鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土t梁的縱向連接方法
2023-05-06 10:33:06 2
專利名稱：鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土t梁的縱向連接方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土 T梁的縱向連接方法，屬於橋梁工程技術領域。
背景技術：
近年來，由於材料老化、環境侵蝕等一系列自然因素，設計失誤、施工不當、超載等人為因素，結構功能改變、荷載等級提聞等使用要求，以及設計規範改進、安全儲備提聞等原因，大量既有橋梁整體或局部無法滿足正常使用的要求，需要進行加固、改造或修復。
鋼-混凝土組合結構橋梁在近20年得到了迅速發展，由於其合理利用材料特點，充分發揮材料各自優勢，相比純鋼結構橋梁，可大幅節省鋼材、提高剛度和承載力等；與傳統混凝土結構橋梁相比，可顯著降低結構高度、提高跨越能力、減輕自重、改善抗震性能、縮短施工工期等，具有顯著的綜合優勢。因此，採用鋼-混凝土組合梁對既有鋼筋混凝土橋梁進行加固改造能夠產生顯著的技術經濟效益和社會效益，是橋梁加固改造的重要發展方向之一 O由於加固條件或加固成本的限制，對既有鋼筋混凝土 T梁橋的加固往往只能將其局部替換成鋼-混凝土組合梁，同時為了進一步加強加固效果，提高橋梁的整體性，需要將新替換的鋼-混凝土組合梁和保留的原鋼筋混凝土 T梁進行可靠的縱向連接，譬如圖I所示的某三跨混凝土簡支T梁橋，由於中跨不具備加固和拆除條件(如跨越既有鐵道線路)，只能將邊跨替換成鋼-混凝土組合梁，此時通過將邊跨的鋼-混凝土組合梁和中跨的原鋼筋混凝土 T梁進行可靠的連接，可以實現「簡支變連續」，有效降低中跨鋼筋混凝土 T梁的跨中正彎矩，從而提高中跨鋼筋混凝土 T梁的安全儲備。對於這類工程，鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土 T梁的縱向可靠連接成為了加固設計的關鍵和難點。傳統的鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土 T梁的縱向連接方法通常採用內埋型鋼式，但該方法不僅構造與施工複雜，且只適用於鋼-混凝土組合梁和現澆混凝土梁的連接，目前尚缺乏成熟的方法實現組合梁與既有鋼筋混凝土T梁之間沿縱向的可靠連接，從而制約了鋼-混凝土組合梁在鋼筋混凝土 T梁橋加固改造工程中的應用。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中的不足，提出一種鋼-混凝土組合梁與既有鋼筋混凝土 T梁的縱向連接方法。本發明的技術方案如下一種鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土 T梁的縱向連接方法，該方法包括如下步驟I)在原鋼筋混凝土 T梁端部外表面以及原鋼筋混凝土 T梁端隔板外表面鑿毛，並在鑿毛處栽入L型短鋼筋；2)製作節點區鋼結構部分，首先製作鋼梁，鋼梁為焊接在一起的上、下翼緣板和腹板，在鋼梁端部處分別焊接鋼梁端隔板、鋼梁端隔板上翼緣以及節點區底板；鋼梁的高度和原鋼筋混凝土 T梁的腹板高度相一致，鋼梁間的腹板橫向間距和原鋼筋混凝土 T梁的橫向間距相一致，節點區底板超出鋼梁端部的長度為原鋼筋混凝土 T梁端隔板較原鋼筋混凝土T梁端部的縮進距離；在鋼梁的上翼緣板和鋼梁端隔板上翼緣頂面、鋼梁與鋼梁端隔板、節點區底板形成區域內的鋼板上均焊接有栓釘連接件；3)將節點區鋼結構與原鋼筋混凝土 T梁相契合，使原鋼筋混凝土 T梁端隔板和鋼梁端隔板之間形成一個封閉的箱形空間，在該封閉箱形空間中澆築混凝土 ；4)安裝組合梁混凝土板模板，綁紮組合梁混凝土板鋼筋以及節點區貫通鋼筋，連續澆築組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層，待組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層達到強度後，拆除組合梁混凝土板模板。所述的步驟2)中距鋼梁端部約O. 5-1. O倍橫向間距處焊接鋼梁端隔板及節點區底板。 所述的步驟4)中綁紮組合梁混凝土板鋼筋以及節點區貫通鋼筋後，埋入橋面板縱向預應力筋，待連續澆築組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層、拆除模板之後，安裝預應力筋錨具，張拉預應力。所述的鋼梁採用工字型截面。本發明相對於現有技術具有以下有益效果(I)該連接方法構造簡單、施工方便。鋼結構部分在工廠預製，現場安裝速度快，吊裝重量輕，混凝土溼作業量小，對周圍環境影響小；⑵連接構造受力性能良好，傳力可靠，可有效實現彎矩和剪力的傳遞，使組合梁和既有鋼筋混凝土 T梁真正形成連續結構；(3)鋼板外包混凝土，避免節點區裂縫外露，且節點區截面積較大，承載力高，延性好；(4)通過和預應力技術相結合，可有效避免負彎矩區混凝土橋面板開裂。
圖I為可採用本發明的橋梁結構加固改造典型實例。圖2為本發明的整體示意圖。圖3為本發明對原鋼筋混凝土 T梁端部鑿毛、栽筋的示意圖。圖4為本發明的鋼結構部分示意圖。圖5為本發明的鋼結構安裝示意圖。圖6為本發明澆築節點區混凝土示意圖。圖7為本發明安裝組合梁混凝土板模板、綁紮橋面鋼筋、預埋縱向預應力束的示意圖。圖8為本發明後澆混凝土橋面，張拉預應力的示意圖。圖中1_鋼梁；2_原鋼筋混凝土 T梁；3_鋼-混凝土組合梁與原鋼筋混凝土 T梁的縱向連接節點位置；4_原鋼筋混凝土 T梁端隔板；5-L型短鋼筋；6_鋼梁端隔板；7-鋼梁端隔板上翼緣；8_節點區底板；9_栓釘連接件；10_節點區混凝土 ；11_組合梁混凝土板模板；12_組合梁混凝土板鋼筋；13_節點區貫通鋼筋；14_橋面板縱向預應力筋；15_組合梁混凝土板；16_原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層；17_預應力筋錨具。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明的結構、加工和使用過程作進一步描述。圖2所示為本發明的整體示意圖。具體施工步驟如下I)在原鋼筋混凝土 T梁2頂面鑿毛。在原鋼筋混凝土 T梁2端部外表面以及原鋼筋混凝土 T梁端隔板4外表面鑿毛，並在鑿毛處栽入L型短鋼筋5，如圖3所示；2)製作節點區鋼結構部分，如圖4所示。首先製作鋼梁，鋼梁高度和原鋼筋混凝土 T梁2的腹板高度一致，鋼梁I相鄰兩道腹板的橫向間距和原鋼筋混凝土 T梁2的橫向間距一致，鋼梁分別包括上、下翼緣板和腹板，鋼梁也可採用工字型截面。在距鋼梁I端部處焊接鋼梁端隔板6、鋼梁端隔板上翼緣7以及節點區底板8，節點區底板8超出鋼梁I端部的長度為原鋼筋混凝土 T梁端隔板4較原鋼筋混凝土 T梁2端部的縮進距離。在鋼梁I上翼緣頂面、鋼梁端隔板6外側面、鋼梁端隔板上翼緣7頂面、節點區底板8頂面、鋼梁端隔 板6外側的鋼梁I腹板雙側面、鋼梁端隔板6外側的鋼梁I下翼緣頂面焊接栓釘連接件9 ；3)在現場將節點區鋼結構部分吊裝到指定位置，使原鋼筋混凝土 T梁端隔板4和鋼梁端隔板6之間形成一個封閉的箱形空間，如圖5所示，在該封閉箱形空間中澆築節點區混凝土 10,如圖6所示；4)安裝組合梁混凝土板模板11，綁紮組合梁混凝土板鋼筋12以及節點區貫通鋼筋13，如圖7所示；連續澆築組合梁混凝土板15和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層16，待組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層達到強度後，拆除組合梁混凝土板模板11，如圖8所示。上述鋼梁的片數與改造的既有鋼筋混凝土 T梁數目相對應。上述的焊接鋼梁端隔板6、鋼梁端隔板上翼緣7以及節點區底板8是位於距鋼梁I端部約O. 5 I. O倍橫向間距處。當該連接節點位於負彎矩區且混凝土板開裂難以得到有效控制時，可在綁紮組合梁混凝土板鋼筋12以及節點區貫通鋼筋13後，埋入橋面板縱向預應力筋14，如圖7所示，然後待連續澆築組合梁混凝土板15和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層16、拆除模板11之後，安裝預應力筋錨具17，張拉預應力，如圖8所示。本發明提供了一種鋼-混凝土組合梁與既有鋼筋混凝土 T梁的縱向連接方法，可用於既有鋼筋混凝土T梁橋的加固改造。該方法克服了傳統連接方法的不足，構造簡單，預製裝配，施工快速方便，混凝土溼作業量小，對周圍環境影響小。採用該方法後，連接節點受力性能良好，傳力可靠，承載力高，延性好，同時鋼板外包混凝土，避免節點區混凝土裂縫外露。該方法通用性強，具有廣闊的應用前景。
權利要求
1.一種鋼-混凝土組合梁和既有鋼筋混凝土 T梁的縱向連接方法，其特徵在於該方法包括以下步驟 1)在原鋼筋混凝土T梁端部外表面以及原鋼筋混凝土 T梁端隔板外表面鑿毛，並在鑿毛處栽入L型短鋼筋； 2)製作節點區鋼結構部分，首先製作鋼梁，鋼梁為焊接在一起的上、下翼緣板和腹板，在鋼梁端部處分別焊接鋼梁端隔板、鋼梁端隔板上翼緣以及節點區底板；鋼梁的高度和原鋼筋混凝土 T梁的腹板高度相一致，鋼梁間的腹板橫向間距和原鋼筋混凝土 T梁的橫向間距相一致，節點區底板超出鋼梁端部的長度為原鋼筋混凝土 T梁端隔板較原鋼筋混凝土 T梁端部的縮進距離；在鋼梁的上翼緣板和鋼梁端隔板上翼緣頂面、鋼梁與鋼梁端隔板、節點區底板形成區域內的鋼板上均焊接有栓釘連接件； 3)將節點區鋼結構與原鋼筋混凝土T梁相契合，使原鋼筋混凝土 T梁端隔板和鋼梁端隔板之間形成一個封閉的箱形空間，在該封閉箱形空間中澆築混凝土 ； 4)安裝組合梁混凝土板模板，綁紮組合梁混凝土板鋼筋以及節點區貫通鋼筋，連續澆築組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層，待組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土T梁後澆混凝土層達到強度後，拆除組合梁混凝土板模板。
2.根據權利要求I所述的連接方法，其特徵在於，所述的步驟2)中距鋼梁端部約O.5-1. O倍橫向間距處焊接鋼梁端隔板及節點區底板。
3.根據權利要求I所述的連接方法，其特徵在於，所述的步驟4)中綁紮組合梁混凝土板鋼筋以及節點區貫通鋼筋後，埋入橋面板縱向預應力筋，待連續澆築組合梁混凝土板和原鋼筋混凝土 T梁後澆混凝土層、拆除模板之後，安裝預應力筋錨具，張拉預應力。
4.根據權利要求I所述的連接方法，其特徵在於，所述的鋼梁採用工字型截面。
全文摘要
本發明涉及一種鋼-混凝土組合梁與既有鋼筋混凝土T梁的縱向連接方法，可用於既有鋼筋混凝土T梁橋的加固改造，屬於橋梁工程技術領域。該方法的步驟為在原鋼筋混凝土T梁端部鑿毛、栽筋，加工焊有栓釘連接件的節點區鋼結構部分，安裝節點區鋼結構使得節點區形成一個箱形封閉空間，在該箱形封閉空間內澆築混凝土，綁紮混凝土橋面板鋼筋，鋪設橋面板縱向預應力筋，連續澆築節點區橋面板混凝土，張拉橋面板縱向預應力。該方法克服了傳統連接方法的不足，構造簡單，預製裝配，施工快速方便，混凝土溼作業量小，對周圍環境影響小。連接節點受力性能良好，傳力可靠，承載力高，延性好，同時鋼板外包混凝土，避免節點區混凝土裂縫外露。該方法通用性強，具有廣闊的應用前景。
文檔編號E01D22/00GK102966050SQ201210520319
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者聶建國, 陶慕軒, 楊悅, 樊健生 申請人:清華大學