CN1512018A - 预应力组合梁、连续的预应力组合梁结构及制造连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力组合梁、连续的预应力组合梁结构及制造连接方法。预应力组合梁包括抗剪钢筋和主钢筋、套管、基础板和钢板。抗剪钢筋和主钢筋跨过预应力组合梁设置。套管用于容纳跨过预应力组合梁设置的钢丝。基础板放置在预应力组合梁的端部并带有抗剪连接件。钢板放置在预应力组合梁的上下凸缘中，并带有抗剪连接件。

Description

预应力组合梁、连续的预应力组合梁结构 及制造连接方法
技术领域
本发明涉及带有钢板的预应力组合梁，带有钢板的连续的预应力组合梁结构及其制造和连接方法。
背景技术
现有技术中，存在有由不带钢板的混凝土形成的预应力组合梁，以及仅仅通过使用螺栓而形成的连续的预应力组合梁结构。
图1A和1B是广泛使用的传统预应力组合梁10的前剖视图和侧剖视图。
图1A是传统预应力组合梁10的前剖视图。参照图1A，混凝土结构10包括：抗剪钢筋和主钢筋20，将上层楼板与传统预应力组合梁结合起来的水平的抗剪钢筋30，以及容纳钢丝以将压缩力传递到混凝土结构10的抗张力侧下端的套管40。
图1B是传统预应力组合梁的侧剖视图。参照图1B，容纳钢丝的套管40以抛物线形式跨过传统预应力组合梁设置，基础板50埋置在传统预应力组合梁端部的下部分中，与桥支座连接。
如上构造的传统预应力组合梁是一种构造成既要克服固定荷载又要克服后加的活动荷载的组合梁，它通过将压缩力引入到整个传统的预应力组合梁中，其采用了包括有埋置在设置了钢筋的传统预应力负荷梁中的钢丝。但是，传统预应力组合梁只由混凝土构成，因此它的刚性比由钢制成的钢结构低，因此必须提高其余隙。因而，传统预应力组合梁的缺点在于，其外观粗糙，它不能应用于需要足够顶部余隙的跨河桥梁中。此外，用于将上层楼板与传统预应力组合梁结合起来的水平的钢筋必须从完成的结构中除去，这样传统预应力组合梁是不经济的，因为在传统预应力组合梁中要设置比传统预应力组合梁本身所需的钢筋更多的钢筋。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种预应力组合梁、一种连续的预应力组合梁结构，及其制造和连接方法，其中钢板埋置在预应力组合梁的上下凸缘中，从而提高其刚度，由此减少其余隙，达到紧凑和经济的结构。
本发明的其他目的和/或优点部分地将在下面的说明中阐述，部分地将从说明书中显而易见，或者可以从本发明的实践中得出。
上述和/或其他目的是通过提供一种预应力组合梁实现的，该预应力组合梁包括：跨过预应力组合梁设置的抗剪钢筋和主钢筋，用于容纳跨过预应力组合梁设置的钢丝的套管，放置在预应力组合梁的端部并且带有抗剪连接件的基础板，以及放置在预应力组合梁的上下凸缘中并带有抗剪连接件的钢板。
上述和/或其他目的是通过提供一种连续的预应力组合梁结构实现的，该预应力组合梁结构包括：埋置在预应力组合梁的上凸缘中的上钢板，其带有抗剪连接件并以对接焊方式彼此连接；埋置在预应力组合梁下凸缘中的下钢板，其带有抗剪连接件并以对接焊方式彼此连接；上连接板，其放置在上钢板上，并以贴角焊方式将四个边焊接到上钢板上；下连接板，其放置在下钢板的下面，并以贴角焊方式将四个边焊接到下钢板上；和用于填充预应力组合梁之间的间隙的环氧树脂。
附图说明
从以下结合附图对优选实施例的说明中，本发明的这些和其他目的和优点将变得更加明显和更加易于意识到，附图中：
图1A和1B分别是传统预应力组合梁的前剖视图和侧剖视图；
图2A和2B是根据本发明的带钢板的组合梁的前剖视图；
图3A至3C分别是根据本发明的带钢板的组合梁在简支桥情况下的力矩图和侧横截面图；
图4A至4D分别是根据本发明的带钢板的组合梁在连续梁桥的外跨距(outside span)的情况下的力矩图和侧横截面图；
图5A至5D分别是根据本发明的带钢板的组合梁在连续梁桥的内跨距(inside span)的情况下的力矩图和侧横截面图；
图6是当本发明连续的预应力组合梁结构应用在连续梁桥时的预应力组合梁的连接方法视图；
图7是采用梁腹连接的钢板(web connecting steel plate)以焊接方式连接预弯组合梁的方法视图。
具体实施方式
下面将详细针对本发明的具体实施例，其示例示于附图中，相同的部件始终使用相同的附图标记。
图2A至7是包括钢板的预应力组合梁的视图。图2A和2B是根据本发明的带钢板的组合梁的前剖视图。图3A到3C分别是根据本发明的带钢板的组合梁在简支桥情况中的力矩图和侧横截面图。图4A到4D分别是根据本发明的带钢板的组合梁在连续梁桥的外跨距的情况下的力矩图和侧横截面图。图5A到5D分别是根据本发明的带钢板的组合梁在连续梁桥的内跨距的情况下的力矩图和侧横截面图。图6是当本发明连续的预应力组合梁结构应用在连续梁桥时的预应力组合梁的连接方法视图。图7是采用梁腹连接的钢板以焊接方式连接预弯组合梁的方法视图。
图2A和2B是根据本发明的带钢板的组合梁的剖视图。在本发明的预应力组合梁中，混凝土结构10、抗剪钢筋和主钢筋20和包括钢丝的套管40的构造形式和现有技术的相同，另外，带有抗剪连接件70的钢板60包括在预应力组合梁中。在这种情况下，钢板60提高了预应力组合梁的刚度，抗剪连接件70起到将钢板60与组合梁及楼板结合起来的作用。在这种情况下，埋置在混凝土下凸缘中的钢板60可以埋置在下凸缘的下表面中，如图2A所示；或者可以埋置在下凸缘的内侧以保护钢板60不受潮，如图2B所示。因此，相对于传统预应力组合梁来说，该预应力组合梁的刚度大大提高，从而其横截面的余隙可以减小。而且，用于将楼板和预应力组合梁结合起来的抗剪连接件70预先焊接在钢板上，这样，不需要在预应力组合梁中设置钢筋，由此避免多余钢筋的浪费。
图3A是当本发明的预应力组合梁用在简支桥中时由于自重产生的力矩的图线。图3B和3C是示出当预应力组合梁应用到简支桥上时预应力组合梁中的钢板60的配置的侧剖视图。钢板60可以埋置在预应力组合梁的整个长度上，但是除了自预应力组合梁两个端部开始延伸的约15％的跨距L的范围之外，该范围几乎不会受到张力的影响，如图3B所示；或者可以沿预应力组合梁的整个跨距埋置于预应力组合梁的上下凸缘中，如图3C所示。
图4A是当连续的预应力组合梁结构应用到连续梁桥的外跨距时，自身重量和外力生成的力矩图。图4B，4C和4D是当连续的预应力组合梁结构应用到连续梁桥的外跨距时，钢板在连续的预应力组合梁中配置的侧剖视图。图4B示出了钢板60在负力矩范围内埋置在连续的预应力组合梁结构的上下凸缘中的情况。与图4B所示一样，图4C示出了钢板60埋置在负力矩范围内，钢板60埋置在从梁的跨距3L/8的点向右大约0.2L的一点到从梁的跨距3L/8的点向左大约0.2L的一点的范围内。由于在正负力矩都为最大的范围内埋置了钢板60，连续预应力组合梁结构的刚度得以提高，这样连续的预应力组合梁结构的余隙可以减小。同时，遇必要时，钢板60可以沿预应力组合梁结构的整个长度埋置于连续的预应力组合梁结构的上下凸缘中。在这些情况下，钢板60的位置可划分为两种情况，如图2A和2B所示。
图5A是当本发明的连续的预应力组合梁结构应用到连续梁桥的内跨距时，自身重量和外力生成的力矩图。图5B、5C和5D是当连续的预应力组合梁结构应用到连续梁桥的外跨距时的钢板60在连续的预应力组合梁结构中配置的侧剖视图。图5B表示钢板60在负力矩范围内埋置在连续的预应力组合梁结构的上下凸缘中。和图4B所示一样，图5C表示钢板60埋置在负力矩范围内的情况，钢板60埋置于从跨距中心点向右大约0.2L的一点到从中心点向左大约0.2L一点的范围内。通过在正反力矩都最大的范围内埋置钢板60，连续的预应力组合梁结构的刚度提高，从而连续的预应力组合梁结构的余隙可以减小。同时，遇必要时，钢板60可以沿连续的预应力组合梁结构的整个长度埋置于连续的预应力组合梁结构的上下凸缘中。在这些情况中，钢板的位置也可分为两种情况，如图2A和2B所示。
图6表示当本发明的连续的预应力组合梁结构应用到连续梁桥时的连接预应力组合梁的方法。在这种方法中，在多个预应力组合梁放置在桥支座90上之前，连接板800放置在桥支座90上；在将预应力组合梁放置在桥支座90上之后，连接板800的四个边焊接在埋置在预应力组合梁下凸缘中的钢板300上。之后，埋置在预应力组合梁上凸缘中的钢板200以对接焊方式彼此焊接(参见附图标记110)，连接板600的四个边焊接到钢板200上，如在预应力组合梁的下凸缘中一样。通过用环氧树脂填充预应力组合梁之间的间隙100而使预应力组合梁彼此完全连接，由此完成了连续的预应力组合梁。
图7表示采用梁腹连接的钢板400以焊接方式连接预弯组合梁的方法。在两个预弯组合梁经由桥支座90彼此接触的情况下，预弯组合梁的钢模板的上下凸缘1100和900以对接焊方式彼此连接(见附图标记110)。上连接钢板600放置在上凸缘1100上，并且其四个边焊接到上凸缘1100上。下连接钢板800放置在下凸缘900下面，并且其四个边焊接到下凸缘900上。采用梁腹连接的钢板400在其四个边上将预弯组合梁的钢模板的梁腹彼此连接，由此完成预弯组合梁的连接。
从上述说明明显可见，本发明提供了一种预应力组合梁和一种连续的预应力组合梁结构，能够提高其刚度，由此降低其余隙，达到紧凑的横截面。
此外，本发明提供了组合梁和连续的预应力组合梁结构的安装和连接方法，其能够显著改进现有的连接方法，因此提高构造的效率和结构的稳定性。
虽然已经示出和描述了本方明的一些优选实施例，但本领域的技术人员可以意识到，在不脱离由权利要求书及其等同文件所限定的范围内的本发明的原理和思想的前提下，可以对这些实施例做出改变。

Claims (13)

1.一种预应力组合梁，包括：
跨过预应力组合梁设置的抗剪钢筋和主钢筋；
容纳跨过预应力组合梁设置的钢丝的套管；
放置在预应力组合梁的端部并带有抗剪连接件的基础板；和
放置在预应力组合梁的上下凸缘中并带有抗剪连接件的钢板。
2.如权利要求1所述的预应力组合梁，其中放置在上下凸缘中的钢板埋置在预应力组合梁的整个长度上。
3.如权利要求1所述的预应力组合梁，其中，对于简支桥，除了从距预应力组合梁两个端部延伸大约15％的跨距的范围之外，放置在上下凸缘中的钢板埋置在预应力组合梁的整个长度上。
4.如权利要求1所述的预应力组合梁，其中，对于连续梁桥的外跨距，埋置在预应力组合梁的上下凸缘中的钢板埋置在负力矩范围内，该负力矩范围是从预应力组合梁的一个端部延伸大约10-15％的跨距。
5.如权利要求1所述的预应力组合梁，其中，对于连续梁桥的外跨距，埋置在预应力组合梁的上下凸缘中的钢板埋置在负力矩范围内，该负力矩范围是从预应力组合梁的一个端部延伸大约10-15％的跨距的范围，和从最大正力矩点处向其左右各延伸大约20％的跨距的范围。
6.如权利要求1所述的预应力组合梁，其中，对于连续梁桥的内跨距，埋置在预应力组合梁的上下凸缘中的钢板埋置在负力矩范围内，该负力矩范围从预应力组合梁的两个端部延伸了10-15％的跨距的范围。
7.如权利要求1所述的预应力组合梁，其中，对于连续梁桥的内跨距，埋置在预应力组合梁的上下凸缘中的钢板埋置在负力矩范围内，该负力矩范围是从预应力组合梁的两个端部延伸10-15％的跨距的范围，和从最大正力矩点处向其左右各延伸大约20％的跨距的范围。
8.一种制造预应力组合梁的方法，包括：
跨过预应力组合梁设置抗剪钢筋和主钢筋；
跨过预应力组合梁设置容纳钢丝的套管；
在预应力组合梁的端部上放置基础板；
在预应力组合梁的上下凸缘中设置带有抗剪连接件的钢板；
浇注混凝土到预应力组合梁中；和
混凝土被养护以后，通过拉紧容纳在套管中的钢丝，施加压缩力到预应力组合梁上。
9.如权利要求8所述的方法，其中，对于连续梁桥的外跨距：
基础板放置在没有力矩产生的预应力组合梁的一个端部；和
设置在预应力组合梁的上下凸缘中的钢板埋置在从预应力组合梁的一个端部延伸的负力矩范围内。
10.如权利要求8所述的方法，其中，对于连续梁桥的内跨距：
不埋置基础板；和
设置在预应力组合梁的上下凸缘中的钢板埋置在从预应力组合梁的两个端部延伸的负力矩范围内。
11.一种连续的预应力组合梁结构，包括：
埋置在预应力组合梁上凸缘中的上钢板，其带有抗剪连接件并且以对接焊方式彼此连接；
埋置在预应力组合梁的下凸缘中的下钢板，其带有抗剪连接件并且以对接焊方式彼此连接；
上连接板，其放置在上钢板上，并以贴角焊方式将其四个边焊接到上钢板上；
下连接板，其设置在下钢板下面，并以贴角焊方式将其四个边焊接到下钢板上；
用于填充预应力组合梁之间的间隙的环氧树脂。
12.一种连续的预应力组合梁结构，该连续的预应力组合梁结构通过以焊接方式连接预弯组合梁构造而成，包括：
以对接焊方式连接的预弯组合梁的钢模板的上下凸缘；
上连接钢板，其放置在钢模板的上凸缘上，并且以贴角焊方式将其四个边连接到钢模板的上凸缘上；
下连接钢板，其放置在钢模板的下凸缘下面，并且以贴角焊方式将其四个边连接到钢模板上凸缘上；和
梁腹连接的钢板，其放置在预应力组合梁钢模板的梁腹的侧面，并且以贴角焊方式将其四个边连接到钢模板的梁腹上；
13.一种建造连续梁桥时连接预应力组合梁的方法，包括：
以对接焊方式将上下凸缘钢板彼此连接，上下凸缘钢板埋置在预应力组合梁的上凸缘中而彼此接触；
将上连接板放置在对接焊的上凸缘钢板上，并且以贴角焊方式将上连接板的四个边焊接到对接焊的上凸缘钢板上；
将下连接板放置在对接焊的下凸缘钢板下面，并且以贴角焊方式将下连接板的四个边焊接到对接焊的下凸缘钢板上；
将环氧树脂注入彼此接触的预应力组合梁之间的间隙中，并且用环氧树脂填充该间隙。
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