，均采用HRB400钢筋。采用有限元分析软件Abaqus对该构件进行等比例建模四点弯曲分析如图5所示。
采用本发明制备的叠合梁与对比模型的梁底跨中单元应力应变对比图，如图6所示。由此可见，本发明叠合梁可显著降低上下层混凝土的应力，从而减少了混凝土的开裂，提高梁的耐久性。
综上所述，本发明提供的叠合梁板采用在上下层受力大的部分采用UHPC混凝土，充分利用UHPC混凝土相较于普通混凝土优异抗拉强度、抗压强度以及抗开裂能力，中间层受力较小部分采用普通混凝土可以降低叠合梁造价，使得叠合梁整体具有良好的工作性能和耐久性，能够满足对于当前叠合梁低造价，大跨度的要求。压型钢板浇筑于三层混凝土之间，使得梁柱混凝土交接层为互相咬合的榫卯状，再通过贯穿于两种混凝土以及压型钢板的预应力筋，加强了接触部位的相互复合，保证了结构的整体性，同时也加强了结构的抗开裂性能，有助于减小叠合梁截面尺寸，降低自重，更好地满足工程需求。
在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (9)

1.一种新型叠合梁板，其特征在于：包括中间层及其上下两侧的保护层，所述中间层及保护层的内部设有钢筋笼，所述中间层与上下保护层之间均设有分隔板，所述分隔板呈起伏状铺设于中间层与保护层之间，所述中间层与保护层相对的一侧形状与分隔板相匹配，形成相互咬合的榫卯形；所述钢筋笼的预应力筋及箍筋贯穿分隔板浇筑于中间层及保护层内。
2.根据权利要求1所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述钢筋笼包括主筋、预应力筋及箍筋，所述主筋沿着叠合梁板的长度方向纵向布置，所述主筋为多根并列、且分别设置于上下两侧的保护层内；所述预应力筋与主筋平行设置，所述箍筋包裹在主筋及预应力筋的外侧、且贯穿分隔板设置，所述箍筋为若干根、且沿着主筋的长度方向间隔设置。
3.根据权利要求1所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述中间层由普通混凝土浇筑而成，所述保护层由超高性能混凝土浇筑而成。
4.根据权利要求1所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述分隔板为压型钢板，所述压型钢板的波形包括但不仅限于梯形、矩形、正弦曲线或折线形状。
5.根据权利要求4所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述压型钢板的波峰间距为115、175、210或230mm，所述压型钢板的波峰高度为35或75mm；所述预应力筋贯穿设置于压型钢板的波峰高度正中。
6.根据权利要求2所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述预应力筋为FRP预应力筋，通过先张法张拉至预应力设计值。
7.根据权利要求2所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述主筋为FRP筋或者HRB400钢筋，所述中间层采用强度不低于C40的普通混凝土浇筑。
8.根据权利要求7所述的新型叠合梁板，其特征在于：所述箍筋为直径为6-8mm的HRB400钢筋，所述箍筋的四角绑扎纵向主筋，并浇筑于上下两层保护层与中间层中。
9.一种新型叠合梁板的制备方法，制备如权利要求1-8任一项所述的叠合梁板，其特征在于，包括以下步骤：
(一)预制分隔板：预先在分隔板上钻出预应力筋以及箍筋的预留孔道；
(二)绑扎钢筋笼：将预应力筋穿过对应预留孔道，并固定在先张法预应力台座上；将箍筋先通过预留孔道后，进行弯折；最后进行上下纵向主筋的绑扎；
(三)安装模板：模板与钢筋笼留出不小于30mm的保护层厚度；
(四)固定钢筋笼：在设计位置布置预应力钢筋，通过先张法预应力台座张拉预应力筋至设计值，固定好钢筋笼位置；
(五)浇筑：浇筑上下保护层的超高性能混凝土，后浇筑中间层的铺通混凝土，抹平，养护，达到设计强度75％以上，拆除模板。
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