CN215758472U - 一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于道路桥梁工程技术领域，尤其涉及一种波形钢腹板‑横哑铃形底板组合梁。本实用新型通过在混凝土板下方设置主钢管单元、定位钢管、倾斜波形钢腹板、固定螺栓单元、加固板单元、弦向连接板以及工字型加固板的整体结构，以及整个组合梁内部的有序焊接、浇筑操作，施工得到一个整体性能满足使用要求的钢混凝土组合梁。本实用新型：第一、组合梁刚度大、延性高、整体性好，可充分发挥钢管与混凝土的受力特性，显著提高组合梁结构的承载力；第二、以波形钢作为腹板，能够保证预应力施加的有效性，同时避免应力集中，改善抗疲劳性能，波形钢作为腹板通过固定螺栓单元安装固定，保证足够的连接强度和相对简单的施工过程。

Description

一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁

技术领域

本实用新型属于道路桥梁工程技术领域，尤其涉及一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁。

背景技术

组合梁结构，通常包括钢结构主梁和搁置在钢梁上的混凝土板，既能充分发挥钢梁的抗拉能力，又能充分发挥混凝土板的抗压性能。其与纯钢梁相比具有造价低、失稳风险低的优点，而与混凝土梁相比则又具有截面高度低、自重轻、延性好等众多优点，因而被广泛运用在桥梁、建筑等工程结构领域。

现有组合梁结构，依据截面类型的不同，主要包括以下三种：第一种由钢平板底板、钢平板腹板和混凝土顶板组成；第二种由混凝土底板、钢平板腹板（钢腹杆）和混凝土顶板组成；第三种由弦杆底板、钢波纹板腹板（钢腹杆）和混凝土顶板组成。

上述三种现有组合梁，或是存在抗疲劳性能较弱（第一种和第三种）、或是存在预应力施加效果不佳（第二种）、或是存在底板整体性较差（第三种）等问题。

因此，寻求一种既能够提高抗疲劳性能和预应力施加效果，又能增强底板整体性的新型组合梁具有重要意义。

专利公告号为CN 204238122U、公告日为2015.04.01的中国实用新型专利公开了一种波形钢腹板双管弦杆和混凝土板连接梁桥结构，包括混凝土顶板，与混凝土顶板连接的波形钢腹板，所述的波形钢腹板连接有双下弦钢管，双下弦钢管之间连接有波形钢板；所述的波形钢腹板与混凝土顶板之间通过剪力键连接。

但是该实用新型专利中的连续梁桥结构，其存在整体结构强度不足的问题，例如波形钢腹板和混凝土顶板之间、波形钢板自身，因此整个连续梁桥结构的抗疲劳性能就相对较弱。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其能通过在混凝土板下方设置主钢管单元、定位钢管、倾斜波形钢腹板、固定螺栓单元、加固板单元、弦向连接板以及工字型加固板的整体结构，以及整个组合梁内部的有序焊接、浇筑操作，施工得到一个整体性能满足使用要求的钢混凝土组合梁。

本实用新型解决上述问题采用的技术方案是：一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，包括混凝土板，还包括设置在所述混凝土板下方的主钢管单元，设置在所述混凝土板内的定位钢管，用于连接所述主钢管单元和所述定位钢管的倾斜波形钢腹板，设置在所述主钢管单元上并用于安装所述倾斜波形钢腹板的固定螺栓单元，设置在所述定位钢管上的加固板单元，设置在左右相邻两个所述主钢管单元之间的弦向连接板，以及设置在上下相邻的两个所述弦向连接板之间的工字型加固板。

进一步优选的技术方案在于：所述主钢管单元包括圆形钢管主体，以及设置在所述圆形钢管主体内的管内混凝土。

进一步优选的技术方案在于：所述倾斜波形钢腹板下部位置处设有用于安装所述固定螺栓单元的板上开孔，所述固定螺栓单元包括设置在所述圆形钢管主体外环面上的弦向板，设置在所述弦向板上的螺栓孔，以及设置在所述螺栓孔和所述板上开孔上的安装螺栓。

进一步优选的技术方案在于：所述加固板单元包括设置在所述定位钢管外环面上的径向板，以及设置在所述径向板上并用于插接所述混凝土板的主体钢筋的连接孔。

进一步优选的技术方案在于：所述倾斜波形钢腹板上端倾斜向外展开，所述倾斜波形钢腹板平面与水平面之间的锐角夹角度数范围为30-90°。

进一步优选的技术方案在于：左右相邻两个所述主钢管单元之间的所述弦向连接板的数量为两个，所述工字型加固板上还设有用于连接左右相邻两个所述主钢管单元的径向加固板单元。

进一步优选的技术方案在于：所述工字型加固板上还设有用于向下插入安装所述径向加固板单元的向上开槽。

进一步优选的技术方案在于：所述径向加固板单元包括设置在所述向上开槽上的径向柱体，以及分别设置在所述径向柱体两端并用于连接所述主钢管单元的两个弧形板。

一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁的施工方法，依次包括以下步骤：

S1、在辅助夹具上定位安装所述圆形钢管主体：根据组合梁的跨径，数控切割所述圆形钢管主体，并按两个所述圆形钢管主体之间预设的圆心距，定位安装所述圆形钢管主体；

S2、在两个所述圆形钢管主体之间安装所述弦向连接板和工字型加固板：所述弦向连接板与所述圆形钢管主体之间，所述工字型加固板与所述弦向连接板之间均焊接固定；

S3、在所述圆形钢管主体上安装所述倾斜波形钢腹板：根据预设的所述倾斜波形钢腹板的倾斜角度，将所述倾斜波形钢腹板切割成与所述圆形钢管主体相匹配的相贯线端部并开设所述板上开孔，接着焊接固定两对所述弦向板，将所述倾斜波形钢腹板插入成对平行的两个所述弦向板之间，最终紧固所述安装螺栓；

S4、往所述圆形钢管主体内浇筑混凝土，固化形成管内混凝土：这样整个横哑铃形底板施工完毕；

S5、在所述定位钢管外表面上先焊接所述加固板单元，再往所述定位钢管内浇筑混凝土，最后焊接所述定位钢管和所述倾斜波形钢腹板：所述倾斜波形钢腹板焊接之前需要保证所述定位钢管内的混凝土已经达到设计强度；

S6、在所述定位钢管上浇筑所述混凝土板，完成整个组合梁的施工操作：所述混凝土板浇筑时设有浇筑模板及支架，所述倾斜波形钢腹板同时也用于支撑所述浇筑模板。

一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁的施工方法，依次包括以下步骤：

P1、在辅助夹具上定位安装所述圆形钢管主体：根据组合梁的跨径，数控切割所述圆形钢管主体，并按两个所述圆形钢管主体之间预设的圆心距，定位安装所述圆形钢管主体；

P2、在两个所述圆形钢管主体之间安装所述弦向连接板、工字型加固板以及径向加固板单元：所述弦向连接板与所述圆形钢管主体之间，所述工字型加固板与所述弦向连接板之间均焊接固定，所述径向柱体先焊接在所述所述向上开槽上，所述弧形板再与所述圆形钢管主体焊接；

P3、在所述圆形钢管主体上安装所述倾斜波形钢腹板：根据预设的所述倾斜波形钢腹板的倾斜角度，将所述倾斜波形钢腹板切割成与所述圆形钢管主体相匹配的相贯线端部并开设所述板上开孔，接着焊接固定两对所述弦向板，将所述倾斜波形钢腹板插入成对平行的两个所述弦向板之间，最终紧固所述安装螺栓；

P4、往所述圆形钢管主体内浇筑混凝土，固化形成管内混凝土：这样整个横哑铃形底板施工完毕；

P5、在所述定位钢管外表面上先焊接所述加固板单元，再往所述定位钢管内浇筑混凝土，最后焊接所述定位钢管和所述倾斜波形钢腹板：所述倾斜波形钢腹板焊接之前需要保证所述定位钢管内的混凝土已经达到设计强度；

P6、在所述定位钢管上浇筑所述混凝土板，完成整个组合梁的施工操作：所述混凝土板浇筑时设有浇筑模板及支架，所述倾斜波形钢腹板同时也用于支撑所述浇筑模板。

本实用新型具有以下优点：第一、组合梁刚度大、延性高、整体性好，可充分发挥钢管与混凝土的受力特性，显著提高组合梁结构的承载力；第二、以波形钢作为腹板，能够保证预应力施加的有效性，同时避免应力集中，改善抗疲劳性能，波形钢作为腹板通过固定螺栓单元安装固定，保证足够的连接强度和相对简单的施工过程；第三、加固板单元的加入，既可以降低混凝土板浇筑时对临时支架的依赖程度，又可以保证混凝土板浇筑成型的精准定位效果，还大大提高了混凝土板的连接强度；第四、径向加固板单元的加入，使得横哑铃形底板的整体性更高，抗拉能力更强，降低弦向连接板屈曲失稳的发生概率；第五、组合梁的整体施工操作合理有序、简单方便、灵活高效，在不同施工现场、使用环境下适用性高。

附图说明

图1为本实用新型中组合梁的结构示意图。

图2为本实用新型中倾斜波形钢腹板的位置结构示意图。

图3为本实用新型中安装螺栓的使用示意图。

图4为本实用新型中弦向连接板的位置结构示意图。

图5为本实用新型中加固板单元的位置结构示意图。

图6为本实用新型中径向加固板单元的位置结构示意图。

图7为本实用新型中向上开槽的位置结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：混凝土板11、主钢管单元1、圆形钢管主体101、管内混凝土102、定位钢管2、倾斜波形钢腹板3、固定螺栓单元8、弦向板801、螺栓孔802、安装螺栓803、板上开孔9、加固板单元4、径向板401、连接孔402、弦向连接板5、工字型加固板6、径向加固板单元7、径向柱体701、弧形板702、向上开槽10。

具体实施方式

以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的范围进行限定。

实施例：如附图1-7所示，一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，包括混凝土板11，还包括设置在所述混凝土板11下方的主钢管单元1，设置在所述混凝土板11内的定位钢管2，用于连接所述主钢管单元1和所述定位钢管2的倾斜波形钢腹板3，设置在所述主钢管单元1上并用于安装所述倾斜波形钢腹板3的固定螺栓单元8，设置在所述定位钢管2上的加固板单元4，设置在左右相邻两个所述主钢管单元1之间的弦向连接板5，以及设置在上下相邻的两个所述弦向连接板5之间的工字型加固板6。

在本实施例中，所述混凝土板11为钢筋混凝土板，所述主钢管单元1内也浇筑混凝土，以保证组合梁中钢结构的抗拉特性，和混凝土结构的抗压特性可以很好地组合，而所述定位钢管2与所述加固板单元4一起，位于所述混凝土板11内部，这样所述混凝土板11浇筑时可以获得一个初步的支撑效果，而在所述混凝土板11成型后还可以获得一个相对更大的连接强度。

此外，所述倾斜波形钢腹板3上下两边均为相贯线，上相贯线用于点焊连接所述定位钢管2，下相贯线用于卡合对齐所述主钢管单元1，接着再被所述固定螺栓单元8螺接固定，即可保证所述倾斜波形钢腹板3稳定安装，而与所述定位钢管2上与所述倾斜波形钢腹板3的焊接位置，后续再被所述混凝土板11的混凝土一起浇筑进去，以保证所述混凝土板11、定位钢管2、倾斜波形钢腹板3三者共同连接的高结构强度。

最后，所述横哑铃形底板包括两端的所述主钢管单元1和中间的弦向连接板5，其外形就酷似一个哑铃，而在所述工字型加固板6的加入后，所述横哑铃形底板的结构强度就更大了，保证给组合梁提供足够的抗拉能力和抗疲劳性能。

所述主钢管单元1包括圆形钢管主体101，以及设置在所述圆形钢管主体101内的管内混凝土102。

在本实施例中，所述管内混凝土102与所述圆形钢管主体101共同支撑，保证足够的支撑强度以及突出的预应力施加效果。

所述倾斜波形钢腹板3下部位置处设有用于安装所述固定螺栓单元8的板上开孔9，所述固定螺栓单元8包括设置在所述圆形钢管主体101外环面上的弦向板801，设置在所述弦向板801上的螺栓孔802，以及设置在所述螺栓孔802和所述板上开孔9上的安装螺栓803。

在本实施例中，所述倾斜波形钢腹板3的下相贯线与所述圆形钢管主体101外环面对齐，然后所述弦向板801与所述倾斜波形钢腹板3的平面预先就设置为平行关系，接着所述板上开孔9对齐所述螺栓孔802，最后安装拧紧所述安装螺栓803，即完成所述倾斜波形钢腹板3的下部安装操作。

其中，相较于在所述倾斜波形钢腹板3下相贯线处直接焊接的方式，本实施例中的所述固定螺栓单元8具有施工难度低，安装结构强度足够的优点，所述下相贯线处如果直接焊接，容易发生虚焊的问题。

所述加固板单元4包括设置在所述定位钢管2外环面上的径向板401，以及设置在所述径向板401上并用于插接所述混凝土板11的主体钢筋的连接孔402。

在本实施例中，所述径向板401可以增大所述定位钢管2与所述混凝土板11的连接面积，进而增大连接强度，而所述连接孔402用于插接所述混凝土板11的主体钢筋，这样的话所述定位钢管2与所述混凝土板11之间的连接强度就更大了，这一点在所述混凝土板11浇筑时的浇筑模板支撑，以及所述混凝土板11成型后的支撑使用时都能体现。

所述倾斜波形钢腹板3上端倾斜向外展开，所述倾斜波形钢腹板3平面与水平面之间的锐角夹角度数范围为30-90°。

在本实施例中，所述倾斜波形钢腹板3如果倾斜较大，即更加躺倒时，组合梁容易发生倾斜波形钢腹板3和所述混凝土板11脱落分离的现象，而如果所述倾斜波形钢腹板3倾斜很小，即更加竖立，这样混凝土板11上的压应力在分配给横哑铃形底板时就过于集中，容易造成所述混凝土板11自身被压裂，以及所述横哑铃形底板任意被竖向撕裂的问题，因此确定了上述30-90°的锐角倾斜角度。

其中，上述的倾斜波形钢腹板3平面指的是所述倾斜波形钢腹板自身内部相互平行的两个平面中的任意平面。

左右相邻两个所述主钢管单元1之间的所述弦向连接板5的数量为两个，所述工字型加固板6上还设有用于连接左右相邻两个所述主钢管单元1的径向加固板单元7。所述工字型加固板6上还设有用于向下插入安装所述径向加固板单元7的向上开槽10。

在本实施例中，所述混凝土板11下方配备两根所述主钢管单元1，而左右两根所述主钢管单元1之间再设置上下两块所述弦向连接板5，此时所述径向加固板单元7在上下两块所述弦向连接板5之间，用于连接两个所述主钢管单元1，保证两个所述主钢管单元1之间的抗拉、抗压能力可以进一步提升。

最后，所述径向加固板单元7与所述工字型加固板6，在所述向上开槽10处再焊接，保证整个所述横哑铃形底板的结构强度可以被再次提升强化。

所述径向加固板单元7包括设置在所述向上开槽10上的径向柱体701，以及分别设置在所述径向柱体701两端并用于连接所述主钢管单元1的两个弧形板702。

在本实施例中，所述径向柱体701与所述弧形板702预先焊接成整体，所述径向加固板单元7施工安装时，所述径向柱体701与所述向上开槽10焊接、所述弧形板702与所述圆形钢管主体101外环面焊接，最终保证所述横哑铃形底板具有足够的抗疲劳能力。

一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁的施工方法，依次包括以下步骤：

S1、在辅助夹具上定位安装所述圆形钢管主体101：根据组合梁的跨径，数控切割所述圆形钢管主体101，并按两个所述圆形钢管主体101之间预设的圆心距，定位安装所述圆形钢管主体101；

S2、在两个所述圆形钢管主体101之间安装所述弦向连接板5和工字型加固板6：所述弦向连接板5与所述圆形钢管主体101之间，所述工字型加固板6与所述弦向连接板5之间均焊接固定；

S3、在所述圆形钢管主体101上安装所述倾斜波形钢腹板3：根据预设的所述倾斜波形钢腹板3的倾斜角度，将所述倾斜波形钢腹板3切割成与所述圆形钢管主体101相匹配的相贯线端部并开设所述板上开孔9，接着焊接固定两对所述弦向板801，将所述倾斜波形钢腹板3插入成对平行的两个所述弦向板801之间，最终紧固所述安装螺栓803；

S4、往所述圆形钢管主体101内浇筑混凝土，固化形成管内混凝土102：这样整个横哑铃形底板施工完毕；

S5、在所述定位钢管2外表面上先焊接所述加固板单元4，再往所述定位钢管2内浇筑混凝土，最后焊接所述定位钢管2和所述倾斜波形钢腹板3：所述倾斜波形钢腹板3焊接之前需要保证所述定位钢管2内的混凝土已经达到设计强度；

S6、在所述定位钢管2上浇筑所述混凝土板11，完成整个组合梁的施工操作：所述混凝土板11浇筑时设有浇筑模板及支架，所述倾斜波形钢腹板3同时也用于支撑所述浇筑模板。

在本实施例中，这第一种施工方法，对应没有径向加固板单元7、向上开槽10的组合梁，其中：1、所述辅助夹具为现有常见的钢制或木质夹具；2、第一块所述弦向连接板5先与所述工字型加固板6焊接，第二块所述弦向连接板5再盖上去焊接。

一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁的施工方法，依次包括以下步骤：

P1、在辅助夹具上定位安装所述圆形钢管主体101：根据组合梁的跨径，数控切割所述圆形钢管主体101，并按两个所述圆形钢管主体101之间预设的圆心距，定位安装所述圆形钢管主体101；

P2、在两个所述圆形钢管主体101之间安装所述弦向连接板5、工字型加固板6以及径向加固板单元7：所述弦向连接板5与所述圆形钢管主体101之间，所述工字型加固板6与所述弦向连接板5之间均焊接固定，所述径向柱体701先焊接在所述所述向上开槽10上，所述弧形板702再与所述圆形钢管主体101焊接；

P3、在所述圆形钢管主体101上安装所述倾斜波形钢腹板3：根据预设的所述倾斜波形钢腹板3的倾斜角度，将所述倾斜波形钢腹板3切割成与所述圆形钢管主体101相匹配的相贯线端部并开设所述板上开孔9，接着焊接固定两对所述弦向板801，将所述倾斜波形钢腹板3插入成对平行的两个所述弦向板801之间，最终紧固所述安装螺栓803；

P4、往所述圆形钢管主体101内浇筑混凝土，固化形成管内混凝土102：这样整个横哑铃形底板施工完毕；

P5、在所述定位钢管2外表面上先焊接所述加固板单元4，再往所述定位钢管2内浇筑混凝土，最后焊接所述定位钢管2和所述倾斜波形钢腹板3：所述倾斜波形钢腹板3焊接之前需要保证所述定位钢管2内的混凝土已经达到设计强度；

P6、在所述定位钢管2上浇筑所述混凝土板11，完成整个组合梁的施工操作：所述混凝土板11浇筑时设有浇筑模板及支架，所述倾斜波形钢腹板3同时也用于支撑所述浇筑模板。

在本实施例中，这第二种施工方法，与第一种施工方法相比，唯一区别就是在原S2处，即所述工字型加固板6焊接完成后，再焊接所述径向柱体701、弧形板702，最后再盖上去焊接第二块所述弦向连接板5，保证结构更加强化的所述横哑铃形底板也同样可以简单、高效、灵活地施工完毕。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，包括混凝土板（11），其特征在于：还包括设置在所述混凝土板（11）下方的主钢管单元（1），设置在所述混凝土板（11）内的定位钢管（2），用于连接所述主钢管单元（1）和所述定位钢管（2）的倾斜波形钢腹板（3），设置在所述主钢管单元（1）上并用于安装所述倾斜波形钢腹板（3）的固定螺栓单元（8），设置在所述定位钢管（2）上的加固板单元（4），设置在左右相邻两个所述主钢管单元（1）之间的弦向连接板（5），以及设置在上下相邻的两个所述弦向连接板（5）之间的工字型加固板（6）。

2.根据权利要求1所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：所述主钢管单元（1）包括圆形钢管主体（101），以及设置在所述圆形钢管主体（101）内的管内混凝土（102）。

3.根据权利要求2所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：所述倾斜波形钢腹板（3）下部位置处设有用于安装所述固定螺栓单元（8）的板上开孔（9），所述固定螺栓单元（8）包括设置在所述圆形钢管主体（101）外环面上的弦向板（801），设置在所述弦向板（801）上的螺栓孔（802），以及设置在所述螺栓孔（802）和所述板上开孔（9）上的安装螺栓（803）。

4.根据权利要求1所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：所述加固板单元（4）包括设置在所述定位钢管（2）外环面上的径向板（401），以及设置在所述径向板（401）上并用于插接所述混凝土板（11）的主体钢筋的连接孔（402）。

5.根据权利要求1所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：所述倾斜波形钢腹板（3）上端倾斜向外展开，所述倾斜波形钢腹板（3）平面与水平面之间的锐角夹角度数范围为30-90°。

6.根据权利要求3所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：左右相邻两个所述主钢管单元（1）之间的所述弦向连接板（5）的数量为两个，所述工字型加固板（6）上还设有用于连接左右相邻两个所述主钢管单元（1）的径向加固板单元（7）。

7.根据权利要求6所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：所述工字型加固板（6）上还设有用于向下插入安装所述径向加固板单元（7）的向上开槽（10）。

8.根据权利要求7所述的一种波形钢腹板-横哑铃形底板组合梁，其特征在于：所述径向加固板单元（7）包括设置在所述向上开槽（10）上的径向柱体（701），以及分别设置在所述径向柱体（701）两端并用于连接所述主钢管单元（1）的两个弧形板（702）。

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