專(zhuān)利名稱(chēng)：一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁組合梁結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁。
背景技術(shù)：
槽形梁也稱(chēng)為U形梁，國(guó)外在20世紀(jì)中期就已開(kāi)展了對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁 的研究，最早應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁的是英國(guó)1952年建造的羅什爾漢橋。此后，日 本、前西德、澳大利亞相繼在鐵路橋梁中應(yīng)用了槽形梁，修建了多座槽形梁橋。日本為 適應(yīng)立交橋的發(fā)展，增加凈空、減少噪音，在二十世紀(jì)50年代以后陸續(xù)修建了多座槽形 梁橋。在新干線的建造中，因?yàn)槭芙ㄖ叨鹊南拗?，在許多路段都采用了槽形梁橋，如 下拓橋、都計(jì)花民橋、第二平原橋等。目前跨度最大的槽形梁，是建于70年代的跨徑為 68m的第二丘里跨線橋。該橋位于新干線上，是和公路交叉的跨線橋。除簡(jiǎn)支梁橋外， 國(guó)外還修建了槽形梁連續(xù)梁橋。在軌道交通工程中法國(guó)的里爾建造了雙線跨度50m的 預(yù)應(yīng)力槽形梁；法國(guó)13號(hào)線在塞納河上建筑了跨度85m、腹板為矩形、雙層底板的槽形 梁；智利的圣地亞哥地鐵5號(hào)線建成雙線槽形梁，并運(yùn)行多年情況良好。日本已把槽形 梁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法納入了日本國(guó)有鐵路建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，日本和前蘇聯(lián)還做了槽形梁 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。近年來(lái)，比利時(shí)根據(jù)預(yù)彎梁結(jié)構(gòu)已有的研究成果，研制了應(yīng)用于高速鐵路 橋梁的預(yù)彎槽形梁結(jié)構(gòu)。目前已將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于橫跨歐洲的高速鐵路工程中。我國(guó)對(duì) 槽形梁的研究雖起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展非常迅速，有多座橋梁都采用了此種結(jié)構(gòu)。國(guó) 內(nèi)最早進(jìn)行槽形梁研究始于上世紀(jì)70年代末，1982年我國(guó)在京承(德)線懷柔車(chē)站附近建 造了 l孔20m跨徑的雙線鐵路槽形梁。隨后在鐵路、輕軌等軌道交通橋梁以及公路橋梁 中也多次采用了槽形梁結(jié)構(gòu)，修建了一批簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的槽形梁橋。上海的城鐵 建設(shè)過(guò)程中也進(jìn)行過(guò)槽形梁的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究。通過(guò)研究和實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)一步明確了槽 形梁建筑高度低、噪音小的特點(diǎn)，是一種非常適合于軌道交通橋梁的主梁結(jié)構(gòu)形式。槽 形梁是一種下承式的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，軌道鋪設(shè)于槽形梁的中間道床板上，車(chē)輛行進(jìn) 時(shí)所需爬升高度遠(yuǎn)小于其他上承式主梁。另外，其兩側(cè)腹板自然形成連貫的隔音帶，有 效降低了車(chē)輛運(yùn)行對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的噪聲污染。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其特別適合于軌道交通橋梁 特別是平原地區(qū)的軌道交通橋梁。 槽形梁屬于一種復(fù)雜的空間板梁組合結(jié)構(gòu)，承受荷載時(shí)其主梁不但受彎且受 扭，板梁結(jié)合部位受力情況復(fù)雜。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土槽形梁在該位置由于受力情況復(fù) 雜，混凝土容易產(chǎn)生開(kāi)裂，使得該部位鋼筋易受外界空氣、水等介質(zhì)接觸并形成銹蝕， 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和耐久性削弱。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)需詳盡分析局部的應(yīng)力情況并配置合理 的構(gòu)造配筋。槽形梁對(duì)施工技術(shù)條件要求較高，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的張拉工藝要求尤其嚴(yán)格。 另外，目前現(xiàn)有槽形梁多采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的施工方法，施工過(guò)程中占地面積大、施工周期 長(zhǎng)，在城市橋梁建設(shè)中受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁及制備方法， 解決上述所述的普通預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁板梁結(jié)合部位受力情況復(fù)雜、混凝土容易產(chǎn)生 開(kāi)裂；板梁結(jié)合部位配筋構(gòu)造復(fù)雜、施工難度大；施工技術(shù)條件要求高；現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工 占地面積大、施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題。 技術(shù)方案本發(fā)明的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁包括一對(duì)位于該組合槽形 梁兩側(cè)的波紋鋼腹板，澆筑在下翼緣鋼板周?chē)囊黄诨炷痢仓谏弦砭変摪逯車(chē)?與上翼緣鋼板通過(guò)剪力連接件連接的二期混凝土，波紋鋼腹板的上部與上翼緣鋼板相連 接，波紋鋼腹板的下部與下翼緣鋼板相連接，形成橫截面為槽形的組合梁。
本發(fā)明的波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁的制備方法包括如下步驟
1).采用焊接將上翼緣鋼板、下翼緣鋼板與波紋鋼腹板焊接成工形梁；
2).在上翼緣鋼板和下翼緣鋼板上焊接若干個(gè)剪力連接件；
3).在距工形梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預(yù)彎力； 4).在下翼緣鋼板周?chē)胖每v向鋼筋和箍筋并澆筑一期混凝土，形成一期混凝土 床板； 5).待一期混凝土床板達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，釋放預(yù)彎力； 6).在上翼緣鋼板周?chē)胖每v向鋼筋和箍筋并澆筑二期混泥土 ；待二期混凝土達(dá) 到規(guī)定強(qiáng)度后，完成波鋼腹板預(yù)彎組合梁制造。 有益效果根據(jù)上述方案，本發(fā)明提供一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，以改 進(jìn)傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁梁板結(jié)合部受力情況復(fù)雜、混凝土容易產(chǎn)生開(kāi)裂、配筋構(gòu)造 復(fù)雜等缺陷，同時(shí)也可一定程度上改善該結(jié)構(gòu)施工時(shí)技術(shù)條件要求高、現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工占 地面積大、施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題。本發(fā)明由帶有波紋鋼腹板的工形鋼梁和包裹于工字鋼梁 下翼緣板外的鋼筋混凝土床板和包裹于工字型鋼梁上翼緣板外的鋼筋混凝土板構(gòu)成，可 應(yīng)用于橋梁工程中，特別是軌道交通橋梁中。由于波紋鋼腹板縱橋向剛度很小，在鋼梁 預(yù)彎時(shí)不會(huì)吸收預(yù)彎力，還可減小結(jié)構(gòu)在收縮徐變作用下的預(yù)應(yīng)力損失，因此其預(yù)應(yīng)力 效率高；由于波紋鋼腹板抗屈曲強(qiáng)度高，因此在施工時(shí)無(wú)需在腹板處焊接橫向或縱向加 勁肋，也無(wú)需額外設(shè)置橫橋向支頂裝置，因此其施工簡(jiǎn)便，工期短；波紋鋼腹板采用鋼 板軋制而成，可方便的根據(jù)設(shè)計(jì)要求制作成等截面或變截面高度的腹板；由于該結(jié)構(gòu)預(yù) 應(yīng)力效率高、施工方便，其經(jīng)濟(jì)性也有所提高。波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁在受到彎曲 荷載作用時(shí)，彎矩主要由工字鋼梁的上下翼緣板以及一期和二期混凝土承擔(dān)，剪力主要 由波紋鋼腹板承擔(dān)。預(yù)加于工字鋼梁的預(yù)彎力可推遲梁體裂縫的出現(xiàn)，有利于充分發(fā)揮 高強(qiáng)材料的特點(diǎn)。同時(shí)由于采用工字鋼梁對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 相比避免了設(shè)置預(yù)應(yīng)力管道、張拉預(yù)應(yīng)力鋼束、錨固及管道灌漿等施工過(guò)程，縮短施工 周期。而且，波紋鋼腹板良好的抗剪承載力避免了腹板裂縫，結(jié)構(gòu)耐久性好。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的橫截面示意圖；
圖3是示意的俯視 圖4是本發(fā)明的施工過(guò)程示意圖； 圖5是本發(fā)明的混凝土緣板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的混凝土不包裹上翼緣鋼板示意圖； 圖中有波紋鋼腹板l、上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3、剪力連接件4、 一期混凝 土5、 二期混凝土6、縱向鋼筋7、箍筋8、波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁梁長(zhǎng)L， L/4為波 紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁1/4處。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，該組合槽形梁包括一對(duì)位于該組 合槽形梁兩側(cè)的波紋鋼腹板l，澆筑在下翼緣鋼板3周?chē)囊黄诨炷?、澆筑在上翼緣 鋼板2周?chē)蚺c上翼緣鋼板2通過(guò)剪力連接件4連接的二期混凝土 6，波紋鋼腹板1的上 部與上翼緣鋼板2相連接，波紋鋼腹板1的下部與下翼緣鋼板3相連接，形成橫截面為槽 形結(jié)構(gòu)梁。 下面結(jié)合

具體對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 實(shí)施例l: 一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，包括澆筑在下翼緣鋼板3的一期混 凝土5、與二期混凝土6連接的上翼緣鋼板2，還包括波紋鋼腹板l。 所述的二期混凝土 6澆筑在上翼緣鋼板2上。所述的二期混凝土 6與上翼緣鋼 板2的六個(gè)端面連接。連接六個(gè)端面可以理解成二期混凝土6包裹上翼緣鋼板2。在架 設(shè)過(guò)程中采用二期混凝土 6包裹上翼緣鋼板2則需要制作模具先將上翼緣鋼板2包裹，然 后在澆筑二期混凝土6，待二期混凝土6達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后即可拆除模具，這樣增加波鋼腹 板預(yù)彎組合梁的整體強(qiáng)度，但施工工藝較為復(fù)雜，建設(shè)成本較高。本發(fā)明所述的一種波 紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的上翼緣鋼板2與下翼緣鋼板3設(shè)置有剪力連接件4。
本發(fā)明所述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的工形梁結(jié)構(gòu)為建筑高度 不變的等高度梁。所述的工形梁結(jié)構(gòu)通過(guò)改變波紋鋼腹板高度形成變高度梁。
步驟如下 1)采用焊接將上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3與波紋鋼腹板1焊接成工形梁； 2)在上翼緣鋼板2和下翼緣鋼板3上焊接若干個(gè)剪力連接件4 ; 3)在工形梁距梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預(yù)彎力； 4)在下翼緣鋼板3周?chē)胖每v向鋼筋7和箍筋8并澆筑一期混凝土 5 ; 5)待一期混凝土 5達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，釋放預(yù)彎力； 6)在上翼緣鋼板2周?chē)胖每v向鋼筋7和箍筋8并澆筑二期混泥土 6 ;待二期混 凝土 6達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，完成波鋼腹板預(yù)彎組合梁架設(shè)。 波紋鋼腹板1由平鋼板軋制而成；將波紋鋼腹板與上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3 組成工形梁時(shí)，可選用企口雙面焊接、高強(qiáng)螺栓等連接形式；剪力連接件4可選用栓釘 連接件、鋼筋連接件、PBL(開(kāi)孔鋼板)連接件等； 一期混凝土 5應(yīng)選用不低于C40的混 凝土， 二期混凝土 6應(yīng)選用標(biāo)號(hào)不低于C30的混凝土 ；縱向鋼筋7和箍筋8均為構(gòu)造鋼 筋，可采用R235(I級(jí)鋼筋屈服強(qiáng)度235MPa)和HRB335(11級(jí)鋼合金高強(qiáng)度)等鋼材。
實(shí)施例2: —種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，包括澆筑在下翼緣鋼板3周?chē)囊?期混凝土5、連接在上翼緣鋼板2的二期混凝土6，還包括波紋鋼腹板l、波紋鋼腹板l設(shè)置在澆筑在下翼緣鋼板3的一期混凝土 5與連接在上翼緣鋼板2的二期混凝土 6之間，三 者形成槽形結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明所述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的二期混凝土 6澆筑在上 翼緣鋼板2上。 本發(fā)明所述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的二期混凝土 6與上翼緣 鋼板2上端面連接，則采用二期混凝土6不包裹上翼緣鋼板2，只與上翼緣鋼板2上的剪 力連接件4連接。 采用二期混凝土 6不包裹上翼緣鋼板2，可將側(cè)模板直接放置在上翼緣鋼板2的 剪力連接件的一面澆注二期混凝土，施工工藝簡(jiǎn)單成本較低。但由于未能完全包裹鋼上 翼緣板，暴露在空氣中的鋼板需要而外進(jìn)行防銹蝕處理，且受壓穩(wěn)定性也有所降低。
本發(fā)明所述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的上翼緣鋼板2與下翼緣 鋼板3設(shè)置有剪力連接件4。 本發(fā)明述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的槽形結(jié)構(gòu)為建筑高度不變 的等高度梁。 本發(fā)明所述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，所述的槽形結(jié)構(gòu)通過(guò)改變波紋 鋼腹板高度形成變高度梁。 本發(fā)明所述的一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁的施工方法步驟如下 1)采用焊接將上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3與波紋鋼腹板1焊接成工形梁； 2)在上翼緣鋼板2和下翼緣鋼板3上焊接若干個(gè)剪力連接件4 ; 3)在工形梁距梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預(yù)彎力； 4)在下翼緣鋼板3周?chē)胖每v向鋼筋7和箍筋8并澆筑一期混凝土 5 ; 5)待一期混凝土 5達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，釋放預(yù)彎力； 6)在上翼緣鋼板2周?chē)胖每v向鋼筋7和箍筋8并澆筑二期混泥土 6 ;待二期混 凝土 6達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，完成波鋼腹板預(yù)彎組合梁架設(shè)。 波紋鋼腹板1由平鋼板軋制而成；將波紋鋼腹板與上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3 組成工形梁時(shí)，可選用企口雙面焊接、高強(qiáng)螺栓等連接形式；剪力連接件4可選用栓釘 連接件、鋼筋連接件、PBL(開(kāi)孔鋼板)連接件等； 一期混凝土 5應(yīng)選用不低于C40的混 凝土， 二期混凝土 6應(yīng)選用標(biāo)號(hào)不低于C30的混凝土 ；縱向鋼筋7和箍筋8均為構(gòu)造鋼 筋，可采用R235(I級(jí)鋼筋屈服強(qiáng)度235MPa)和HRB335(11級(jí)鋼筋屈服強(qiáng)度335MPa)等構(gòu) 造鋼筋常用的鋼筋。波紋鋼腹板的材料應(yīng)選用Q345、 Q390和Q420(低合金高強(qiáng)度)等 鋼材；上、下緣鋼板可采用Q345、 Q390和Q420(低合金高強(qiáng)度)等鋼材。
權(quán)利要求
一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁，其特征在于該組合槽形梁包括一對(duì)位于該組合槽形梁兩側(cè)的波紋鋼腹板(1)，澆筑在下翼緣鋼板(3)周?chē)囊黄诨炷?5)、澆筑在上翼緣鋼板(2)周?chē)蚺c上翼緣鋼板(2)通過(guò)剪力連接件(4)連接的二期混凝土(6)，波紋鋼腹板(1)的上部與上翼緣鋼板(2)相連接，波紋鋼腹板(1)的下部與下翼緣鋼板(3)相連接，形成橫截面為槽形結(jié)構(gòu)梁。
2. —種如權(quán)利要求1所述的波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁的制備方法，其特征在于該方 法包括如下步驟1) .采用焊接將上翼緣鋼板(2)、下翼緣鋼板(3)與波紋鋼腹板(1)焊接成工形梁；2) .在上翼緣鋼板(2)和下翼緣鋼板(3)上焊接若干個(gè)剪力連接件(4);3) .在距工形梁距梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預(yù)彎力；4) .在下翼緣鋼板(3)周?chē)胖每v向鋼筋和箍筋并澆筑一期混凝土 (5)形成一期混凝土 床板；5) .待一期混凝土床板達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，釋放預(yù)彎力；6) .在上翼緣鋼板(2)周?chē)胖每v向鋼筋和箍筋并澆筑二期混泥土 (6);待二期混凝土 (6)達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，完成波鋼腹板預(yù)彎組合梁制造。
全文摘要
本發(fā)明是一種波紋鋼腹板預(yù)彎組合槽形梁及其制備方法，該組合槽形梁包括一對(duì)位于該組合槽形梁兩側(cè)的波紋鋼腹板(1)，澆筑在下翼緣鋼板(3)周?chē)囊黄诨炷链舶?5)、澆筑在上翼緣鋼板(2)周?chē)蚺c上翼緣鋼板(2)通過(guò)剪力連接件(4)連接的二期混凝土(6)，波紋鋼腹板(1)的上部與上翼緣鋼板(2)相連接，波紋鋼腹板(1)的下部與下翼緣鋼板(3)相連接，形成橫截面為槽形結(jié)構(gòu)梁。該組合槽形梁解決了上述所述的普通預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁板梁結(jié)合部位受力情況復(fù)雜、混凝土容易產(chǎn)生開(kāi)裂；板梁結(jié)合部位配筋構(gòu)造復(fù)雜、施工難度大；施工技術(shù)條件要求高；現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工占地面積大、施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題。
文檔編號(hào)E01D21/00GK101691737SQ200910035830
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者葉見(jiàn)曙, 楊明, 邢世玲, 黃僑 申請(qǐng)人:東南大學(xué)