CN114197324A - 适于工业化制造装配的钢砼连接件及组合梁建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于工业化制造装配的钢砼连接件及组合梁，钢砼连接件包括底模钢板和位于底模钢板下部的后灌注连接腔；施工时，先在底模钢板上部浇筑砼桥道板形成一体，后一体就位于钢梁并通过后灌注连接腔灌注结合料联结于钢梁顶部；本发明基于预埋钢砼连接件制造预制桥道板，极大简化了预制桥道板的钢筋及剪力连接钢筋构造，便于自动生产线制造；在工厂按标准件制造预埋剪力连接钢件，以钢结构安装匹配精度替代了传统混凝土预制件与钢梁精度；在施工装配过程中，钢梁上安装桥道板就位时二者之间为钢结构安装匹配精度，可实现机械化连续灌注，高效、优质、整体性好。

Description

适于工业化制造装配的钢砼连接件及组合梁建造方法

技术领域

本发明属于桥梁及结构工程领域，特别涉及一种适于工业化制造装配的钢砼连接件及组合梁建造方法。

背景技术

钢-混凝土组合梁桥能够充分发挥钢和混凝土二种材料性能优势，避免结构性开裂病害隐患，具有使用性能好，砂石开采少，钢材可回收利用等系列优点。

现有技术中，钢梁节段工厂化制造，现场拼装连接，质量、速度、效益好；而预制砼桥道板的模板安装、钢筋骨架就位和浇筑混凝土基本以人工为主，各桥道板几何尺寸、钢筋位置、混凝土质量可能存在明显的差异；导致现场桥道板安装在钢梁上的位置精度、连接质量、施工效率都较差。

由于具有以上问题，针对量大面广常规跨径桥梁的发展趋势则是希望全部构件均在工厂由自动生产线制造；但是，现有钢混组合梁的现场连接构造均需有相邻构件外伸钢筋的现场搭接或嵌套，使构件预制难以实现自动生产线制造；现场安装的位置精度、连接质量、施工效率都较差。

还有采用预制砼桥道板预留有纵向连接槽，且在就位后通过纵向连接槽内灌注结合料将预制砼桥道板固定联结在钢梁顶部的方式进行装配。该方法在装配前需要在桥道板预留纵向连接暗槽，而为了满足桥道板受力钢筋的连续和保证装配连接的可靠性，须在桥道板暗槽内设置有间距布置的横向钢筋穿过，因而使得在预制该砼桥道板过程中暗槽模板构造复杂，安装和拆除都较困难，很难适应工厂化自动生产线制造桥道板的工艺要求；暗槽模板虽可以采用人工安装和拆除，但费工费时，且最终的制作和装配质量具有明显的不定性，组合梁受力性能的可靠性难以得到保证。

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适于工业化制造装配的钢-砼连接件及组合梁，以便很好适应工厂化自动生产线制造桥道板的构造要求，实现完全、方便、快捷、精准、可靠的现场装配安装，确保各构件制造及其安装连接后形成组合梁的质量具有一致的可靠性，既能保证钢材以及混凝土的强度优势的发挥，还能显著提高装配效率，简化组合梁整体构造及施工工艺，保证桥梁整体的受力性能，从而延长主体使用寿命，降低建设及维护成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适于工业化制造装配的钢砼连接件及钢砼组合梁，以便很好适应工厂化自动生产线制造桥道板的构造要求，实现完全、方便、快捷、精准、可靠的现场装配安装，确保各构件制造及其安装连接后形成组合梁的质量一致的可靠性，既能保证钢材以及混凝土的强度优势的发挥，还能显著提高装配效率，简化组合梁整体构造及施工工艺，保证桥梁整体的受力性能，从而延长主体使用寿命，降低建设及维护成本。

本发明的适于工业化制造装配的钢砼连接件，包括底模钢板和由底模钢板和横向两侧L形钢板下部形成的后灌注连接腔；

施工时，先在底模钢板上部浇筑砼桥道板形成一体，后一体就位于钢梁并通过后灌注连接腔的结合料联结于钢梁顶部。

进一步，还包括分别固定连接于底模钢板横向两侧并与底模钢板共同围成所述后灌注连接腔的两个L形侧挡板；

位于两个所述L形侧挡板的之间固定连接有沿纵向排列的固定横联。

进一步，还包括向上延伸且在施工时被浇筑在预制砼桥道板内的预埋剪力钢筋或预埋剪力钉，所述预埋剪力钢筋或预埋剪力钉穿过底模钢板相应孔，并与所述底部横联固定连接。

进一步，两个所述L形侧挡板向上延伸超过所述底模钢板并与所述底模钢板共同形成槽形空间；

施工时，所述砼桥道板的纵向肋板浇筑于所述钢砼连接件的上部槽形空间。

进一步，位于所述槽形结构内且位于两个所述L形侧挡板之间固定有横向加劲肋板；所述横向加劲肋板直立设置并与底模钢板同时固定；

施工时，所述横向加劲肋板浇筑于砼桥道板的纵向肋板中。

进一步，所述固定横联靠钢砼连接件的底部设置，位于所述固定横联上部布置有纵向钢筋；所述预埋剪力钢筋或预埋剪力钉下端固定于所述固定横联，上端穿过所述底模钢板并在施工时预埋浇筑于所述预制砼桥道板。

进一步，所述钢砼连接件还包括两个底座板，两个所述底座板分别对应于两个所述边板的底端横向向外延伸固定且平行于水平面沿纵向设置；

施工时，所述钢梁顶面与两个所述底座板对应设置两个密封条，在预制砼桥道板就位于所述钢梁时，两个所述底座板压在两个所述密封条上使得后灌注连接腔形成相对密封。

进一步，两个所述边板分别与砼桥道板的纵向肋板的两侧面相适应倾斜设置，两个所述边板与对应的底座板之间固定连接设有加劲竖肋；

本发明还公开了一种组合梁建造方法，包括钢梁和预制砼桥道板，所述预制砼桥道板先与所述钢砼连接件浇筑于一体，并一体就位于所述钢梁顶部，并通过后灌注连接腔的结合料联结于钢梁顶部；

所述钢梁顶部固定分部有多个剪力钉，所述剪力钉向上伸入所述后灌注连接腔并浇筑于所述结合料内。

进一步，相邻的所述预制砼桥道板所对应的钢砼连接件之间的后灌注连接腔相互贯通，在其中一个或多个预制砼桥道板上预留有用于灌注结合料的灌注孔，对应的底模钢板上设有灌注过孔；

所述结合料可采用超高性能混凝土(UHPC)等高流动性、低收缩、高强度、高延性的灌注材料。

本发明的有益效果是：本发明的适于工业化制造装配的钢砼连接件及组合梁，钢砼连接件可采用工厂制造形成组件，并作为桥道板纵肋的底部预埋件与砼桥道板固定为一体，并在现场就位于钢梁后并与钢梁浇筑为一体，从而形成整体的组合梁；

本发明采用预埋的钢砼连接件与预制砼桥道板相结合的结构，基于预埋剪力连接钢件制造砼桥道板，极大简化了预制桥道板的钢筋构造及其与钢梁的现场剪力连接工艺，为自动生产线制造砼桥道板提供了技术途径，以便生产源头保证桥道板制造的优质高效；在工厂按标准件制造预埋钢砼连接钢件，使混凝土桥道板与钢梁安装匹配精度成为钢结构的安装匹配精度，克服了现有组合梁技术中混凝土预制件与钢梁安装匹配误差范围大的技术难题；具有预埋钢砼连接件的预制砼桥道板在钢梁上就位后，仅需后灌注一跨桥道板纵向贯通连接腔(跨端封闭)的结合料即可，避免了现有技术在钢-砼组合梁现场连接中或需人工钢筋嵌套搭接/或接缝需现场支模/或预留剪力孔需人工逐孔灌注等现场工期长、连接质量不定性的缺陷。

本发明可明显将“桥梁工地建造(现有桥道板预制和组合梁现场安装连接多以人工为主，现场工作量大、建造质量不稳定)”向“构件工厂自动生产线制造+现场机械化装配连接”推进，显著提供了组合梁桥的建设效率和质量，明显降低桥梁建设对环境的不利影响，提高桥梁服役后的材料回收利用率，大力助推“双碳”目标的实现。

本发明采用钢结构连接件与预制砼桥道板相结合的结构，取代了通过现浇混凝土或现场施焊的土木结构传统连接方式，实现了真实意义的组合桥梁结构预制-现场机械式连接装配的工业化建造，显著缩短了现场建设工期，减少了桥梁建设施工用地(面积x时间)，降低了砂石开采量，提高了材料可回收利用率，批量化工业生产可明显降低桥梁建设费用，具有显著的技术、经济、环保和社会效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的横向剖面结构示意图(爆炸)；

图2为本发明的纵向剖面结构示意图(爆炸)；

图3为装配浇筑后横向剖面结构示意图；

图4为装配浇筑后纵向剖面结构示意图；

图5为剪力连接钢件横向剖面图；

图6为剪力连接钢件的俯视图；

图7为剪力连接钢件的仰视图。

具体实施方式

如图1至图7所示：本实施例的适于工业化制造装配的钢砼连接件2，包括底模钢板202和位于底模钢板202下部的后灌注连接腔201；

后灌注连接腔201可采用制作成型并固定连接于底模钢板202下部，也可以是底模钢板202直接成为后灌注连接腔201的一部分围板，最终均能实现发明目的，在此不再赘述；

施工时，先在底模钢板202上部浇筑砼桥道板1形成一体，后一体就位于钢梁3并通过后灌注连接腔201灌注结合料联结于钢梁3顶部；

后灌注连接腔201为沿砼桥道板1纵向的腔室，除组合梁两端以外均为纵向贯穿腔室，即相邻砼桥道板就位后对应的钢砼连接件的后灌注连接腔纵向相连通，灌注结合料时可在一端直接灌注即可，整体上施工程序简单，效率较高。

本实施例中，还包括分别固定连接于底模钢板202横向两侧并与底模钢板202共同围成所述后灌注连接腔的两个边板203204；位于两个所述边板203204的之间固定连接有沿纵向排列的固定横联208；两个所述边板203204与底模钢板和固定横梁之间均采用焊接等现有的机械连接方式固定，在此不再赘述；通过横向两侧的边板203204与底模钢板202共同围成后灌注连接腔201，并结合固定横梁(为多个且沿纵向并列排列)共同形成框架的腔室结构，整体结构上较为稳定，后灌注连接腔201通过灌注结合料后固定于钢梁顶部(钢梁顶部当然需设置一些伸入后灌注连接腔201内的剪力钉等，在此不再赘述)，利于整体结构的强度的提高以及保持机构的稳定性。

本实施例中，还包括向上延伸且在施工时被浇筑在预制砼桥道板内的预埋剪力钢筋或预埋剪力钉205，所述预埋剪力钢筋或预埋剪力钉205固定于底模钢板202或/和所述固定横联208；从结构上看，预埋剪力钢筋或预埋剪力钉205可直接焊接在底模钢板202上，结构简单且施工方便，能够保证底模钢板202埋在砼桥道板的强度以及抗剪能力。

本实施例中，两个所述边板203204向上延伸超过所述底模钢板202并与所述底模钢板共同形成槽形空间；如图所示，两个所述边板203204向上且分别想横向两侧倾斜延伸超过所述底模钢板202，形成倒梯形槽，在与砼桥道板1一体浇筑时，与所述砼桥道板的纵向肋板适形并使得纵向肋板102浇筑于所述槽形空间；如图所示，两个所述边板203204形成所述纵向肋板的一部分并浇筑于一体，保证了结构的整体性，且整体上增强了砼桥道板本身的强度。

本实施例中，位于所述槽形结构内且位于两个所述边板203204之间固定有横向加劲肋板2012；所述横向加劲肋板2012直立设置并与底模钢板202同时固定；如图所示，横向加劲肋板2012两端与对应的边板203204焊接或者其他机械固定方式，且下边与底模钢板202之间焊接固定，整体上形成框架式固定结构，同时，在施工时，所述横向加劲肋板浇筑于砼桥道板，进一步增强钢砼连接件浇筑于砼桥道板1的固定性和稳定性，同时增加抗剪效果。

本实施例中，所述固定横联208靠下设置，位于所述固定横联208上部布置有纵向钢筋2011，如图所示，纵向钢筋2011可焊接于固定横联208上，与钢砼连接件2形成一体，进一步强化框架结构，从而保证了整体的稳定性，在施工后浇筑于结合料，进一步增加机构整体的连接强度；所述预埋剪力钢筋或预埋剪力钉205下端固定于所述固定横联208，上端穿过(可固定点焊或直接穿过均可)所述底模钢板202并在施工时预埋浇筑于所述预制砼桥道板1；如图所示，本实施例中，预埋剪力钢筋或预埋剪力钉205直接采用预埋剪力钢筋205，剪力钢筋205分别与固定横联208和底模钢板202固定，使得钢砼连接件2在框架结构整体上进一步加强，且灌注结合料后，使得后灌注腔内具有较强的抗剪能力和加固效果，同时，该固定结构在上下方向贯穿钢砼连接件2，向上延伸在预制砼桥道板1内，形成稳固的抗剪结构。

本实施例中，所述钢砼连接件2还包括两个底座板206207，两个所述底座板206207分别对应于两个所述边板203204的底端横向向外延伸固定且平行于水平面沿纵向设置；

施工时，所述钢梁3顶面与两个所述底座板206207对应设置两个密封条302303，在预制砼桥道板1就位于所述钢梁3时，两个所述底座板206207压在两个所述密封条302303上使得后灌注连接腔形成相对密封；采用两个所述底座板206207结构，就位过程中具有较好的平稳支撑，从而利于保证就位时的稳定性。

本实施例中，两个所述边板203204分别与砼桥道板的纵向肋板102的两侧面相适应倾斜设置，此时边板与对应的底板之间形成三角形结构，两个所述边板203204与对应的底座板206207之间固定连接设有加劲竖肋209、2010，加劲竖肋的设置，使得边板与底板之间的三角形结构更加稳固，具有较高的稳固性和强度。

靠近同一预制砼桥道板组件的钢砼连接件的两端的两个所述边板之间还布置有横向钢筋，进一步保证结构上整体的框架稳定性，灌注结合料后增强效果较好。

本发明还公开了一种组合梁，包括钢梁3和预制砼桥道板1，所述预制砼桥道板1先与所述钢砼连接件2浇筑于一体，并一体就位于所述钢梁3顶部，并通过后灌注连接腔201灌注结合料联结于钢梁3顶部；

所述钢梁3顶部固定分部有多个剪力钉301，所述剪力钉301向上伸入所述后灌注连接腔201并浇筑于所述结合料内，具有较好的抗剪效果，灌注后使得钢梁3与钢砼连接件2稳固连接。

本实施例中，相邻的所述预制砼桥道板1所对应的钢砼连接件2之间的后灌注连接腔201相互贯通，在其中一个或多个预制砼桥道板上预留有用于灌注结合料的灌注孔，对应的底模钢板上设有灌注过孔；本发明中，仅仅位于组合梁两端的所述预制砼桥道板1所对应的钢砼连接件2的后灌注连接腔201的端部需要封闭，位于中间的钢砼连接件的后灌注连接腔之间可相互贯通，灌注结合料从一端灌注，并在另一端设有出料孔以保证灌注密实，大大减少了施工过程，利于缩短施工周期，在此不再赘述；

所述结合料可采用超高性能混凝土、添加硅粉或/和钢粉的环氧粘结料或结构粘结胶，本实施例中，选择超高性能混凝土(UHPC)。

由上述方案可知，本实施例的适于工业化制造装配的钢-砼连接件由两L形纵梁、横联、剪力钢筋三部分构成；

L形纵梁由斜置的两个所述边板203204、底座板206207和竖向肋板2092010构成；

联结两L形纵梁之间的横联有三种类型，分别为联结两L形纵梁底部的固定横联208，设置于两L形纵梁中部的底模钢板202，以及设于底模钢板202上连接两L形纵梁的横向加劲肋板2012

结构上，剪力钢筋205下端固定连接于固定横联208，上部穿过底模钢板(固定焊接或者直接穿过)用作伸入预制砼桥道板1的锚固区段。

本发明的适于工业化制造装配的钢-砼连接钢件及组合梁建造方法分为预制桥道板、现场安装就位、现场连接为整体三个步骤。

预制砼桥道板的步骤为：一在定型桥道板底模内安装所述钢砼连接件，二桥道板钢筋骨架就位，三浇筑桥道板混凝土。

组合梁现场安装步骤为：一安装钢梁3在墩台上就位，二安装预制砼桥道板1(预埋钢砼连接件)在钢梁3上就位，三钢砼连接件的底模钢板202及两L形纵梁与钢梁3顶面之间合围成所述后灌注连接腔。

现场连接为整体步骤为：通过桥道板灌注孔对所述后灌注连接腔201灌注结合料并确保灌注密实，硬化后的结合料使固定于钢梁3顶面的剪力钉301与所述钢砼连接件内上部预埋于预制砼桥道板1中的剪力钢筋成为一体，从而形成整体的钢-砼组合梁。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：包括底模钢板和位于底模钢板下部的后灌注连接腔；

施工时，先在底模钢板上部浇筑砼桥道板形成一体，后一体就位于钢梁并通过后灌注连接腔灌注结合料联结于钢梁顶部。

2.根据权利要求1所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：还包括分别固定连接于底模钢板横向两侧并与底模钢板共同围成所述后灌注连接腔的两个边板；

位于两个所述边板的之间固定连接有沿纵向排列的固定横联。

3.根据权利要求2所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：还包括向上延伸且在施工时被浇筑在预制砼桥道板内的预埋剪力钢筋或预埋剪力钉，所述预埋剪力钢筋或预埋剪力钉固定于底模钢板或/和所述固定横联。

4.根据权利要求3所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：两个所述边板向上延伸超过所述底模钢板并与所述底模钢板共同形成槽形空间；

施工时，所述砼桥道板的纵向肋板浇筑于所述槽形空间。

5.根据权利要求4所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：位于所述槽形结构内且位于两个所述边板之间固定有横向加劲肋板；所述横向加劲肋板直立设置并与底模钢板同时固定；

施工时，所述横向加劲肋板浇筑于砼桥道板。

6.根据权利要求5所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：所述固定横联靠下设置，位于所述固定横联上部布置有纵向钢筋；所述预埋剪力钢筋或预埋剪力钉下端固定于所述固定横联，上端穿过所述底模钢板并在施工时预埋浇筑于所述预制砼桥道板。

7.根据权利要求3所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：所述钢砼连接件还包括两个底座板，两个所述底座板分别对应于两个所述边板的底端横向向外延伸固定且平行于水平面沿纵向设置；

施工时，所述钢梁顶面与两个所述底座板对应设置两个密封条，在预制砼桥道板就位于所述钢梁时，两个所述底座板压在两个所述密封条上使得后灌注连接腔形成相对密封。

8.根据权利要求3所述的适于工业化制造装配的钢砼连接件，其特征在于：两个所述边板分别与砼桥道板的纵向肋板的两侧面相适应倾斜设置，两个所述边板与对应的底座板之间固定连接设有加劲竖肋；

靠近同一预制砼桥道板组件的钢砼连接件的两端的两个所述边板之间还布置有横向钢筋。

9.一种组合梁建造方法，其特征在于：包括钢梁和预制砼桥道板，所述预制砼桥道板先与所述钢砼连接件浇筑于一体，并一体就位于所述钢梁顶部，并通过后灌注连接腔灌注结合料联结于钢梁顶部；

所述钢梁顶部固定分部有多个剪力钉，所述剪力钉向上伸入所述后灌注连接腔并浇筑于所述结合料内。

10.根据权利要求9所述的组合梁建造方法，其特征在于：相邻的所述预制砼桥道板所对应的钢砼连接件之间的后灌注连接腔相互贯通，在其中一个或多个预制砼桥道板上预留有用于灌注结合料的灌注孔，对应的底模钢板上设有灌注过孔；

所述结合料可采用超高性能混凝土、添加硅粉或/和钢粉的环氧粘结料或结构粘结胶。

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