CN116220277B - 钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构及施工工艺，属于建筑工程技术领域，其包括钢管束混凝土下空式预拱梯度梁、空心钢管束柱和用于梁柱连接的连接构件，连接构件包括由上到下依次设置的上牛腿、多块锚固腹板和下牛腿；上牛腿、多块锚固腹板和下牛腿的第一端均固定于钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的待连接端，上牛腿、多块锚固腹板和下牛腿的第二端均插入空心钢管束柱的待连接端内，并通过高强度对拉螺栓进行安装固定。本发明钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构构造简单，受力合理，工业化程度高，采用预制构件的形式可以提高施工速度和建造质量，同时结构性能更加良好，防火性能好。

Description

钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构及施工工艺

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构及施工工艺。

背景技术

钢管束组合结构可采用工业化生产方式加工，是一种理想的装配式建筑结构形式。

目前，钢管束混凝土组合结构主要应用于剪力墙结构体系，但这种结构还存在一定的局限性，如：墙体上开洞不方便，门窗布置受限，以及剪力墙用钢量大且建造成本高，因此采用纯钢管束组合剪力墙结构的优势不明显，不利于钢管束组合结构在多高层建筑中及低地震烈度区域的推广应用。壁式框架由壁柱和连梁共同构成了一个承力体系，其具有建筑空间活动性好、适用建筑类型广，以及抗震性能较好的优点，更适用于多高层建筑中。钢管束混凝土壁式框架结构体系可充分发挥钢管束结构建筑模块化、标准化、工厂化、装配化的特征，全程可由机器人操作，而且建筑美观利于结构抗震。

节点作为装配式结构的重要构件，钢管束混凝土梁柱连接节点的连接区应能承受轴力、剪力和弯矩，以保证强度和变形的连续性。现有的钢管束组合结构的节点连接形式包括侧板式连接节点、端板型节点和肋板型节点，其连接处均为钢材与钢材之间的焊缝连接，这就对焊缝的强度提出一定的要求，但是在现场施工并不能保证焊缝质量。

因此，亟需研发一种能够减少现场焊接且结构连接可靠、施工简单的节点构造及施工工艺。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，包括：钢管束混凝土下空式预拱梯度梁、空心钢管束柱和用于梁柱连接的连接构件，所述连接构件包括由上到下依次设置的上牛腿、多块锚固腹板和下牛腿；所述上牛腿、多块所述锚固腹板和所述下牛腿的第一端均固定于钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的待连接端，所述上牛腿、多块所述锚固腹板和所述下牛腿的第二端均插入空心钢管束柱的待连接端内，并通过高强度对拉螺栓进行安装固定。

进一步地，所述钢管束混凝土下空式预拱梯度梁由多榀空心格构式钢管束、各榀空心格构式钢管束端部的挡板及浇筑空心格构式钢管束内部的混凝土组成，每两榀所述空心格构式钢管束之间均固定连接，形成一字型结构。

进一步地，所述上牛腿、所述下牛腿均设置有三个竖向肋、牛腿端板、牛腿翼缘和三角肋，三个竖向肋固定连接于所述牛腿端板的一侧，所述牛腿翼缘、所述三角肋均位于所述牛腿端板的另一侧，三个竖向肋包括两侧竖向肋及牛腿中间竖向肋，所述牛腿端板与所述牛腿翼缘通过所述三角肋固定连接；所述下牛腿与所述上牛腿的结构相同，仅所述下牛腿中间竖向肋向上延伸至底层空心钢构件内，而所述上牛腿中间竖向肋与两侧竖向肋相同；所述上牛腿两侧竖向肋、所述下牛腿两侧竖向肋的水平距离与空心格构式钢管束宽度相匹配；所述牛腿翼缘、牛腿端板和牛腿竖向肋板尾部均设螺栓孔，用于与下空式预拱梯度梁和空心钢管束柱高强度对拉螺栓连接。

进一步地，多榀空心格构式钢管束包括顶层钢构件、底层钢构件以及位于所述顶层钢构件和底层钢构件之间的多榀中间层钢构件，所述顶层钢构件、底层钢构件和中间层钢构件均为U型薄壁钢，所述顶层钢构件的底板与所述中间层钢构件的底板均设置有多个通孔，并沿长度方向间隔设置；各层钢构件端部的挡板和底层钢构件底板端部中间处开设有第一凹槽，所述第一凹槽的槽尺寸与所述锚固腹板、所述下牛腿中间竖向肋的尺寸相匹配。

进一步地，所述顶层钢构件的两侧钢板内壁和所述中间层钢构件的两侧钢板内壁上均布焊接抗剪栓钉。

进一步地，所述顶层钢构件、所述底层钢构件和多榀所述中间层钢构件端部均预留有上下贯通的螺栓孔，以通过插入所述螺栓孔的第一高强度对拉螺栓进行钢管束混凝土下空式预拱梯度梁与所述上牛腿、所述下牛腿的高强度对拉。

进一步地，所述底层钢构件为空心非浇筑混凝土层，内部仅填充玻璃棉并在与所述中间层钢构件之间衔接的界面处铺设薄膜隔层，多榀所述中间层钢构件内均浇筑纤维混凝土，所述顶层钢构件内浇筑普通混凝土。

进一步地，所述空心钢管束柱的待连接钢构件上设置有第二凹槽，所述第二凹槽的槽尺寸与锚固腹板、上牛腿中间竖向肋及下牛腿中间竖向肋尺寸相匹配；所述空心钢管束柱在第二凹槽两侧设置有螺栓孔，用于与所述上牛腿、所述下牛腿通过第二高强度对拉螺栓连接；所述空心钢管束柱在柱侧面设置有贯通的螺栓孔，用于与所述上牛腿、所述下牛腿和多块锚固腹板通过第三高强度对拉螺栓连接。

进一步地，多块所述锚固腹板插入空心钢管束柱的端部设有螺栓孔，用于与空心钢管束柱通过第三高强度对拉螺栓连接。

一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁连接结构的施工工艺，采用上述任一项所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁，所述施工工艺包括以下步骤：

S1、顶层钢构件和中间层钢构件两侧钢板内均布焊接抗剪栓钉；各层钢构件端部均预留上下贯通的螺栓孔，在底层钢构件内部填充玻璃棉并在上界面处铺设薄膜隔离层后，将各层钢构件依次焊接为水平的空心格构式钢管束；

S2、在水平的空心格构式钢管束端部焊接挡板，各层钢构件的挡板和底层钢构件底板端部中间位置开设有第一凹槽，第一凹槽的槽尺寸与多块锚固腹板、下牛腿中间竖向肋尺寸相匹配；

S3、顶层钢构件、中间层钢构件的第一凹槽处均插入并焊接固定锚固腹板，锚固腹板的第一端埋于水平的空心格构式钢管束内一定长度，第二端伸出梁外并在端部预留螺栓孔；

S4、在水平的空心格构式钢管束端部预留的安装孔中插入第一高强度对拉螺栓，定位准确并伸出一定长度暂时拧紧螺母固定；

S5、在水平的空心格构式钢管束的下部中间处放置弧形垫块，并对其两端施加压力形成向上的预拱或在水平的空心格构式钢管束下部两边放置弧形垫块，并对其中间施加压力形成向下的预拱；

S6、在中间层钢构件内浇筑纤维混凝土，在顶层钢构件内浇筑普通混凝土；

S7、混凝土浇筑完成待达到一定强度后，将组合梁平放，待其恢复至水平状态后，形成钢管束混凝土下空式预拱梯度梁；

S8、拆除钢管束混凝土下空式预拱梯度梁端部的第一高强度对拉螺栓伸出段的螺母，将下牛腿中间竖向肋插入钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预留的第一凹槽，上牛腿、下牛腿翼缘穿过钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预埋的第一高强度对拉螺栓，将上牛腿、下牛腿翼缘处对应的螺栓螺母拧紧；

S9、空心钢管束柱预留第二凹槽，第二凹槽的槽尺寸与牛腿中间竖向肋和锚固腹板的尺寸相匹配，并在第二凹槽两侧和空心钢管束柱侧面设置螺栓孔；

S10、将与牛腿连接完成后的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁吊起，并将牛腿的中间竖向肋以及挡板处伸出的多块锚固腹板插入空心钢管束柱的第二凹槽中；

S11、将牛腿通过第二高强度对拉螺栓连接于空心钢管束柱上，引入第三高强度对拉螺栓贯穿空心钢管束柱、多块锚固腹板和牛腿竖向肋预留的对应安装孔；

S12、浇筑空心钢管束柱，待混凝土凝固后拧紧第二高强度对拉螺栓、第三高强度对拉螺栓的螺母，完成施工。

有益效果：

本发明的有益效果如下：

1、钢管束混凝土下空式预拱梯度梁顶层钢构件内部浇筑了普通混凝土、中间钢构件内部浇筑了纤维混凝土，底层钢构件为非浇筑混凝土层，其材料特性在每一层均有变换，形成了功能梯度，从而充分发挥钢材抗拉性能好和混凝土抗压性能好的特点，既节省混凝土材料又能降低梁自重，且受力合理，工业化程度高，采用预制构件的形式可以提高施工速度和建造质量，使结构性能更加良好，同时还有利于环保，降低现场施工的噪音，防火性能好。

2、顶层钢构件和中间层钢构件内侧焊接抗剪栓钉，能够有效地提高钢构件与混凝土之间的粘结力，使得空心格构式钢管束与内部混凝土形成整体。

3、底层空心钢构件内部填充玻璃棉，防火隔热性能好，隔音性能好；吸水率小；抗压强度高，粘结力强；施工简便，周期短；节能环保，有利于回收再利用；能够提高钢材耐腐蚀性和抗火性。

4、底层钢构件横向界面处铺设薄膜隔离层，可以有效隔离混凝土层与玻璃棉层，防止因玻璃棉吸水导致混凝土强度降低，同时可以阻止混凝土的温差变形。

5、钢管束混凝土下空式预拱梯度梁在经过空心预拱、实心后恢复的过程后，对梁中混凝土产生了预应力的作用效果。梁受力过程应力分析得出：下空式预拱梯度梁能够限制混凝土的变形，延缓或不使裂缝出现，从而提高下空式预拱梯度梁的抗裂性能、刚度、承载力和抗变形能力，解决混凝土材料脆性大、抗拉强度低、过早出现裂缝的问题，同时充分发挥梁底层钢构件抗拉性能好的优点，从而解决装配式预制混凝土梁整体抗弯性能差及连接不可靠的问题。

6、梁柱采用相同规格空心格构式钢管束，梁柱同宽有利于梁柱节点的装配连接。空心钢管束柱可为异形柱，截面形式灵活，可避免室内角部出现凸角，并以较小的截面形式获得较大的抗弯刚度，造价低。空心格构钢管束既可作为受力构件又可直接作为模板，整个构件不用钢筋，也不需要模板，下空式预拱梯度梁混凝土可在工厂灌注，施工速度快，施工时间短。

7、钢管束混凝土下空式预拱梯度梁连接构件中多块锚固腹板与下牛腿中间竖向肋形成了上下贯通的腹板构造，可保证节点连接处的抗剪强度；预制好的组合梁与牛腿的安装可在工厂完成，牛腿与钢管束混凝土下空式预拱梯度梁可以在螺栓连接的基础上进行焊接补强，更能达到刚性连接的要求。

8、带锚固腹板的下空式预拱梯度梁和安装好的牛腿通过高强度螺栓将其连接于钢管束柱上，预制牛腿在端板、翼缘和竖向肋板设有高强度螺栓固定，兼具锚固腹板连接和外肋竖向板连接的优点，且连接锚固长度设在空心钢管束柱中间钢构件上，可保证足够的连接刚度。同时，牛腿与钢管束柱外侧也可以进行现场焊接补强，故该连接构造形式合理，能够有效将梁上荷载传递到柱上，适用于大跨度、重载和对构件截面尺寸有严格要求且需要较高的抗震性能的工程领域。

9、该施工方法操作简单，建筑施工时间短，施工速度快，施工效率高，有利于建筑工业化和装配式建筑施工。

附图说明

图1为本发明的组合梁空心格构式钢管束示意图；

图2为本发明的组合梁空心格构式钢管束形成向上预拱示意图；

图3为本发明的组合梁形成向上预拱浇筑混凝土后示意图；

图4为本发明的组合梁形成向下预拱浇筑混凝土后示意图；

图5为本发明的弧形垫块示意图；

图6为本发明的组合梁预制后横向断面示意图；

图7为本发明的组合梁预制后端部结构示意图；

图8为本发明的组合梁连接过程分解示意图；

图9为本发明的组合梁装配完成后立体示意图；

图10为本发明的组合梁柱连接处切面图；

图11为本发明顶层钢构件和中间层钢构件端部示意图(开口向上)；

图12为本发明底层钢构件端部示意图(开口向上)；

图13为本发明的上、下牛腿示意图。

其中，1、空心格构式钢管束；2、普通混凝土；3、纤维混凝土；4、玻璃棉；5、通孔；6、挡板；7、抗剪栓钉；8、弧形垫块；9、薄膜隔离层；10、第一凹槽；11、第一高强度对拉螺栓；12、第二凹槽；13、锚固腹板；14、上牛腿；15、下牛腿；16、第二高强度对拉螺栓；17、第三高强度对拉螺栓；18、空心钢管束柱；19、牛腿端板；20、牛腿翼缘；21、三角肋；22、牛腿两侧竖向肋；23、上牛腿中间竖向肋；24、下牛腿中间竖向肋。

具体实施方式

实施例1

参考图1-图13，一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，包括：钢管束混凝土下空式预拱梯度梁、空心钢管束柱18和用于梁柱连接的连接构件，连接构件包括由上到下依次设置的上牛腿14、预埋的多块锚固腹板13和下牛腿15，以及高强度连接螺栓，上牛腿14、多块锚固腹板13和下牛腿15的第一端均固定于钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的待连接端，上牛腿14、多块锚固腹板13和下牛腿15的第二端均插入空心钢管束柱18的待连接端内，并通过高强度对拉螺栓11、16和17进行安装固定。

在本实施例中，高强度连接螺栓分为第一高强度对拉螺栓11、第二高强度对拉螺栓16与第三高强度对拉螺栓17。

在本实施例中，钢管束混凝土下空式预拱梯度梁由多榀空心格构式钢管束1、各榀空心格构式钢管束1端部的挡板6、浇筑空心格构式钢管束内部的普通混凝土2和纤维混凝土3组成，每两榀空心格构式钢管束1之间均固定连接，形成一字型结构。

在本实施例中，多榀空心格构式钢管束1包括顶层钢构件、底层钢构件以及位于顶层钢构件和底层钢构件之间的多榀中间层钢构件，各层钢构件焊接固定在一起；顶层钢构件、底层钢构件和中间层钢构件均为U型薄壁钢，顶层钢构件的底板与中间层钢构件的底板均设置有多个通孔5，并沿长度方向间隔设置；各层钢构件端部的挡板6和底层钢构件底板端部中间位置开设有第一凹槽10，第一凹槽10与锚固腹板13、下牛腿中间竖向肋24尺寸相匹配。

在本实施例中，底层钢构件底板为除上下贯通的螺栓孔外其余位置均不带孔的U形薄壁钢；顶层钢构件和中间层钢构件选用底板带孔的U形薄壁钢，便于后期混凝土浇筑和充分振捣，以保证空心格构式钢管束与内部混凝土形成整体。

在本实施例中，顶层钢构件的两侧钢板内壁和中间层钢构件的两侧钢板内壁上均布焊接抗剪栓钉7。

在本实施例中，顶层钢构件、底层钢构件和多榀中间层钢构件端部均预留有上下贯通的螺栓孔，以通过插入螺栓孔的第一高强度对拉螺栓11进行钢管束混凝土下空式预拱梯度梁与上牛腿14、下牛腿15的高强度对拉。

具体实施时，在预留的安装孔内插入第一高强度对拉螺栓11，定位准确并伸出一定长度暂时拧紧螺母固定。

在本实施例中，底层钢构件为空心非浇筑混凝土层，内部仅内填充玻璃棉4并在与中间层钢构件之间衔接的界面处铺设薄膜隔层9，多榀中间层钢构件内均浇筑纤维混凝土3，顶层钢构件内浇筑普通混凝土2。

在本实施例中，空心钢管束柱18的待连接钢构件上设置有第二凹槽12，第二凹槽12的槽尺寸与上牛腿中间竖向肋23、下牛腿中间竖向肋24和锚固腹板13的尺寸相匹配，并在第二凹槽12两侧设置螺栓孔，用于与上牛腿14、下牛腿15通过第二高强度对拉螺栓16连接；同时在空心钢管束柱18侧面设置螺栓孔，用于与上牛腿14、下牛腿15和多块锚固腹板13通过第三高强度对拉螺栓17连接。

在本实施例中，上牛腿14、下牛腿15均设置有三个竖向肋、牛腿端板19、牛腿翼缘20和三角肋21，三个竖向肋固定连接于牛腿端板19的一侧，牛腿翼缘20，三角肋21均位于牛腿端板19的另一侧，三个竖向肋包括两侧竖向肋22、上牛腿中间竖向肋23和下牛腿中间竖向肋24，牛腿端板19与牛腿翼缘20通过三角肋21固定连接；下牛腿15的中间竖向肋24与上牛腿14的中间竖向肋23构造不同，下牛腿中间竖向肋24向上延伸至底层空心钢构件内，而上牛腿中间竖向肋23与两侧竖向肋22相同；上牛腿14、下牛腿15的两侧竖向肋22水平距离与空心格构式钢管束1宽度相匹配。

在本实施例中，牛腿翼缘20在三角肋21两侧设螺栓孔，用于与钢管束混凝土下空式预拱梯度梁通过第一高强度对拉螺栓11连接；牛腿端板19在三角肋21两侧设螺栓孔，用于与空心钢管束柱18通过第二高强度对拉螺栓16连接；上牛腿14、下牛腿15的两侧竖向肋22、上牛腿中间竖向肋23与下牛腿中间竖向肋24均在尾部设螺栓孔，用于与空心钢管束柱18通过第三高强度对拉螺栓17连接。

具体实施时，在形成钢管束混凝土下空式预拱梯度梁后，拆除钢管束混凝土下空式预拱梯度梁两端用于固定高强对拉螺栓的螺母，将下牛腿中间竖向肋24插入钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预留的第一凹槽10，上牛腿14、下牛腿15的牛腿翼缘20穿过钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预埋的第一高强度对拉螺栓11，将上牛腿14、下牛腿15的牛腿翼缘20处对应的第一螺栓11螺母拧紧；将与上牛腿14、下牛腿15均连接完成后的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁吊起，并将上牛腿中间竖向肋23、下牛腿中间竖向肋24以及钢管束混凝土下空式预拱梯度梁挡板6处伸出的锚固腹板13插入已开槽的空心钢管束柱18的第二凹槽12中；将上牛腿14、下牛腿15通过第二高强度对拉螺栓16连接于空心钢管束柱18上，第二高强度对拉螺栓16第一端螺母固定在上牛腿14、下牛腿15上，第二端固定于空心钢管束柱18中间钢构件内；引入第三高强对拉螺栓17贯穿空心钢管束柱18、锚固腹板13和两侧竖向肋22、上牛腿中间竖向肋23与下牛腿中间竖向肋24预留的对应安装孔，安装完后在空心钢管束柱18内浇筑混凝土并拧紧第二高强度对拉螺栓16、第三高强对拉螺栓17的螺母，完成施工。

实施例2

本实施例提供的一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁连接结构的施工工艺，采用实施例1提供的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁，施工工艺包括以下步骤：

S1、顶层钢构件和中间层钢构件两侧钢板内均布焊接抗剪栓钉7；各层钢构件端部均预留上下贯通的螺栓孔，在底层钢构件内部填充玻璃棉4并在上界面处铺设薄膜隔离层9后，将各层钢构件依次焊接为水平的空心格构式钢管束；

S2、在水平的空心格构式钢管束1端部均焊接挡板6，各层钢构件的挡板6和底层钢构件底板端部中间位置开设有第一凹槽10，第一凹槽10的槽尺寸与多块锚固腹板13、下牛腿中间竖向肋24尺寸相匹配；

S3、顶层钢构件、中间层钢构件的挡板6中间第一凹槽10处均插入并焊接固定锚固腹板13，锚固腹板13的第一端埋于水平的空心格构式钢管束内一定长度，第二端伸出梁外并在端部预留螺栓孔；

S4、在水平的空心格构式钢管束1端部预留的安装孔中插入第一高强度对拉螺栓11，定位准确并伸出一定长度暂时拧紧螺母固定；

S5、在水平的空心格构式钢管束1的下部中间处放置弧形垫块8，并对其两端施加压力形成向上的预拱或在水平的空心格构式钢管束1下部两边放置弧形垫块8，并对其中间施加压力形成向下的预拱；

S6、在中间层钢构件内浇筑纤维混凝土3，在顶层钢构件内浇筑普通混凝土2；

S7、普通混凝土2、纤维混凝土3浇筑完成待达到一定强度后，将组合梁平放，待其恢复至水平状态后，形成钢管束混凝土下空式预拱梯度梁；

S8、拆除钢管束混凝土下空式预拱梯度梁两端第一高强度对拉螺栓11伸出段的螺母，将下牛腿中间竖向肋24插入钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预留的第一凹槽10，上牛腿14、下牛腿15的牛腿翼缘20穿过下空式预拱梯度梁预埋的第一高强度对拉螺栓11，将上牛腿14、下牛腿15的牛腿翼缘20处对应的第一高强度对拉螺栓11的螺母拧紧；

S9、空心钢管束柱18预留第二凹槽12，第二凹槽12的槽尺寸与上牛腿中间竖向肋23与下牛腿中间竖向肋24和锚固腹板13的尺寸相匹配，并在第二凹槽12两侧和空心钢管束柱18侧面设置螺栓孔；

S10、将与上牛腿14、下牛腿15连接完成后的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁吊起，并将上牛腿的中间竖向肋23、下牛腿中间竖向肋24以及挡板6处伸出的锚固腹板13插入空心钢管束柱18的第二凹槽12中；

S11、将上牛腿14、下牛腿15通过第二高强度对拉螺栓16连接于空心钢管束柱18上，引入第三高强度对拉螺栓17贯穿空心钢管束柱18、多块锚固腹板13和两侧竖向肋22、上牛腿中间竖向肋23与下牛腿中间竖向肋24预留的对应安装孔；

S12、浇筑空心钢管束柱18，混凝土凝固后拧紧第二高强度对拉螺栓16、第三高强度对拉螺栓17的螺母，完成施工。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，其特征在于，包括：钢管束混凝土下空式预拱梯度梁、空心钢管束柱和用于梁柱连接的连接构件，所述连接构件包括由上到下依次设置的上牛腿、多块锚固腹板和下牛腿；所述上牛腿、多块所述锚固腹板和所述下牛腿的第一端均固定于钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的待连接端，所述上牛腿、多块所述锚固腹板和所述下牛腿的第二端均插入空心钢管束柱的待连接端内，并通过高强度对拉螺栓进行安装固定；

所述钢管束混凝土下空式预拱梯度梁由多榀空心格构式钢管束、各榀空心格构式钢管束端部的挡板及浇筑空心格构式钢管束内部的混凝土组成，每两榀所述空心格构式钢管束之间均固定连接，形成一字型结构；

多榀空心格构式钢管束包括顶层钢构件、底层钢构件以及位于所述顶层钢构件和底层钢构件之间的多榀中间层钢构件，所述顶层钢构件、底层钢构件和中间层钢构件均为U型薄壁钢，所述顶层钢构件的底板与所述中间层钢构件的底板均设置有多个通孔，并沿长度方向间隔设置；各层钢构件端部的挡板和底层钢构件底板端部中间处开设有第一凹槽，所述第一凹槽的槽尺寸与所述锚固腹板、所述下牛腿中间竖向肋的尺寸相匹配；

所述底层钢构件为空心非浇筑混凝土层，内部仅填充玻璃棉并在与所述中间层钢构件之间衔接的界面处铺设薄膜隔离层，多榀所述中间层钢构件内均浇筑纤维混凝土，所述顶层钢构件内浇筑普通混凝土。

2.根据权利要求1所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，其特征在于，所述上牛腿、所述下牛腿均设置有三个竖向肋、牛腿端板、牛腿翼缘和三角肋，三个竖向肋固定连接于所述牛腿端板的一侧，所述牛腿翼缘、所述三角肋均位于所述牛腿端板的另一侧，三个竖向肋包括两侧竖向肋及牛腿中间竖向肋，所述牛腿端板与所述牛腿翼缘通过所述三角肋固定连接；所述下牛腿与所述上牛腿的结构相同，仅所述下牛腿中间竖向肋向上延伸至底层空心钢构件内，而所述上牛腿中间竖向肋与两侧竖向肋相同；所述上牛腿两侧竖向肋、所述下牛腿两侧竖向肋的水平距离与空心格构式钢管束宽度相匹配；所述牛腿翼缘、牛腿端板和牛腿竖向肋板尾部均设螺栓孔，用于与下空式预拱梯度梁和空心钢管束柱高强度对拉螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，其特征在于，所述顶层钢构件的两侧钢板内壁和所述中间层钢构件的两侧钢板内壁上均布焊接抗剪栓钉。

4.根据权利要求1所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，其特征在于，所述顶层钢构件、所述底层钢构件和多榀所述中间层钢构件端部均预留有上下贯通的螺栓孔，以通过插入所述螺栓孔的第一高强度对拉螺栓进行钢管束混凝土下空式预拱梯度梁与所述上牛腿、所述下牛腿的高强度对拉。

5.根据权利要求1所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，其特征在于，所述空心钢管束柱的待连接钢构件上设置有第二凹槽，所述第二凹槽的槽尺寸与锚固腹板、上牛腿中间竖向肋及下牛腿中间竖向肋尺寸相匹配；所述空心钢管束柱在第二凹槽两侧设置有螺栓孔，用于与所述上牛腿、所述下牛腿通过第二高强度对拉螺栓连接；所述空心钢管束柱在柱侧面设置有贯通的螺栓孔，用于与所述上牛腿、所述下牛腿和多块锚固腹板通过第三高强度对拉螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，其特征在于，多块所述锚固腹板插入空心钢管束柱的端部设有螺栓孔，用于与空心钢管束柱通过第三高强度对拉螺栓连接。

7.一种钢管束混凝土下空式预拱梯度梁连接结构的施工工艺，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁的连接结构，所述施工工艺包括以下步骤：

S1、顶层钢构件和中间层钢构件两侧钢板内均布焊接抗剪栓钉；各层钢构件端部均预留上下贯通的螺栓孔，在底层钢构件内部填充玻璃棉并在上界面处铺设薄膜隔离层后，将各层钢构件依次焊接为水平的空心格构式钢管束；

S2、在水平的空心格构式钢管束端部焊接挡板，各层钢构件的挡板和底层钢构件底板端部中间位置开设有第一凹槽，第一凹槽的槽尺寸与多块锚固腹板、下牛腿中间竖向肋尺寸相匹配；

S3、顶层钢构件、中间层钢构件的第一凹槽处均插入并焊接固定锚固腹板，锚固腹板的第一端埋于水平的空心格构式钢管束内一定长度，第二端伸出梁外并在端部预留螺栓孔；

S4、在水平的空心格构式钢管束端部预留的安装孔中插入第一高强度对拉螺栓，定位准确并伸出一定长度暂时拧紧螺母固定；

S5、在水平的空心格构式钢管束的下部中间处放置弧形垫块，并对其两端施加压力形成向上的预拱或在水平的空心格构式钢管束下部两边放置弧形垫块，并对其中间施加压力形成向下的预拱；

S6、在中间层钢构件内浇筑纤维混凝土，在顶层钢构件内浇筑普通混凝土；

S7、混凝土浇筑完成待达到一定强度后，将组合梁平放，待其恢复至水平状态后，形成钢管束混凝土下空式预拱梯度梁；

S8、拆除钢管束混凝土下空式预拱梯度梁端部的第一高强度对拉螺栓伸出段的螺母，将下牛腿中间竖向肋插入钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预留的第一凹槽，上牛腿、下牛腿翼缘穿过钢管束混凝土下空式预拱梯度梁预埋的第一高强度对拉螺栓，将上牛腿、下牛腿翼缘处对应的螺栓螺母拧紧；

S9、空心钢管束柱预留第二凹槽，第二凹槽的槽尺寸与牛腿中间竖向肋和锚固腹板的尺寸相匹配，并在第二凹槽两侧和空心钢管束柱侧面设置螺栓孔；

S10、将与牛腿连接完成后的钢管束混凝土下空式预拱梯度梁吊起，并将牛腿的中间竖向肋以及挡板处伸出的多块锚固腹板插入空心钢管束柱的第二凹槽中；

S11、将牛腿通过第二高强度对拉螺栓连接于空心钢管束柱上，引入第三高强度对拉螺栓贯穿空心钢管束柱、多块锚固腹板和牛腿竖向肋预留的对应安装孔；

S12、浇筑空心钢管束柱，待混凝土凝固后拧紧第二高强度对拉螺栓、第三高强度对拉螺栓的螺母，完成施工。