CN201089978Y - 钢结构与混凝土结构过渡连接构造 - Google Patents

钢结构与混凝土结构过渡连接构造 Download PDF

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梁健
郑旭峰
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Abstract

本实用新型公开了一种钢结构与混凝土结构过渡连接构造，它包括设置在钢结构、混凝土结构相对端面之间的端横梁(10)，该端横梁(10)由钢箱(17)及其内腔中填充的混凝土构成；混凝土结构通过固定布设在端横梁(10)侧壁上的第一组抗剪器(11)固结连接；钢结构与端横梁(10)侧壁通过焊接形成固结连接。本实用新型的有益效果是，通过钢箱混凝土结构的端横梁能将任意形式的钢结构与混凝土结构有效和可靠地连接为一体。该构造结构简单，受力明确，强度高，而且具有良好的延性，可有效地避免发生脆性破坏。

Description

钢结构与混凝土结构过渡连接构造
技术领域
本实用新型涉及建筑工程，特别涉及一种将钢结构与混凝土结构连接为一体的过渡连接构造。
背景技术
在些建筑工程中，如何将钢结构与混凝土结构有效地连接为一体有时会是一个技术难题。譬如，在钢拱-连续梁协作体系桥中，其预应力钢筋混凝土连续梁要与钢拱连接，如果连续梁梁肋数量与钢拱拱肋数量相等，则通常采用这样的连接构造，即将钢拱端部伸入连续梁内，将钢拱与连续梁梁肋内的钢筋焊接后，再浇筑混凝土形成连续梁。但在连续梁梁肋数量与钢拱拱肋数量不相等时，则无法采用前述连接构造。因此，现有的连接构造适用性较窄，限制了新型结构桥梁的设计与施工建设。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢结构与混凝土结构过渡连接构造，通过该过渡连接构造能将任意形式的钢结构与混凝土结构有效和可靠地连接为一体。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的钢拱与混凝土连续梁过渡连接构件，其特征是：它包括设置在钢结构、混凝土结构相对端面之间的端横梁，该端横梁由钢箱及其内腔中填充的混凝土构成；混凝土结构通过固定布设在端横梁侧壁上的第一组抗剪器固结连接；钢结构与端横梁侧壁通过焊接形成固结连接。
作为本实用新型的一种优选方案，为提高连接强度，所述混凝土结构、端横梁之间布设有预应力束，预应力束的两端分别锚固在混凝土结构和钢箱上。
作为对上述优选方案的进一步优化，所述预应力束由在混凝土结构厚度方向上间隔布设的上预应力束、下预应力束等两组应力束构成。
本实用新型的有益效果是，通过钢箱混凝土结构的端横梁能将任意形式的钢结构与混凝土结构有效和可靠地连接为一体。该构造结构简单，受力明确，强度高，而且具有良好的延性，可有效地避免发生脆性破坏。
附图说明
本说明书包括如下六隔附图：
图1是本实用新型一应用实例的俯视图；
图2是在应用实例中，采用本实用新型的过渡连接构造将混凝土连续梁梁肋与钢拱拱肋连接的构造图；
图3采用本实用新型的过渡连接构造将混凝土连续梁梁肋与钢拱次纵梁连接的构造图；
图4是本实用新型过渡连接构造与混凝土结构相连接一侧的侧视图；
图5是本实用新型过渡连接构造中预应力束的布设方式示意图；
图6是本实用新型过渡连接构造与混凝土结构相连接一侧的侧视图。
图中标记及所对应的零部件、部位名称：端横梁10、第一组抗剪器11、第二组抗剪器12、第三组抗剪器13、上预应力束14、下预应力束15、通孔16、拱肋20、次纵梁21、连续梁梁肋30、桥面板40。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参照图1，本实用新型的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：它包括设置在钢结构、混凝土结构相对端面之间的端横梁10。参照图2和图3，该端横梁10由钢箱17及其内腔中填充的混凝土构成；混凝土结构通过固定布设在端横梁10侧壁上的第一组抗剪器11固结连接；钢结构与端横梁10侧壁通过焊接形成固结连接。
为提高连接强度，所述混凝土结构、端横梁10之间布设有预应力束，预应力束的两端分别锚固在混凝土结构和钢箱17上。参照图5，一种优选的方式是，所述预应力束由在混凝土结构厚度方向上间隔布设的上预应力束14、下预应力束15等两组应力束构成。
本实用新型通过钢箱混凝土结构的端横梁能能将任意形式的钢结构与混凝土结构有效和可靠地地连接为一体，下面以本申请人设计的一“钢拱-连续梁协作体系桥”为例作进一步说明：
该桥设计荷载：汽车-超20级，挂-120级；局部构件用城-A荷载标准验算；人群荷载按规范取值；桥梁全桥宽48.6m(净2×15m车行道，净2×6m人行道)。全桥长1322.2米，主跨组合跨径为300米，由主拱、副拱及拱顶合并段的箱型截面组合拱圈组成；两岸边跨预应力混凝土连续梁，端部梁高2.5米，根部梁高6.0米，桥面宽48.6米，为了外形与主桥边跨匹配，主梁采用了肋板式截面。连续梁纵肋与钢拱肋及两者桥面板均为固结连接。参照图1，该桥的钢拱体系中具行三道拱肋20，参照图2和图3，该三道拱肋20构及两道次纵梁21的端面通过焊接在钢箱17一侧壁而与端横梁10侧壁通过焊接形成固结连接。参照图1，该桥的预应力钢筋混凝土连续梁体系中具有五道连续梁梁肋30，该五道连续梁梁肋30，通过固定布设在端横梁10侧壁上的第一组抗剪器11固结连接。拱肋20、连续梁梁肋30均通过端横梁10过渡连接，构造简单。由于钢箱混凝土梁刚度大、强度高、延性好，因此可确保传力的可靠性。如图5和图6，预应力束通过在钢箱17上开设的预留通孔16穿入端横梁17，并在钢箱17内锚固，形成预应力钢箱混凝土构造。
参照图5，所述预应力束分上、下两组布设，其上预应力束14布设在连续梁梁肋上，而其下预应力束15则布设在连续梁的下缘。通过分别张拉上组预应力束14、下组预应力束15克服截面上下缘拉应力，受力明确。
参照图2、图3和图4，所述第一组抗剪器11沿混凝土连续梁的端面垂直间隔布设。所述钢箱17的内壁上沿其断面的周向间隔固定布设有第二组抗剪器12，参照图1和图3，第二组抗剪器12沿端横梁10的长度方向延伸。参照图1和图3，为实现与桥面板40的固结连接，所述钢箱17的上外壁上固定布设有第三组抗剪器13，第二组抗剪器13沿端横梁10的宽度方向延伸。所述第一组抗剪器11、第二组抗剪器12及第三组抗剪器13可优选地采用的是板眼式抗剪构件(如PBL抗剪器等)，其板体与钢箱17焊接，在沿板体长度方向上间隔开设的通孔内横向穿设有钢筋。在上述实例中，均采用了PBL抗剪器，PBL抗剪器肋高20厘米，间距30厘米，开孔直径为5厘米，孔内穿钢筋。
在上述应用实例的设计过程中，经过大量的试验表明本实用新型的钢拱与混凝土连续梁过渡连接构件具有下述特点：
1受力明确
通过分别张拉顶、底板预应力束克服截面上下缘拉应力，钢-混凝土界面采用PBL抗剪器克服剪应力，与传统的连接构件相比较，受力明确，构造简单。
2构造简单
边跨钢箱混凝土三条拱肋、混凝土连续梁五条肋，均通过预应力钢箱梁过渡连接，预应力钢箱外壳确保了与拱肋、连续梁肋连接构造简单。
3连接可靠
(1)预应力钢箱混凝土梁刚度大、强度高、延性好，确保了传力的可靠性
①强度高
与相同含钢率和预应力度的预应力混凝土梁极限强度试验比较，强度更高。极限荷载实验数据如下表：
预应力钢箱混凝土构造的极限荷载
编号 配筋率/％     (1)     (2)     (3) (1)/(2) (1)/(3)
按普通预应力钢筋砼计算Mn/kN-m 按预应力钢箱砼计算Mn/kN-m 试验值/kN-m
  s-1     2.67     398.27     536.50     645     0.74     0.62
  s-2     3.56     457.07     638.80     924.13     0.72     0.49
  s-3     2.67     460.01     633.95     801.3     0.73     0.57
  s-4     3.56     518.81     734 72     1095.13     0.71     0.47
  s-5     2.67     408.24     530.14     758     0.77     0.54
  s-6     3.56     467.04     631.20     940.88     0.74     0.50
  s-7     2.67     469.98     626.82     820.5     0.75     0.57
  s-8     3.56     528.78     727.79     1118.38     0.73     0.47
由上表可见，预应力钢箱混凝土梁比相同含钢率的PC梁强度可提高20％以上。
②延性好
结构具有良好的延性，可避免发生脆性破坏。
(2)通过大比例尺模型试验，其试验结论为：
①破坏荷载为静力试验荷载的6.05倍，强度极高。
②接头处挠度曲线平顺、光滑，无突变，计算值与试验值吻合良好，说明结构刚度过渡匀顺。
③疲劳次数的增加对挠度最大值相对静载增量很小；应变没有出现“突变”，随疲劳次数的变化不明显，说明接头抗疲劳性能优越。
④破坏后，钢箱内混凝土仍然保持良好的工作性能，钢箱内混凝土几乎没发生塑性变形，说明钢与混凝土共同工做性能良好。
⑤在接近破坏时，荷载挠度曲线仍然具有上升趋势，说明结构延性较好。

Claims (7)

1.钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：它包括设置在钢结构、混凝土结构相对端面之间的端横梁(10)，该端横梁(10)由钢箱(17)及其内腔中填充的混凝土构成；混凝土结构通过固定布设在端横梁(10)侧壁上的第一组抗剪器(11)固结连接；钢结构与端横梁(10)侧壁通过焊接形成固结连接。
2.如权利要求1所述的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：所述混凝土结构、端横梁(10)之间布设有预应力束，预应力束的两端分别锚固在混凝土结构和钢箱(17)上。
3.如权利要求2所述的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：所述预应力束由在混凝土结构厚度方向上间隔布设的上预应力束(14)、下预应力束(15)等两组应力束构成。
4.如权利要求2所述的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：所述第一组抗剪器(11)沿混凝土结构的端面垂直间隔布设。
5.如权利要求4所述的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：所述钢箱(17)的内壁上沿其断面的周向间隔固定布设有第二组抗剪器(12)，第二组抗剪器(12)沿端横梁(10)的长度方向延伸。
6.如权利要求5所述的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：所述钢箱(17)的上外壁上固定布设有第三组抗剪器(13)，第二组抗剪器(13)沿上外壁的宽度方向延伸。
7.如权利要求6所述的钢结构与混凝土结构过渡连接构造，其特征是：所述第一组抗剪器(11)、第二组抗剪器(12)及第三组抗剪器(13)采用的是板眼式抗剪构件，其板体与钢箱(17)焊接，在沿板体长度方向上间隔开设的通孔内横向穿设有钢筋。
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