Gfrp-鋼-高強混凝土組合梁及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑構件，尤其是一種組合梁及組合梁的施工方法。
【背景技術】
[0002]組合梁是采用多種不同材料結合而成的受彎結構構件，現(xiàn)有工程中應用的組合梁構件都為鋼-混凝土組合梁構件。鋼-混凝土組合梁構件可以較為充分的利用混凝土的良好抗壓性能和鋼材良好的抗拉性能，提高結構的承載力與延性。如圖1a和圖1b所示，目前常用的鋼-混凝土組合梁有兩種:型鋼-混凝土板組合梁和型鋼-混凝土填充梁。

【發(fā)明內容】

[0003]申請人經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn):
從受力和材料使用的角度來考慮，這兩種組合梁存在以下缺陷:型鋼-混凝土板組合梁的型鋼上翼緣一般承受壓應力，而起到與受壓區(qū)混凝土板相同的作用，這部分翼緣沒有存在的必要，造成鋼材的浪費；型鋼-混凝土填充梁在下部的混凝土承受的是拉應力，由于混凝土的抗拉強度很低，在承受荷載時這部分混凝土由于無法起到承受荷載的作用，反而成為了結構不必要的荷載，不僅浪費材料，而且影響結構的整體性能。從施工角度考慮，傳統(tǒng)的鋼-混凝土組合梁在施工過程中仍然需要搭設模板，工序復雜，并且梁-梁、梁-柱件連接負載、不可靠。
[0004]發(fā)明目的:一個目的是提供一種GFRP-鋼-高強混凝土組合梁，以解決現(xiàn)有技術存在的上述問題。進一步的目的是提供上述GFRP-鋼-高強混凝土組合梁的施工方法。
[0005]技術方案:一種GFRP-鋼-高強混凝土組合梁，包括由混凝土制成的受壓梁體區(qū)，沿所述受壓梁體區(qū)長度方向預埋于混凝土梁體中的若干焊釘，與所述焊釘焊接固定的鋼腹板，設置于鋼腹板形成的開口腔體內的GFRP空心管，以及與所述鋼腹板焊接、以封閉腔體開口端的受拉鋼板；所述GFRP空心管的外壁靠近混凝土梁體區(qū)、鋼腹板或受拉鋼板的側壁；所述鋼腹板靠近受壓梁體區(qū)的一端設置有彎折部。
[0006]在進一步的實施例中，GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與組合板的連接方式為，鋼腹板的彎折部通過焊釘與壓型鋼板焊接固定。GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與鋼梁的連接方式為，所述鋼腹板上焊接有加勁肋，加勁肋與連接板(8)通過螺栓固定，連接板的另一端通過螺栓與鋼梁固定連接。GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與節(jié)點板的連接方式為，所述鋼腹板端部設置有扇形切口，與節(jié)點板焊接固定，所述受拉鋼板通過坡口焊的方式與節(jié)點板焊接固定。所述受壓梁體區(qū)的混凝土強度不低于C40，所述受拉鋼板和鋼腹板采用Q345。
[0007]進一步的，本發(fā)明還提供了一種制造上述GFRP-鋼-高強混凝土組合梁的方法，包括如下步驟:
步驟1.鋼板切割下料與焊接，控制鋼板厚度偏差在±0.07mm內，鋼腹板頂端的豎直偏差小于0.3mm，鋼腹板的端部開設有扇形切口 ；采用坡口焊的方式焊接受拉鋼板和鋼腹板，采用熔焊焊接的方式焊接焊釘和鋼腹板；步驟2.在受拉鋼板的頂面涂覆一層環(huán)氧樹脂，將GFRP空心管插入到受拉鋼板的頂面；
步驟3.在吊裝就位后，將鋼腹板與節(jié)點板通過對接焊縫焊接，受拉鋼板與節(jié)點板通過坡口焊連接；
步驟4.在GFRP空心管上表面澆筑混凝土，養(yǎng)護至完全硬化。
[0008]在上述制作方法中，若需要連接固定組合梁與其它梁則該方法還包括如下步驟: 步驟31.連接固定組合梁與其它梁:將其他梁直接焊接于組合梁的鋼腹板上，或者在鋼腹板上焊接加勁肋，通過加勁肋與其它梁鉸接。
[0009]在上述制作方法中，若樓面板采用組合板，則該方法還包括如下步驟:
步驟32.在節(jié)點安裝完成后，將壓型鋼板鋪設在未澆筑的GFRP-鋼-高強混凝土組合梁上，壓型鋼板與組合梁通過焊釘連接，組合梁與組合板整體澆筑。
[0010]有益效果:本發(fā)明的組合梁內部設置有空心腔體，結構自重輕，節(jié)約材料，造價低；兩側的鋼腹板可以焊接其它板件，連接方便且十分可靠；本發(fā)明能夠使材料的力學性能充分發(fā)揮，提高了組合梁的承載力，施工安全。
【附圖說明】
[0011]圖1a和圖1b是現(xiàn)有技術的結構示意圖。
[0012]圖2是GFRP-鋼-高強混凝土組合梁的橫截面示意圖。
[0013]圖3a和圖3b是GFRP-鋼-高強混凝土組合梁的橫截面的應變圖。
[0014]圖4是GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與節(jié)點區(qū)域的連接示意圖。
[0015]圖5是GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與組合板的連接示意圖。
[0016]圖6是GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與鋼梁的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖2所示，本發(fā)明的GFRP-鋼-高強混凝土組合梁主要包括混凝土區(qū)，該混凝土形成受壓梁體區(qū)1，沿受壓梁體區(qū)長度的方向，在其兩側各自預埋有一排焊釘5。兩組鋼腹板4位于混凝土區(qū)的側壁，其一端設置有彎折部41，另一端向外側延伸，鋼腹板與混凝土區(qū)形成一個縱向開口的腔體，GFRP空心管3 (在該實施例中為薄壁空心管)位于該腔體中，開口端通過受拉鋼板2封閉。各構件的連接方式可以為焊釘熔焊于鋼腹板上，鋼腹板與受拉鋼板通過坡口焊的方式焊接固定。受拉鋼板的上表面涂有環(huán)氧樹脂等膠黏劑，與GFRP薄壁空心管連接。GFRP薄壁空心管的尺寸與空心腔體的尺寸匹配。在預制時，將焊釘熔焊于鋼腹板上，在受拉鋼板上表面涂覆教膠黏劑，GFRP薄壁空心管放置于涂有膠黏劑的表面，將受拉鋼板與鋼腹板焊接固定，即形成梁體的框架，在相關區(qū)域澆筑混凝土即可。
[0018]在該實施例中，空心管不僅強度高而且重量輕，是與現(xiàn)有技術完全不同的一種新的技術構思。
[0019]轉到圖5，在進一步的實施例中，GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與組合板的連接方式為，鋼腹板的彎折部通過焊釘7與壓型鋼板6焊接固定。在焊接成整體后，澆筑混凝土。
[0020]接著描述圖6，GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與鋼梁的連接方式為，所述鋼腹板上焊接有加勁肋，加勁肋9與連接板8通過螺栓固定，連接板的另一端通過螺栓11與鋼梁10固定連接。在其他實施例中，可以將鋼腹板直接與梁焊接或采用其他方式固定連接。
[0021]在轉到圖4，GFRP-鋼-高強混凝土組合梁與節(jié)點板的連接方式為，所述鋼腹板端部設置有扇形切口 42，與節(jié)點板焊接固定，鋼腹板與節(jié)點板之間形成對接焊縫43，所述受拉鋼板通過坡口焊2a的方式與節(jié)點板焊接固定。
[0022]從上述幾個實施例可以看出，本發(fā)明提供了一種新的技術構思，這種結構不僅輕質高強，而且與其他結構之間的連接也非常方便，施工速度快。結構自身的重量輕，能夠節(jié)約材料，具有造價低的優(yōu)點。
[0023]在進一步的實施例中，所述受壓梁體區(qū)的混凝土強度不低于C40，所述受拉鋼板和鋼腹板采用Q345。
[0024]制造上述GFRP-鋼-高強混凝土組合梁的方法，包括如下步驟:
步驟1.鋼板切割下料與焊接，控制鋼板厚度偏差在±0.07mm內，鋼腹板頂端的豎直偏差小于0.3mm，鋼腹板的端部開設有扇形切口 ；采用坡口焊的方式焊接受拉鋼板和鋼腹板，采用熔焊焊接的方式焊接焊釘和鋼腹板；
步驟2.在受拉鋼板的頂面涂覆一層環(huán)氧樹脂，將GFRP空心管插入到受拉鋼板的頂面；
步驟3.在吊裝就位后，將鋼腹板與節(jié)點板通過對接焊縫焊接，受拉鋼板與節(jié)點板通過坡口焊連接；
步驟4.在GFRP空心管上表面澆筑混凝土，養(yǎng)護至完全硬化。
[0025]在進一步的實施例中，若需要連接固定組合梁與其它梁則該方法還包括如下步驟:步驟31.連接固定組合梁與其它梁:將其他梁直接焊接于組合梁的鋼腹板上，或者在鋼腹板上焊接加勁肋，通過加勁肋與其它梁鉸接。
[0026]在上述制作方法中，若樓面板采用組合板，則該方法還包括如下步驟:
步驟32.在節(jié)點安裝完成后，將壓型鋼板鋪設在未澆筑的GFRP-鋼-高強混凝土組合梁上，壓型鋼板與組合梁通過焊釘連接，組合梁與組合板整體澆筑。
[0027]需要說明的是，在上述實施例中步驟之間的順序可以根據(jù)實際情況調整，序號是為了描述的方便，而非限定它們之間的順序。
[0028]施工案例一
GFRP-鋼-高強混凝土組合梁，其特征在于由受壓區(qū)混凝土(即混凝土組成的受壓梁體區(qū)，下同)、受拉鋼板、GFRP空心管、鋼腹板以及焊釘組成。本組合梁的寬b高h比為b/h=3/5,;受壓區(qū)混凝土在承受正彎矩時受到壓應力，受拉鋼板在承