CN208293400U - 一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高性能混凝土‑部分钢梁组合盖梁，该组合盖梁包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁或位于顶板钢梁内。该组合盖梁的顶板钢梁和超高性能混凝土空心槽形本体一次成型，在工厂整体预制，使得组合盖梁具有更好的整体性，减少了在施工现场进行的程序，保证了构件的制造质量，同时可节省钢材的用量，经济性好。该组合盖梁的施工方法无需增加新的设备投入，也无需对施工人员进行新的技能培训，施工方法简便、快捷。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种桥梁构件及其施工技术领域，特别是一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁。
背景技术
中国城市化进程的加速推进，国内各大城市道路快速化改造方兴未艾，但也面临一些问题，其中用地面积紧张和交通拥堵是突出的问题。因此，城市高架桥作为一种可以充分利用城市空间的解决方案被广泛应用于城市道路的快速化改造。城市高架桥梁中，采用大悬臂盖梁可充分利用桥下空间，对桥下通车影响较小，保证桥下有足够的行车高度及视野，少占道路面积。
目前，常用的大悬臂盖梁主要包括预应力混凝土盖梁和钢盖梁。对于预应力混凝土盖梁，施工方法包括现浇施工和预制装配施工。其中现浇施工大悬臂盖梁，需先搭设支架施工，再浇筑混凝土，施工周期长，施工效率低下，对桥下交通影响较大，增加交通拥堵点，粉尘和噪声污染较大；至于预制拼装施工大悬臂盖梁，若采用整体预制，由于普通混凝土大悬臂盖梁构件尺寸大，吊装重量较大，对吊装设备要求高，现场施工必须配置大型工程机具，施工措施费费较高，施工难度较大，与此同时对于途经道路的超载要求也高，若采用分块预制，现场吊装精度要求高，存在节段接缝的薄弱环节，易出现渗漏病害，且预应力筋需分批张拉。对钢盖梁，具有结构自重轻，方便吊装和现场连接，但存在现场焊接质量难以保证、结构造价偏高、后期养护涂装费用较高的问题。
常规的钢-混凝土组合结构能够充分利用钢材受拉的性能、混凝土受压的性能，而得到了越来越广泛的应用。超高性能混凝土是一种高抗压强度、高抗拉强度、高延性、高耐久性的超高性能纤维增强水泥基复合材料。已有工程经验表明，超高性能混凝土可有效减轻结构自重、提高结构的利用效率。因此，在盖梁的受拉侧设置钢梁，受压侧利用轻质高强的超高性能混凝土替代普通混凝土，形成超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，可充分利用钢梁受拉性能和超高性能混凝土高抗压性能及高弯拉韧性，具有自重轻、强度高、耐久性好、结构高度低、装配化率高的优点。
CN 105803916 A公开的钢-超高性能混凝土轻型组合箱式盖梁及其制作方法，其中盖梁包括超高性能混凝土浇筑的空心箱式本体，空心箱式本体的顶面预埋有钢板，钢板的下表面设有若干埋入空心箱式本体内部的抗剪连接件；该钢-超高性能混凝土轻型组合箱式盖梁为全预制结构。该组合箱式盖梁的自重仍然偏大，且盖梁的空心箱式本体受拉侧的超高性能混凝土的纵向拉应力和主拉应力偏大，存在一定的开裂风险。
因此，为了充分利用钢材优异的抗拉性能和超高性能混凝土高抗压强度和高韧性等优点，并解决常规大悬臂预应力混凝土盖梁难以实现整体预制吊装、钢结构盖梁造价偏高的难题，开发一种新型超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁结构及其施工方法。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种抗拉性能强、重量轻、可实现整体化预制吊装、装配化率高、经济性好的超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，即顶板钢梁与组合盖梁任意一处的高度比≥1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁（即中性轴位于空心槽形本体内）或位于顶板钢梁内；其中组合盖梁总高度为顶板钢梁的高度与空心槽型本体的高度之和，优选地，顶板钢梁高度与组合盖梁高度的比值为1/5~4/5，这一设置可降低组合盖梁自重，充分超高性能混凝土抗压性能和钢材抗拉性能，降低受拉侧超高性能混凝土的拉应力或确保超高性能混凝土不出现拉应力，受力更为有利。
本实用新型组合盖梁可充分发挥超高性能混凝土优异的抗压、抗拉性能和顶板钢梁的抗拉性能，不仅在整体受力上解决了大悬臂预应力混凝土盖梁自重过大、大悬臂钢盖梁造价偏大的难题，也在施工性能方面带来极大的便利，尽可能的减少了现场作业量，提高了超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的装配化率。
所述空心槽形本体包括盖梁腹板和盖梁底板，所述顶板钢梁包括钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板，所述顶板钢梁设置于盖梁腹板上方，所述顶板钢梁下翼缘板设有若干埋入所述盖梁腹板内部的抗剪连接件；所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁为全预制结构。
优选地，抗剪连接件形式为圆柱头焊钉，这一设置可使超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体与顶板钢梁之间结合更加紧密避免发生脱层滑移和钢纤维不连续分布现象。
顶板钢梁、超高性能混凝土梁浇筑的空心槽形本体均在工厂一次成型，整体预制形成，结构具有较好的整体性，节省了用钢量，而且大大减少了施工过程中的现场作业量，保证了构件的制造质量，进而为该超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的受力性能提供保证。
所述顶板钢梁的各部分（即钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板，或者钢梁上翼缘板、钢梁腹板、钢梁下翼缘板和钢梁横隔板）通过焊接形成或由若干型钢组合而成，高度为100 mm~ 1000 mm，顶板钢梁优选为等高度。
优选地，顶板钢梁各部分采用焊接形成，并设置钢梁横隔板，各部分钢板厚度≥8mm，钢梁横隔板间距为2000 mm~ 8000 mm，这一设置可有效节省组合盖梁的用钢量，受力更为有效。
进一步，所述顶板钢梁的顶面设有支撑上部结构的支座系统。
所述盖梁为双悬臂盖梁，双悬臂盖梁与两个墩柱通过连接部连接，连接部上方设有横隔板，连接部底部预埋有用于与墩柱连接的墩柱连接件。
墩柱连接件为预埋灌浆套筒或湿接缝预埋钢筋，墩柱连接件可使盖梁与墩柱之间连接更加可靠，提高结构的整体性。
进一步，所述空心槽形本体最小壁厚不小于100 mm，高度为200 mm~ 4000 mm，所述空心槽形本体的空心率为30%~70%。
进一步，所述空心槽形本体中未配置预应力筋。
进一步，所述空心槽形本体为变截面结构，且沿墩柱连接处向盖梁两端的方向所述空心槽形本体的高度逐渐减小。
进一步，超高性能混凝土为抗压强度不小于100 MPa的活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或密实配筋复合材料等。超高性能混凝土更易于实现超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的轻量化、高强度、高刚度。
一种上述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的施工方法，包括以下步骤：
S1：在工厂预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元，其具体步骤为：
S1.1：在工厂焊接钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板或者钢梁横隔板和前述三部分形成顶板钢梁，或直接采用市场成品热轧型钢加工形成指定的顶板钢梁结构形式；
S1.2：根据设计要求，在顶板钢梁下翼缘焊接抗剪连接件；
S1.3：将焊接有抗剪连接件的顶板钢梁的下翼缘板朝上，并在所述顶板钢梁的上方立模和绑扎超高性能混凝土梁钢筋，并注意预埋墩柱连接件，然后浇筑超高性能混凝土，并及时进行养护；
S1.4：在浇筑超高性能混凝土达到设计要求时，拆除模板，存放至指定位置，形成预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元。
S2：在施工现场架设由所述S1预制得到的组合盖梁预制单元，完成墩柱连接部的连接施工；
S3：按照设计要求进行养护，达到设计要求后安装支座系统，然后进入下一阶段施工，即完成所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁施工。
本实用新型一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的有益效果：
（1）本实用新型中顶板钢梁和超高性能混凝土槽形本体一次成型，在工厂整体预制，使得组合盖梁具有更好的整体性，减少了在施工现场进行的程序，保证了构件的制造质量，同时可节省钢材的用量，经济性好；
（2）本实用新型将具有优异抗拉性能的顶板钢梁设置组合盖梁的受拉侧，且顶板钢梁高度不高于组合盖梁高度的1/10，受拉侧钢梁（钢板）高度增加，降低组合盖梁自重，截面中性轴向钢梁侧上移，使组合盖梁中性轴离钢梁位置较近或位于钢梁内，不仅可以充分利用超高性能混凝土轻质高强和高韧性的优点，也可以有效发挥钢梁抗拉强度高的特点，无需配置预应力筋，减轻组合盖梁的自重，减少用钢量，同时可实现现场零焊接，减少现场作业量，提高结构的装配化率。
本实用新型所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁结构可采用现有钢-混组合结构的施工设备和施工工艺，无需增加新的设备投入，也无需对施工人员进行新的技能培训，施工方法简便、快捷。
在工厂整体预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元，使得组合盖梁具有更好的整体性，减少了在施工现场进行的程序，保证了构件的制造质量，同时可节省钢材的用量，经济性好。
附图说明
图1为实施例1中超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的主视结构示意图。
图2为实施例1中超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的俯视平面示意图。
图3为实施例1中超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的仰视平面示意图。
图4为图1中A—A剖视图。
图5为图1中B—B剖视图。
图6为图1中C—C剖视图。
图7为实施例2中超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的主视结构示意图。
图8为实施例2中超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的俯视平面示意图。
图9为实施例2中超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的仰视平面示意图。
图10为图7中D—D剖视图。
图11为图7中E—E剖视图。
图12为图7中F—F剖视图。
图例说明：
1、空心槽形本体；11、盖梁腹板；12盖梁底板；2、顶板钢梁；21、钢梁上翼缘板；22、钢梁腹板；23、钢梁下翼缘板；24、钢梁横隔板；3、抗剪连接件；4、横隔板；5、连接部；51、墩柱连接件； 6、支座系统。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1至图6所示，一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体1和顶板钢梁2，所述顶板钢梁2铺设在空心槽形本体1上方，所述顶板钢梁2的高度≥组合盖梁总高度的1/10，其中组合盖梁的总高度为顶板钢梁的高度与空心槽型本体的高度之和，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁2（即中性轴位于空心槽形本体1内）或位于顶板钢梁2内。
所述空心槽形本体1包括盖梁腹板11和盖梁底板12，所述顶板钢梁2包括钢梁上翼缘板21、钢梁腹板22、钢梁下翼缘板23和钢梁横隔板24，所述顶板钢梁2设置于所述盖梁腹板11上方，所述顶板钢梁下翼缘板23设有若干埋入所述盖梁腹板11内部的抗剪连接件3；所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁为全预制结构。所述抗剪连接件3为圆柱头焊钉形式。
所述顶板钢梁2的高度为700 mm，由各部件（即钢梁上翼缘板21、钢梁腹板22、钢梁下翼缘板23和钢梁横隔板24）焊接而成，顶板钢梁2的钢梁上翼缘板21厚度为40mm，钢梁腹板22、钢梁下翼缘板23和钢梁横隔板24厚度均为20mm；钢梁横隔板24优选设置在支座系统6处。钢梁横隔板24间距为3000 mm。
所述顶板钢梁2的顶面设有支撑上部结构的支座系统6。
所述盖梁为双悬臂盖梁，双悬臂盖梁与两个墩柱通过连接部5连接，连接部5上方设有横隔板4，连接部5底部预埋有用于与墩柱连接的墩柱连接件51，墩柱连接件51形式为预埋灌浆套筒。
所述空心槽形本体1的端部盖梁腹板11厚度为200 mm，端部盖梁底板12厚度为150mm，根部盖梁腹板厚度11为280 mm，根部盖梁底板12厚度为300 mm，空心槽形本体1端部高度为400 mm，顶板钢梁2高度h与组合盖梁端部高度H1的比值h/ H1为7/11，使组合盖梁端部的中性轴位于顶板钢梁2内；根部高度为1300 mm，顶板钢梁2高度h与组合盖梁根部高度H2的比值h/ H2为7/20，使组合盖梁端部的中性轴靠近顶板钢梁2且位于空心槽形本体1内。所述空心槽形本体1的空心率为50%。
所述空心槽形本体1中未配置预应力筋。
所述空心槽形本体1为变截面结构，且沿墩柱连接处向盖梁两端的方向所述空心槽形本体1的高度逐渐减小。
超高性能混凝土为抗压强度不小于100 MPa的活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或密实配筋复合材料等。超高性能混凝土更易于实现超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的轻量化、高强度、高刚度。
本实施例的组合盖梁可充分发挥超高性能混凝土优异的抗压、抗拉性能和顶板钢梁的抗拉性能，不仅在整体受力上解决了大悬臂预应力混凝土盖梁自重过大、大悬臂钢盖梁造价偏大的难题，也在施工性能方面带来极大的便利，尽可能的减少了现场作业量，提高了超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的装配化率。
本实用新型还包括一种上述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的施工方法，包括以下步骤：
S1：在工厂预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元，其具体步骤为：
S1.1：在工厂焊接钢腹板22、上翼缘板21、下翼缘板23和横隔板24形成顶板钢梁2；
S1.2：根据设计要求，在顶板钢梁下翼缘板23焊接抗剪连接件3；
S1.3：将焊接有抗剪连接件3的顶板钢梁的下翼缘板23朝上，并在所述顶板钢梁2的上方立模和绑扎超高性能混凝土梁钢筋，并注意预埋墩柱连接件51，然后浇筑超高性能混凝土，并及时进行养护；
S1.4：在浇筑超高性能混凝土达到设计要求时，拆除模板，存放至指定位置，形成预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元。
S2：在施工现场架设由所述S1预制得到的组合盖梁预制单元，完成墩柱连接部5的连接施工；
S3：按照设计要求进行养护，达到设计要求后安装支座系统6，然后进入下一阶段施工，即完成所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁施工。
实施例2：
如图7至图12所示，本实施例的一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体1和顶板钢梁2，所述顶板钢梁2铺设在空心槽形本体1上方，所述顶板钢梁2的高度≥组合盖梁总高度的1/10，其中组合盖梁的总高度为顶板钢梁的高度与空心槽型本体高度之和，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁（即中性轴位于空心槽形本体内）或位于顶板钢梁内。
所述空心槽形本体1包括盖梁腹板11和盖梁底板12，所述顶板钢梁2包括钢梁上翼缘板21、钢梁腹板22和钢梁下翼缘板23，所述顶板钢梁2设置于所述盖梁腹板11上方，所述顶板钢梁下翼缘板23设有若干埋入所述盖梁腹板11内部的抗剪连接件3；所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁为全预制结构。
所述抗剪连接件3为圆柱头焊钉形式，这一设置可使超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体1与顶板钢梁2之间结合更加紧密，避免发生脱层滑移和钢纤维不连续分布现象。
所述顶板钢梁2由若干型钢组合而成，高度为900 mm。
所述顶板钢梁2的顶面设置有上部结构支座系统6。
所述盖梁为双悬臂盖梁，双悬臂盖梁与两个墩柱通过连接部5连接，连接部5上方设有横隔板4，连接部5底部预埋有用于与墩柱连接的墩柱连接件51，墩柱连接件51形式为预埋灌浆套筒。
所述空心槽形本体1的端部盖梁腹板11厚度为150 mm，端部盖梁底板12厚度为120mm，根部盖梁腹板厚度11为300 mm，根部盖梁底板厚度为320 mm，空心槽形本体1端部高度为300 mm，顶板钢梁2高度h与组合盖梁端部高度H1的比值h/ H1为3/4，使组合盖梁端部的中性轴位于顶板钢梁2内，根部高度为2100 mm，顶板钢梁2高度h与组合盖梁根部高度H2的比值h/ H2为3/10，使组合盖梁端部的中性轴靠近顶板钢梁2且位于空心槽形本体1内，均位于1/5~4/5范围。所述空心槽形本体1的空心率为55%。
所述空心槽形本体1中未配置预应力筋。
所述空心槽形本体1为变截面结构，且沿墩柱连接处向盖梁两端的方向所述空心槽形本体1的高度逐渐减小。
超高性能混凝土为抗压强度不小于100 MPa的活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或密实配筋复合材料等。超高性能混凝土更易于实现超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的轻量化、高强度、高刚度。
本实施例还包括一种上述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的施工方法，包括以下步骤：
S1：在工厂预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元，其具体步骤为：
S1.1：在工厂采用市场成品热轧型钢加工形成指定的顶板钢梁2结构形式；
S1.2：根据设计要求，在顶板钢梁下翼缘23焊接抗剪连接件3；
S1.3：将焊接有抗剪连接件3的顶板钢梁的下翼缘板23朝上，并在所述顶板钢梁2的上方立模和绑扎超高性能混凝土梁钢筋，并注意预埋墩柱连接件51，然后浇筑超高性能混凝土，并及时进行养护；
S1.4：在浇筑超高性能混凝土达到设计要求时，拆除模板，存放至指定位置，形成预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元。
S2：在施工现场架设由所述S1预制得到的组合盖梁预制单元，完成墩柱连接部5的连接施工；
S3：按照设计要求进行养护，达到设计要求后安装支座系统6，然后进入下一阶段施工，即完成所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁施工。
本实用新型一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其中所述顶板钢梁2的高度还可以为500mm；所述空心槽形本体1的端部盖梁腹板11厚度还可以为120mm，端部盖梁底板12厚度还可以为120mm，根部盖梁腹板厚度11还可以为250mm，根部盖梁底板厚度还可以为250mm，空心槽形本体端部高度还可以为150mm，顶板钢梁2高度h与组合盖梁端部高度H1的比值h/ H1为10/13，使组合盖梁中性轴位于顶板钢梁内，根部高度还可以为1100mm，顶板钢梁2高度h与组合盖梁根部高度H2的比值h/ H2为5/16，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁2且于空心槽形本体1内。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，其特征在于，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁或位于顶板钢梁内。
2.如权利要求1所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述空心槽形本体包括盖梁腹板和盖梁底板，所述顶板钢梁包括钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板，所述顶板钢梁设置于盖梁腹板上方，所述顶板钢梁下翼缘板设有若干埋入所述盖梁腹板内部的抗剪连接件；所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁为全预制结构。
3.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述顶板钢梁的各部分通过焊接形成或由若干型钢组合而成，高度为100 mm~ 1000 mm，其高度为组合盖梁高度的1/5~4/5。
4.如权利要求3所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述顶板钢梁内设有钢梁横隔板，相邻钢梁横隔板的间距为2000 mm~ 8000 mm；顶板钢梁的各部分钢板厚度≥8 mm。
5.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述顶板钢梁的顶面设有支撑上部结构的支座系统。
6.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述组合盖梁为双悬臂盖梁，双悬臂盖梁与两个墩柱通过连接部连接，连接部上方设有横隔板，连接部底部预埋有用于与墩柱连接的墩柱连接件；所述墩柱连接件为预埋灌浆套筒或湿接缝预埋钢筋。
7.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述空心槽形本体最小壁厚不小于100 mm，高度为200 mm~ 4000 mm，所述空心槽形本体的空心率为30%~70%。
8.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述空心槽形本体为变截面结构，且沿墩柱连接处向盖梁两端的方向所述空心槽形本体的高度逐渐减小；所述空心槽形本体中未配置预应力筋。
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