專(zhuān)利名稱：基于u形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在土木工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中使用的，可用于已有結(jié)構(gòu)加固改造和新建結(jié)構(gòu)，特別適用于作為橋梁工程和建筑工程結(jié)構(gòu)中的主梁、橋面板和樓面板等受力構(gòu)件的混凝土結(jié)構(gòu)，尤其是一種鋼和混凝土組合梁板結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)有大跨橋梁和大跨空間結(jié)構(gòu)大多采用鋼和混凝土組合形式的梁、板結(jié)構(gòu)，將鋼材和混凝土通過(guò)合理的設(shè)計(jì)組合在一起，可充分利用混凝土抗壓強(qiáng)度較高和鋼材抗拉強(qiáng)度較高且延性較好等特點(diǎn)，使得組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)和經(jīng)濟(jì)等性能超過(guò)單一材料的結(jié)構(gòu)。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(guò)焊釘、開(kāi)孔板內(nèi)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(guò)鋼腹板增強(qiáng)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(jié)構(gòu)形式，分別由混凝土面板與工字型鋼、開(kāi)口(或閉口)槽型鋼及鋼桁架梁通過(guò)預(yù)埋件連接?；炷撩姘迮c鋼板或鋼梁之間通過(guò)大量的剪力釘連接，需要耗費(fèi)大量的鋼連接件及人工費(fèi)安裝，和全鋼結(jié)構(gòu)梁板結(jié)構(gòu)相比沒(méi)有太大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。全鋼結(jié)構(gòu)梁板也存在鋼板容易局部屈曲，焊縫連接處在往復(fù)荷載作用下容易疲勞破壞等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的混凝土鋼梁或板存在的制造不便，重量大、成本高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種利用型鋼并對(duì)型鋼進(jìn)行改進(jìn)，可減少制造步驟又可提高強(qiáng)度的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是—種基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，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，其特征是所述的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(jié)構(gòu)的三個(gè)面上均至少設(shè)有一個(gè)向U形槽內(nèi)內(nèi)凸的用于提高槽鋼抗屈曲能力的內(nèi)凸結(jié)構(gòu)12。所述的混凝土 3中預(yù)埋有用于減重的減重管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(qiáng)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的直徑不小于O. 2mm。所述的混凝土 3中預(yù)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(nèi)拐角相連(焊接)。所述的加勁鋼板7的表面設(shè)有減重增強(qiáng)孔13，加勁鋼板7的長(zhǎng)度與U形槽鋼的長(zhǎng)度相配，減重增強(qiáng)孔13可為圓孔或多邊孔。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的鋼、混凝土和HDPE相結(jié)合，通過(guò)截面的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與先進(jìn)成型工藝使得組合構(gòu)件不僅解決了傳統(tǒng)組合結(jié)構(gòu)連接、安裝復(fù)雜等缺點(diǎn)，而且能充分發(fā)揮各種材料的特點(diǎn)，具有輕質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)約用鋼量等特點(diǎn)。既可用做公路、鐵路和城市立交橋主梁和橋面板，又可用做大跨建筑結(jié)構(gòu)、高層框架結(jié)構(gòu)的主梁和樓面、屋面板等結(jié)構(gòu)。它具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)I.本實(shí)用新型中的內(nèi)外雙壁鋼管和鋼帶(鋼絲)增強(qiáng)HDFE管約束混凝土組合構(gòu)件，充分利用了鋼材強(qiáng)度高、模量高和延性較好等優(yōu)點(diǎn)，和HDPE輕質(zhì)、經(jīng)濟(jì)且具有一定的拉壓強(qiáng)度等特點(diǎn)，又對(duì)混凝土形成三向約束，大大提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，使得該種結(jié)構(gòu)具 有較高的承載能力，促進(jìn)了 U型鋼組合構(gòu)件向大直徑、輕質(zhì)的承重件方向發(fā)展，U型鋼內(nèi)壁與鋼帶(鋼絲)增強(qiáng)HDFE管外壁之間焊接的圓孔鋼板能限制內(nèi)管向內(nèi)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(jù)受力要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠取代鋼管的作用。3.內(nèi)管和U型槽鋼之間的開(kāi)孔鋼板不僅能防止內(nèi)管向內(nèi)屈曲，提高截面的抗剪強(qiáng)度，而且開(kāi)孔板使得澆筑的混凝土連成一體，避免了各塊混凝土單獨(dú)受力的不利情況。4.本實(shí)用新型中用做橋面板的U型冷彎鋼板與傳統(tǒng)三明治夾芯和鋼板-混凝土組合橋面板相比，減少了受拉區(qū)混凝土用量，受力更合理，自重更輕。為了進(jìn)一步減輕橋面板自重，也可以設(shè)置鋼帶或鋼絲纏繞HDPE內(nèi)管，形成中空結(jié)構(gòu)。

圖I是本實(shí)用新型圖I中空組合梁橫截面示意圖之一。圖2是本實(shí)用新型圖I中空組合梁橫截面示意圖之二。圖3是本實(shí)用新型的加勁中空組合梁橫截面示意圖之一。圖4是本實(shí)用新型的加勁中空組合梁橫截面示意圖之二。圖5是本實(shí)用新型的實(shí)心組合橋面板橫截面示意圖。圖6是本實(shí)用新型的中空組合橋面板橫截面示意圖。圖7是本實(shí)用新型的加勁(圓孔)鋼板示意圖。圖8是本實(shí)用新型的鋼帶纏繞HDPE管示意圖。圖9是本實(shí)用新型的鋼絲纏繞HDPE管示意圖。圖中標(biāo)號(hào)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(nèi)凸結(jié)構(gòu)，13為增強(qiáng)減重孔。
具體實(shí)施方式
[0030]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例一。如圖I所示。一種基于U形槽鋼的組合梁結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的三個(gè)面(也可為其中的一個(gè)或二個(gè)面)上設(shè)有均至少設(shè)有一個(gè)向U形槽內(nèi)內(nèi)凸的用于提高槽鋼抗屈曲能力的內(nèi)凸結(jié)構(gòu)12。為了減輕組合梁的重量，本實(shí)施例的混凝土 3中預(yù)埋有橫截面為長(zhǎng)方形(也可為其它三邊以上的多邊形結(jié)構(gòu))的用于減重的減重管2，如圖I所示，減重管2可采用高密度PE管(HDPE)，為了增加減重管2的強(qiáng)度和剛度，具體實(shí)施時(shí)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·直徑不小于O. 2_。相鄰的組合梁之間可通過(guò)連接鋼板8和連接螺栓6相連成一個(gè)整體。實(shí)施例二。如圖2所示。本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于減重管2的截面呈圓形。實(shí)施例三。如圖3所示。本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別是為了增加強(qiáng)度，在混凝土 3中預(yù)埋有四個(gè)加勁鋼板
7,每個(gè)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(nèi)拐角焊接在一起，加勁鋼板7的長(zhǎng)度與U形槽鋼的長(zhǎng)度相配，在加勁鋼板7的表面設(shè)有減重增強(qiáng)孔13，減重增強(qiáng)孔13可為圖7所示的圓孔，也可為多邊孔或組合孔。實(shí)施例四。如圖4所示。本實(shí)施例與實(shí)施例三的區(qū)別是所述的減重孔2的截面形狀為圓孔。實(shí)施例五。如圖5所示。一種基于U形槽鋼的組合面板結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的三個(gè)面(也可為其中的一個(gè)或二個(gè)面)上設(shè)有向U形槽內(nèi)內(nèi)凸的用于提高槽鋼抗屈曲能力的內(nèi)凸結(jié)構(gòu)12。為了減輕組合梁的重量，本實(shí)施例的混凝土 3中預(yù)埋有橫截面為長(zhǎng)方形(也可為其它三邊以上的多邊形結(jié)構(gòu))的用于減重的減重管2，如圖5所示，相鄰的組合面板之間需通過(guò)連接鋼板和連接螺栓相連成一個(gè)整體。實(shí)施例六。如圖6所示。一種基于U形槽鋼的組合面板結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的三個(gè)面(也可為其中的一個(gè)或二個(gè)面)上設(shè)有向U形槽內(nèi)內(nèi)凸的用于提高槽鋼抗屈曲能力的內(nèi)凸結(jié)構(gòu)12。為了減輕組合梁的重量，本實(shí)施例的混凝土 3中預(yù)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(jié)構(gòu))的用于減重的減重管2，如圖6所示，減重管2可采用高密度PE管(HDPE)，為了增加減重管2的強(qiáng)度，具體實(shí)施時(shí)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的直徑不小于
O.2mm。相鄰的組合面板之間也需通過(guò)連接鋼板8和連接螺栓6相連成一個(gè)整體。本實(shí)用新型的關(guān)鍵是采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(shè)計(jì)了波形槽以提高槽鋼的局部抗屈曲能力。為了減輕自重，構(gòu)件內(nèi)部可內(nèi)置圓管或方管形成中空截面。內(nèi)置圓管與方管采用輕質(zhì)價(jià)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(shè)粘結(jié)膠體或樹(shù)脂，然后纏繞厚度O. 2mm-4mm的鋼帶，或者纏繞直徑大于O. 2mm的鋼絲。以槽型鋼和鋼帶(鋼絲)增強(qiáng)HDFE管為永久模具，澆筑混凝土，并對(duì)混凝土形成三向約束，能夠提高混凝土的強(qiáng)度。為了防止內(nèi)管局部屈曲，提高夾芯混凝土的抗剪強(qiáng)度，在槽型鋼內(nèi)壁和內(nèi)管外壁之間焊接帶圓孔的鋼板，鋼板以安裝于槽鋼折角為宜。對(duì)于組合橋面板，目前高速公路分離式高橋橋單面寬度一般不超過(guò)20米，橋面板橫向整體預(yù)制，無(wú)需連接，順橋向根據(jù)橋長(zhǎng)和運(yùn)輸能力分段通過(guò)高強(qiáng)螺栓組裝。對(duì)于組合主梁，橋梁橫斷面可由一個(gè)或多個(gè)主梁組成，主梁之間可用過(guò)螺栓連接。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，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，其特征是所述的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(jié)構(gòu)的三個(gè)面上均至少設(shè)有一個(gè)向U形槽內(nèi)內(nèi)凸的用于提高槽鋼抗屈曲能力的內(nèi)凸結(jié)構(gòu)(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，其特征是所述的混凝土(3)中預(yù)埋有用于減重的減重管(2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，其特征是所述的減重管(2)為高密度PE管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，其特征是所述的為高密度PE管的表面纏繞有帶鋼(9)或鋼絲(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，其特征是所述的鋼帶(9)的厚度為O. 2mm 4mm,鋼絲(10)的直徑不小于O. 2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，其特征是所述的混凝土(3)中預(yù)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(nèi)拐角相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，其特征是所述的加勁鋼板(7)的表面設(shè)有減重增強(qiáng)孔(13)，加勁鋼板(7)的長(zhǎng)度與U形槽鋼的長(zhǎng)度相配。
專(zhuān)利摘要一種基于U形槽鋼的組合梁板結(jié)構(gòu)，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，其特征是所述的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(jié)構(gòu)的三個(gè)面中至少有一個(gè)面上設(shè)有向U形槽內(nèi)內(nèi)凸的用于提高槽鋼抗屈曲能力的內(nèi)凸結(jié)構(gòu)(12)。具有輕質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)約用鋼量等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E04B5/00GK202595623SQ201220215920
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者蔣建強(qiáng), 杜曙光, 賀東誠(chéng) 申請(qǐng)人:江蘇賽特鋼結(jié)構(gòu)有限公司