基於u形槽鋼的組合梁板結構的製作方法

2023-06-14 20:11:31 1

專利名稱：基於u形槽鋼的組合梁板結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在土木工程結構領域中使用的，可用於已有結構加固改造和新建結構，特別適用於作為橋梁工程和建築工程結構中的主梁、橋面板和樓面板等受力構件的混凝土結構，尤其是一種鋼和混凝土組合梁板結構，具體地說是一種基於U形槽鋼的組合梁板結構。
背景技術：
眾所周知，現有大跨橋梁和大跨空間結構大多採用鋼和混凝土組合形式的梁、板結構，將鋼材和混凝土通過合理的設計組合在一起，可充分利用混凝土抗壓強度較高和鋼材抗拉強度較高且延性較好等特點，使得組合結構的力學和經濟等性能超過單一材料的結 構。目前鋼-混凝土組合橋面板主要有I)鋼底板-混凝土面板組合形式，鋼底板和混凝土面板之間通過焊釘、開孔板內插鋼筋及鋼管連接件等方式相連；2)夾層式組合形式，上下鋼面板之間為夾芯混凝土，且通過鋼腹板增強橋面板的抗剪能力。鋼-混凝土組合梁主要有I)組合鋼板梁，2)組合箱型梁，3)組合桁架梁等結構形式，分別由混凝土面板與工字型鋼、開口(或閉口)槽型鋼及鋼桁架梁通過預埋件連接。混凝土面板與鋼板或鋼梁之間通過大量的剪力釘連接，需要耗費大量的鋼連接件及人工費安裝，和全鋼結構梁板結構相比沒有太大的經濟優勢。全鋼結構梁板也存在鋼板容易局部屈曲，焊縫連接處在往復荷載作用下容易疲勞破壞等缺點。

發明內容
本發明的目的是針對現有的混凝土鋼梁或板存在的製造不便，重量大、成本高的問題，設計一種利用型鋼並對型鋼進行改進，可減少製造步驟又可提高強度的基於U形槽鋼的組合梁板結構。本發明的技術方案是
一種基於U形槽鋼的組合梁板結構，它包括橫截面主體呈U形的U形槽鋼I、混凝土 3、橫向鋼筋4和縱向鋼筋5，混凝土 3主體澆鑄在U形槽鋼I中，橫向鋼筋4和縱向鋼筋5分別沿U形槽鋼I的橫向和縱向澆埋在混凝土 3高出U形槽鋼I上表面的表層中，其特徵是所述的U形槽鋼I為連接冷彎成形或熱軋成形型的槽鋼，在組成U形結構的三個面上均至少設有一個向U形槽內內凸的用於提高槽鋼抗屈曲能力的內凸結構12。所述的混凝土 3中預埋有用於減重的減重管2，減重管2的形狀可為圓形或多邊形。所述的減重管2為鋼帶或鋼絲增強高密度PE管。所述的為高密度PE減重管2的表面纏繞有呈螺旋形的帶鋼9或鋼絲10。所述的帶鋼9的厚度為O. 2mm 4mm,鋼絲10的直徑不小於O. 2mm。所述的混凝土 3中預埋有加勁鋼板7，加勁鋼板7的一邊與減重管2表面相抵或焊接相連，另一邊與U形槽鋼I的內拐角相連(焊接)。所述的加勁鋼板7的表面設有減重增強孔13，加勁鋼板7的長度與U形槽鋼的長度相配，減重增強孔13可為圓孔或多邊孔。
本發明的有益效果
本發明將傳統的鋼、混凝土和HDPE相結合，通過截面的合理結構設計與先進成型工藝使得組合構件不僅解決了傳統組合結構連接、安裝複雜等缺點，而且能充分發揮各種材料的特點，具有輕質、經濟、高效、節約用鋼量等特點。既可用做公路、鐵路和城市立交橋主梁和橋面板，又可用做大跨建築結構、高層框架結構的主梁和樓面、屋面板等結構。它具有以下明顯的優點
I.本發明中的內外雙壁鋼管和鋼帶(鋼絲)增強HDFE管約束混凝土組合構件，充分利用了鋼材強度高、模量高和延性較好等優點，和HDPE輕質、經濟且具有一定的拉壓強度等特點，又對混凝土形成三向約束，大大提高了混凝土的抗壓強度，使得該種結構具有較高的承載能力，促進了 U型鋼組合構件向大直徑、輕質的承重件方向發展，U型鋼內壁與鋼帶(鋼絲)增強HDFE管外壁之間焊接的圓孔鋼板能限制內管向內屈曲，保證了混凝土受到雙壁約束。2.圓形或方形HDPE管的外表面可纏繞不同角度、不同方向、不同厚度和寬度的鋼帶或鋼絲，充分利用了鋼材良好的拉伸性能，且用鋼量較少，自重更輕，具體可根據受力要求進行設計，能夠取代鋼管的作用。3.內管和U型槽鋼之間的開孔鋼板不僅能防止內管向內屈曲，提高截面的抗剪強度，而且開孔板使得澆築的混凝土連成一體，避免了各塊混凝土單獨受力的不利情況。4.本發明中用做橋面板的U型冷彎鋼板與傳統三明治夾芯和鋼板-混凝土組合橋面板相比，減少了受拉區混凝土用量，受力更合理，自重更輕。為了進一步減輕橋面板自重，也可以設置鋼帶或鋼絲纏繞HDPE內管，形成中空結構。


圖I是本發明圖I中空組合梁橫截面示意圖之一。圖2是本發明圖I中空組合梁橫截面示意圖之二。圖3是本發明的加勁中空組合梁橫截面示意圖之一。圖4是本發明的加勁中空組合梁橫截面示意圖之二。圖5是本發明的實心組合橋面板橫截面示意圖。圖6是本發明的中空組合橋面板橫截面示意圖。圖7是本發明的加勁(圓孔)鋼板示意圖。圖8是本發明的鋼帶纏繞HDPE管示意圖。圖9是本發明的鋼絲纏繞HDPE管示意圖。圖中標號1為U型槽鋼，2為鋼帶(鋼絲)纏繞HDPE管，3為混凝土，4為橫向鋼筋，5為縱向鋼筋，6為連接螺栓，7為加勁帶圓孔鋼板，8為連接鋼板，9為纏繞鋼帶，10為纏繞鋼絲，11為HDPE管，12為內凸結構，13為增強減重孔。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。實施例一。如圖I所示。一種基於U形槽鋼的組合梁結構，它包括橫截面主體呈U形的U形槽鋼I、混凝土
3、橫向鋼筋4和縱向鋼筋5，混凝土 3主體澆鑄在U形槽鋼I中，橫向鋼筋4和縱向鋼筋5分別沿U形槽鋼I的橫向和縱向澆埋在混凝土 3高出U形槽鋼I上表面的表層中，是所述的U形槽鋼I為連接冷彎成形或熱軋成形型的槽鋼，在組成U形結構的三個面(也可為其中的一個或二個面)上設有均至少設有一個向U形槽內內凸的用於提高槽鋼抗屈曲能力的內凸結構12。為了減輕組合梁的重量，本實施例的混凝土 3中預埋有橫截面為長方形(也可為其它三邊以上的多邊形結構)的用於減重的減重管2，如圖I所示，減重管2可採用高密度PE管(HDPE)，為了增加減重管2的強度和剛度，具體實施時可在HDPE管11的表面纏繞有呈螺旋形的帶鋼9 (如圖8)或鋼絲10 (如圖9)，帶鋼9的厚度為O. 2mm 4mm，鋼絲10的直徑不小於O. 2_。相鄰的組合梁之間可通過連接鋼板8和連接螺栓6相連成一個整體。實施例二。如圖2所示。本實施例與實施例一的區別在於減重管2的截面呈圓形。實施例三。如圖3所示。本實施例與實施例一的區別是為了增加強度，在混凝土 3中預埋有四個加勁鋼板
7,每個加勁鋼板7的一邊與減重管2表面相抵，最好是與減重管2表面纏繞的鋼帶或鋼絲焊接在一起，另一邊與U形槽鋼I的內拐角焊接在一起，加勁鋼板7的長度與U形槽鋼的長度相配，在加勁鋼板7的表面設有減重增強孔13，減重增強孔13可為圖7所示的圓孔，也可為多邊孔或組合孔。實施例四。如圖4所示。本實施例與實施例三的區別是所述的減重孔2的截面形狀為圓孔。實施例五。如圖5所示。一種基於U形槽鋼的組合面板結構，它包括橫截面主體呈U形的U形槽鋼I、混凝土 3、橫向鋼筋4和縱向鋼筋5，混凝土 3主體澆鑄在U形槽鋼I中，橫向鋼筋4和縱向鋼筋5分別沿U形槽鋼I的橫向和縱向澆埋在混凝土 3高出U形槽鋼I上表面的表層中，是所述的U形槽鋼I為連接冷彎成形或熱軋成形型的槽鋼，在組成U形結構的三個面(也可為其中的一個或二個面)上設有向U形槽內內凸的用於提高槽鋼抗屈曲能力的內凸結構12。為了減輕組合梁的重量，本實施例的混凝土 3中預埋有橫截面為長方形(也可為其它三邊以上的多邊形結構)的用於減重的減重管2，如圖5所示，相鄰的組合面板之間需通過連接鋼板和連接螺栓相連成一個整體。實施例六。
如圖6所示。一種基於U形槽鋼的組合面板結構，它包括橫截面主體呈U形的U形槽鋼I、混凝土 3、橫向鋼筋4和縱向鋼筋5，混凝土 3主體澆鑄在U形槽鋼I中，橫向鋼筋4和縱向鋼筋5分別沿U形槽鋼I的橫向和縱向澆埋在混凝土 3高出U形槽鋼I上表面的表層中，是所述的U形槽鋼I為連接冷彎成形或熱軋成形型的槽鋼，在組成U形結構的三個面(也可為其中的一個或二個面)上設有向U形槽內內凸的用於提高槽鋼抗屈曲能力的內凸結構12。為了減輕組合梁的重量，本實施例的混凝土 3中預埋有橫截面為圓形(也可為三邊以上的多邊形或組合形狀的結構)的用於減重的減重管2，如圖6所示，減重管2可採用高密度PE管(HDPE)，為了增加減重管2的強度，具體實施時可在HDPE管11的表面纏繞有呈螺旋形的帶鋼9 (如圖8)或鋼絲10 (如圖9),帶鋼9的厚度為O. 2mm 4mm,鋼絲10的直徑不小於
O.2mm。相鄰的組合面板之間也需通過連接鋼板8和連接螺栓6相連成一個整體。本發明的關鍵是採用冷彎或熱軋薄壁槽鋼為模塊，沿著截面高度和寬度方向均設計了波形槽以提高槽鋼的局部抗屈曲能力。為了減輕自重，構件內部可內置圓管或方管形成中空截面。內置圓管與方管採用輕質價廉的鋼帶(或鋼絲)纏繞HDPE (高密度聚乙烯)管，在HDPE管的外表面敷設粘結膠體或樹脂，然後纏繞厚度O. 2mm-4mm的鋼帶，或者纏繞直徑大於O. 2mm的鋼絲。以槽型鋼和鋼帶(鋼絲)增強HDFE管為永久模具，澆築混凝土，並對混凝土形成三向約束，能夠提高混凝土的強度。為了防止內管局部屈曲，提高夾芯混凝土的抗剪強度，在槽型鋼內壁和內管外壁之間焊接帶圓孔的鋼板，鋼板以安裝於槽鋼折角為宜。對於組合橋面板，目前高速公路分離式高橋橋單面寬度一般不超過20米，橋面板橫向整體預製，無需連接，順橋向根據橋長和運輸能力分段通過高強螺栓組裝。對於組合主梁，橋梁橫斷面可由一個或多個主梁組成，主梁之間可用過螺栓連接。 本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
權利要求
1.一種基於U形槽鋼的組合梁板結構，它包括橫截面主體呈U形的U形槽鋼(I)、混凝土(3)、橫向鋼筋(4)和縱向鋼筋(5)，混凝土(3)主體澆鑄在U形槽鋼(I)中，橫向鋼筋(4)和縱向鋼筋(5)分別沿U形槽鋼(I)的橫向和縱向澆埋在混凝土 (3)高出U形槽鋼(I)上表面的表層中，其特徵是所述的U形槽鋼(I)為連接冷彎成形或熱軋成形型的槽鋼，在組成U形結構的三個面上均至少設有一個向U形槽內內凸的用於提高槽鋼抗屈曲能力的內凸結構(12)。
2.根據權利要求I所述的基於U形槽鋼的組合梁板結構，其特徵是所述的混凝土(3)中預埋有用於減重的減重管(2 )。
3.根據權利要求2所述的基於U形槽鋼的組合梁板結構，其特徵是所述的減重管(2)為高密度PE管。
4.根據權利要求3所述的基於U形槽鋼的組合梁板結構，其特徵是所述的為高密度PE管的表面纏繞有帶鋼(9)或鋼絲(10)。
5.根據權利要求4所述的基於U形槽鋼的組合梁板結構，其特徵是所述的鋼帶(9)的厚度為O. 2mm 4mm,鋼絲(10)的直徑不小於O. 2mm。
6.根據權利要求2所述的基於U形槽鋼的組合梁板結構，其特徵是所述的混凝土(3)中預埋有加勁鋼板(7)，加勁鋼板(7)的一邊與減重管(2)表面相抵或與減重管(2)表面纏繞的帶鋼(9)或鋼絲(10)焊接相連，另一邊與U形槽鋼(I)的內拐角相連。
7.根據權利要求6所述的基於U形槽鋼的組合梁板結構，其特徵是所述的加勁鋼板(7)的表面設有減重增強孔(13)，加勁鋼板(7)的長度與U形槽鋼的長度相配。
全文摘要
一種基於U形槽鋼的組合梁板結構，它包括橫截面主體呈U形的U形槽鋼(1)、混凝土(3)、橫向鋼筋(4)和縱向鋼筋(5)，混凝土(3)主體澆鑄在U形槽鋼(1)中，橫向鋼筋(4)和縱向鋼筋(5)分別沿U形槽鋼(1)的橫向和縱向澆埋在混凝土(3)高出U形槽鋼(1)上表面的表層中，其特徵是所述的U形槽鋼(1)為連接冷彎成形或熱軋成形型的槽鋼，在組成U形結構的三個面中至少有一個面上設有向U形槽內內凸的用於提高槽鋼抗屈曲能力的內凸結構(12)。具有輕質、經濟、高效、節約用鋼量等特點。
文檔編號E04B5/08GK102635067SQ20121014865
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者杜曙光, 蔣建強, 賀東誠 申請人:江蘇賽特鋼結構有限公司