CN116791457A - 一种钢混组合镂空t梁桥结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种钢混组合镂空T梁桥结构及其制作方法，包括预制钢混组合T梁单元，预制钢混组合T梁单元设有多片，预制钢混组合T梁单元底部中段为拱形结构，拱形结构处设有钢系杆，形成镂空状，相邻预制钢混组合T梁单元梁端之间通过现浇湿接缝连接，相邻预制钢混组合T梁单元两端之间通过横隔板连接，中段通过跨中横隔板连接，预制钢混组合T梁单元上现浇混凝土桥面板。将T型型钢嵌入混凝土梁的底部，通过切割截面的钢齿及加强钢筋形成复合连接榫，具有较高的抗疲劳性能。与传统大型预应力混凝土结构相比，能够实现细长的结构类型，跨中降低混凝土部分梁高，节省混凝土用量，减轻了吊装重量，增加了钢系杆可提高跨中截面的承载能力。

Description

一种钢混组合镂空T梁桥结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种钢混组合镂空T梁桥结构及其制作方法。

背景技术

T型梁桥在我国公路上修建最多，早期的T形梁大都采用钢筋混凝土结构，跨径主要分布在7～20m，钢筋混凝土T梁不仅配筋量大，且易开裂；随着预应力技术的发展，逐步采用预应力混凝土T梁，常用跨径为20～50m。预应力混凝土结构施工需要专门的设备，且灌浆不密实，容易造成质量不可控，预应力混凝土T梁由于在预应力钢束张拉过程中易发生侧弯，且预应力产生的反拱不易控制。因此预应力施工需要有更多的施工措施来保证梁体的稳定性，且长期使用后底板及腹板易产生裂缝，影响梁体的耐久性。

钢板组合梁能充分发挥钢与混凝土的材料性能，近年来发展迅速。但也有一些不足，主要体现在，钢和混凝之间的连接采用焊接剪力钉的方式，焊接工作量大，且质量难以保证。上翼缘钢板和混凝土桥面板共同受压，造成部分钢板浪费。

发明内容

基于T型梁桥及传统钢板组合梁桥存在的问题，因此提出一种钢混组合镂空T梁桥，将轧制H型钢切割成两个T型型钢，将T型型钢嵌入混凝土梁的底部，通过切割截面的锯齿形状及混凝土梁内钢筋形成复合连接榫，与传统大型预应力混凝土结构相比，免去预应力设置，使结构更加轻薄，施工更加便利；与焊接型材相比，使用减半轧制型钢具有经济和操作优势，并且可省去钢混连接部位剪力钉的用量和剪力钉焊接到钢板的加工步骤，跨中降低混凝土部分梁高，采用镂空形式，节省混凝土材料用量，减轻了吊装重量，钢系杆可充分发挥钢材受拉性能，提高结构的承载能力。支点处剪力较大采用混凝土截面承担，钢材充当外部钢筋作用。此种结构，承载能力强、挠度小，可充分合理利用材料，具有良好的受力性能。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种钢混组合镂空T梁桥结构，包括预制钢混组合T梁单元，所述预制钢混组合T梁单元设有多片，所述预制钢混组合T梁单元底部中段为拱形结构，拱形结构处设有钢系杆，钢系杆两段连接在拱形结构两端，形成镂空状，相邻预制钢混组合T梁单元梁端之间通过现浇湿接缝连接，相邻预制钢混组合T梁单元两端之间通过横隔板连接，中段通过跨中横隔板连接，预制钢混组合T梁单元上现浇混凝土桥面板。

本发明的进一步技术：

优选的，每片预制钢混组合T梁单元从上至下由预制混凝土顶板和预制混凝土腹板的混凝土部分组成的T型结构。

优选的，所述预制混凝土腹板底部设有若干片具有钢齿的T型型钢，其中一片T型型钢中段为拱形结构，若干T型型钢焊接组成型钢骨架，型钢骨架嵌入混凝土部分形成复合连接榫。

优选的，所述复合连接榫由钢齿、预制混凝土腹板、加强钢筋组成；

所述加强钢筋包括，腹板约束钢筋、横向抗剪钢筋、梁底纵向通长钢筋，所述横向抗剪钢筋置于混凝土桥面板内，所述梁底纵向通长钢筋置于预制混凝土腹板内，所述腹板约束钢筋置于预制混凝土腹板内，下端与梁底纵向通长钢筋连接，顶部穿过预制混凝土顶板伸入混凝土桥面板内，与横向抗剪钢筋连接。

制作方法按如下步骤进行：

步骤(1)：切割H型钢，通过切割工艺将H型钢形成两片具有钢齿的T型型钢；

步骤(2)：对T型型钢按照设计长度进行分割，将分割后的其中一片T型型钢根据设计线形进行预拱处理,形成拱形结构，对钢齿边缘和表面打磨后进行防腐处理，最后将分割后的T型型钢按照设计线形焊接，组成型钢骨架；

步骤(3)：将型钢骨架放置在固定台座上，绑扎腹板约束钢筋、横向抗剪钢筋、梁底纵向通长钢筋，形成加强钢筋；

步骤(4)：检查复合连接榫内钢筋绑扎情况，确保复合连接榫内钢筋数量、间距及直径符合设计要求；

步骤(5)：制作模板，对模板进行精确定位，浇筑混凝土，形成预制钢混组合T梁单元；

步骤(6)：钢系杆和型钢骨架进行焊接；

步骤(7)：吊装单片预制钢混组合T梁单元，浇筑现浇湿接缝、跨中横隔板及端横隔板；

步骤(8)：采用普通混凝土，整体浇筑上层现浇混凝土桥面板，形成钢混组合镂空T梁桥结构。

本发明的有益效果为：

创新性的采用复合连接榫构造代替了传统剪力钉、槽钢等抗剪连接件。由于生产轧制梁没有焊接工作，就没有残余焊接应力和焊接引起变形的风险，避免后期焊缝的养护与维修工作。复合连接榫处配置U型约束钢筋，有效防止复合连接榫下方出现撬出故障，从而确保主梁的延性和承载性能。传统的混凝土结构，需要通过配置大量的钢筋，而此种截面可以使钢材的力臂增加，相当于外部钢筋，是传统内部钢筋无法实现的，因此具有足够的承载能力，具有良好的技术和经济优越性，是易于推广的结构形式。

钢混组合镂空T梁桥结构，采用预拱处理的T型型钢和钢系杆构造，无需配置预应力钢束，可使混凝土腹板截面更加轻薄，节约混凝土用量的同时，提高承载能力；可使用传统T型截面模板制造，从而不需要生产特殊模板，可降低生产成本；预制钢混组合T梁单元在工厂进行标准化预制，运至现场，安装重量较轻，可借助普通的起重设备，实现快速安装；采用轧制型钢代替焊接，既节约钢材用量又提高了耐久性，易于维护保养，节约全寿命周期成本。

钢混组合镂空T梁桥结构符合工业化建造特点，具有设计标准化、生产工厂化、装配机械化，具有节能环保优势，是今后建造业发展方向和趋势。

附图说明

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合描述中所需要的附图作简要介绍，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本说明，并不用于限定本发明。

图1为本发明结构总体示意图；

图2为本发明预制钢混组合T梁单元示意图；

图3为本发明轧制H型钢示意图；

图4为本发明型钢骨架示意图；

图5为本发明端支点断面示意图；

图6为本发明跨中断面示意图；

图7为本发明断面配筋示意图；

图8为本发明复合连接榫示意图；

上述图中序号：1-钢混组合T梁单元、2-钢系杆、3-现浇湿接缝、4-混凝土桥面板、5-轧制H型钢、6-T型型钢、7-型钢骨架、8-钢齿、9-复合连接榫、10-预制混凝土腹板、11-预制混凝土顶板、12-腹板约束钢筋、13-横向抗剪钢筋、14-梁底纵向通长钢筋、15-湿接缝连接钢筋、16-跨中横隔板、17-端横隔板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本说明，并不用于限定本发明。

如图1-5所示。一种钢混组合镂空T梁桥结构，包括预制钢混组合T梁单元，所述预制钢混组合T梁单元设有多片，所述预制钢混组合T梁单元底部中段为拱形结构，拱形结构处设有钢系杆2，形成镂空结构，所述钢系杆可采用T型钢、变厚度钢板或高强钢板。钢系杆2两段连接在拱形结构两端，形成镂空状，相邻预制钢混组合T梁单元梁端之间通过现浇湿接缝3连接，相邻预制钢混组合T梁单元两端之间通过端横隔板17连接，中段通过跨中横隔板16连接，预制钢混组合T梁单元上现浇混凝土桥面板4。混凝土桥面板4及湿接缝3将横向多片预制钢混组合T梁单元连接成整体。

每片预制钢混组合T梁单元从上至下由预预制混凝土顶板11和预制混凝土腹板10的混凝土部分组成的T型结构。

所述预制混凝土腹板10底部设有若干片具有钢齿的T型型钢，通过切割工艺将轧制H型钢切割，形成两片具有钢齿8的T型型钢，对T型型钢按照设计长度进行分割，将分割后的其中一片T型型钢根据设计线形设计拱形结构，对边缘和表面打磨后进行防腐处理，最后将分割后的T型型钢按照设计线形焊接，组成型钢骨架7。型钢骨架7嵌入混凝土部分形成复合连接榫9。

所述复合连接榫9由钢齿8、预制混凝土腹板10、加强钢筋组成；钢齿8为T型型钢顶端部，插入预制混凝土腹板10内；

所述加强钢筋包括，腹板约束钢筋12、横向抗剪钢筋13、梁底纵向通长钢筋14，所述横向抗剪钢筋13置于混凝土桥面板4内，所述梁底纵向通长钢筋14置于预制混凝土腹板10内，所述腹板约束钢筋12置于预制混凝土腹板10内，下端与梁底纵向通长钢筋14连接，顶部穿过预制混凝土顶板11伸入混凝土桥面板4内，与横向抗剪钢筋13连接。

本发明将T型型钢嵌入混凝土梁的底部，通过切割截面的钢齿8及加强钢筋形成复合连接榫9，具有较高的抗疲劳性能。与传统大型预应力混凝土结构相比，能够实现细长的结构类型，具有高承载力、高刚度，高的承载力和足够的刚度使梁的挠度较小，具有良好的受力性能。跨中降低混凝土部分梁高，节省混凝土用量，减轻了吊装重量，增加了钢系杆2可提高跨中截面的承载能力。

一种钢混组合镂空T梁桥结构，其制作方法按如下步骤进行:

步骤(1)：切割H型钢5，通过切割工艺将H型钢5形成两片具有回旋线形状的T型型钢6；；

步骤(2)：对T型型钢6按照设计长度进行分割，将分割后的其中一片T型型5钢根据设计线形进行预拱处理，对钢齿8边缘和表面打磨后进行防腐处理，最后将分割后的T型型钢5按照设计线形焊接，组成型钢骨架7；

步骤(3)：将型钢骨架7放置在固定台座上，绑扎腹板约束钢筋12、横向抗剪钢筋13、梁底纵向通长钢筋14，形成加强钢筋；

步骤(4)：检查复合连接榫9内钢筋绑扎情况，确保复合连接榫9内钢筋数量、间距及直径符合设计要求。

步骤(5)：制作模板，对模板进行精确定位，浇筑混凝土，形成预制钢混组合T梁单元1；

步骤(6)：钢系杆2和型钢骨架7进行焊接；

步骤(7)：吊装单片预制钢混组合T梁单元1，浇筑现浇湿接缝3、跨中横隔板16及端横隔板17；

步骤(8)：采用普通混凝土，整体浇筑上层现浇混凝土桥面板4，形成钢混组合镂空T梁桥结构。

需要说明的是，浇筑现浇湿接缝之前，所述预制混凝土顶板11内设有湿接缝连接钢筋15,各个预制钢混组合T梁单元的湿接缝连接钢筋15绑扎,绑扎完成后，浇筑现浇湿接缝3、跨中横隔板16及端横隔板17。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种钢混组合镂空T梁桥结构，其特征在于：包括预制钢混组合T梁单元，所述预制钢混组合T梁单元设有多片，所述预制钢混组合T梁单元底部中段为拱形结构，拱形结构处设有钢系杆，钢系杆两段连接在拱形结构两端，形成镂空状，相邻预制钢混组合T梁单元梁端之间通过现浇湿接缝连接，相邻预制钢混组合T梁单元两端之间通过横隔板连接，中段通过跨中横隔板连接，预制钢混组合T梁单元上现浇混凝土桥面板。

2.根据权利要求1中所述的一种钢混组合镂空T梁桥结构，其特征在于：每片预制钢混组合T梁单元从上至下由预制混凝土顶板和预制混凝土腹板的混凝土部分组成的T型结构。

3.根据权利要求2中所述的一种钢混组合镂空T梁桥结构，其特征在于：所述预制混凝土腹板底部设有若干片具有钢齿的T型型钢，其中一片T型型钢中段为拱形结构，若干T型型钢焊接组成型钢骨架，型钢骨架嵌入混凝土部分形成复合连接榫。

4.根据权利要求3中所述的一种钢混组合镂空T梁桥结构，其特征在于：所述复合连接榫由钢齿、预制混凝土腹板、加强钢筋组成；

所述加强钢筋包括，腹板约束钢筋、横向抗剪钢筋、梁底纵向通长钢筋，所述横向抗剪钢筋置于混凝土桥面板内，所述梁底纵向通长钢筋置于预制混凝土腹板内，所述腹板约束钢筋置于预制混凝土腹板内，下端与梁底纵向通长钢筋连接，顶部穿过预制混凝土顶板伸入混凝土桥面板内，与横向抗剪钢筋连接。

5.根据权利要求4中所述的一种钢混组合镂空T梁桥结构，其特征在于，制作方法按如下步骤进行：

步骤(1)：切割H型钢，通过切割工艺将H型钢形成两片具有钢齿的T型型钢；

步骤(2)：对T型型钢按照设计长度进行分割，将分割后的其中一片T型型钢根据设计线形进行预拱处理,形成拱形结构，对钢齿边缘和表面打磨后进行防腐处理，最后将分割后的T型型钢按照设计线形焊接，组成型钢骨架；

步骤(3)：将型钢骨架放置在固定台座上，绑扎腹板约束钢筋、横向抗剪钢筋、梁底纵向通长钢筋，形成加强钢筋；

步骤(4)：检查复合连接榫内钢筋绑扎情况，确保复合连接榫内钢筋数量、间距及直径符合设计要求；

步骤(5)：制作模板，对模板进行精确定位，浇筑混凝土，形成预制钢混组合T梁单元；

步骤(6)：钢系杆和型钢骨架进行焊接；

步骤(7)：吊装单片预制钢混组合T梁单元，浇筑现浇湿接缝、跨中横隔板及端横隔板；

步骤(8)：采用普通混凝土，整体浇筑上层现浇混凝土桥面板，形成钢混组合镂空T梁桥结构。