專利名稱：一種梁的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，尤其涉及一種梁的新型鋼-混凝 土結(jié)合段的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
鋼-混凝土結(jié)合段主要出現(xiàn)在混合梁橋中，混合梁橋起始于連續(xù)梁橋，當(dāng)邊跨與 中跨跨長(zhǎng)之比較小時(shí)，邊跨采用自重和剛度較大的混凝土梁，中跨則采用較輕的鋼梁，可以 避免邊跨端支點(diǎn)產(chǎn)生負(fù)反力和平衡中跨的恒載彎矩，并還可以提高梁懸臂施工時(shí)結(jié)構(gòu)的剛 度和抗風(fēng)穩(wěn)定性。由上所述鋼梁與混凝土梁的接頭處即為鋼-混凝土結(jié)合段。由于經(jīng)濟(jì)合 理性、技術(shù)可靠性，鋼_混凝土結(jié)合段目前已廣泛應(yīng)用于連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋、斜拉橋、懸索橋 和拱橋等多種橋梁結(jié)構(gòu)中。長(zhǎng)期以來(lái)，鋼和混凝土是橋梁結(jié)構(gòu)的主要材料，這兩種材料在物理性能和力學(xué)性 能上有很大差異。采用鋼或混凝土單一材料的橋梁，其結(jié)構(gòu)性能往往受到材料特性在某些 方面不足的限制。鋼材抗拉強(qiáng)度高，但壓屈性能差，自重輕但價(jià)格貴，施工速度快但涂裝維 修工作量大，延性和韌性高但剛度稍低變形稍大；與此相反，混凝土材料抗壓性能好但抗拉 性能差，價(jià)格便宜但自重大，施工速度慢，地震慣性力大，抗震性能較差，而且，大量使用就 地開采的砂石材料，也不利于環(huán)境保護(hù)。對(duì)于混合梁橋獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，鋼梁與混凝土梁的結(jié)合段是材料特性的突變處，在選 定結(jié)合段的構(gòu)造時(shí)特別要注意鋼梁與混凝土梁之間剛度過(guò)渡的勻順和應(yīng)力傳遞的順暢，避 免產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中和折角，確保梁經(jīng)久耐用和車輛行駛平穩(wěn)舒適；同時(shí)，也要考慮到鋼 梁與混凝土梁結(jié)合段施工的方便。混合梁斜拉橋是應(yīng)用鋼_混凝土結(jié)合段結(jié)構(gòu)的一種混合梁橋，鋼_混凝土結(jié)合段 是混合梁斜拉橋的關(guān)鍵部位，由于該結(jié)合部位兩側(cè)材料性質(zhì)的不同，梁剛度、強(qiáng)度在此發(fā)生 突變，結(jié)合段如何傳遞強(qiáng)大的軸力和剪力、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛?cè)岬钠巾樳^(guò)渡，是至關(guān)重要的關(guān)鍵技 術(shù)。因此，鋼-混凝土結(jié)合段的結(jié)構(gòu)應(yīng)能流暢的傳遞各種荷載產(chǎn)生的內(nèi)力(軸力、剪力和彎 矩)和變形，并具有良好的抗疲勞和耐久性，其鋼梁和混凝土梁的外形過(guò)渡也應(yīng)基本一致。 因此，梁的鋼_混凝土結(jié)合段部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究，以保證其整體性和 可靠性。混凝土梁與鋼梁的連接構(gòu)造是一個(gè)非常重要的部位，這是由鋼_混凝土混合梁本 身特性所決定的。混凝土梁既可以是鋼筋混凝土梁也可以是預(yù)應(yīng)力混凝土梁。為了確保連 接可靠，避免使其成為全橋的薄弱點(diǎn)，必須考慮下列因素并采取相應(yīng)的措施(1)由于混凝土梁承受著很大的軸向力，為避免連接部位斷面重心突變而引起的 附加彎矩，要求連接部位的鋼梁重心和混凝土梁重心盡量吻合，并要求相對(duì)應(yīng)的腹板和頂、 底板的重心也基本重合，防止鋼梁的腹板和頂、底板產(chǎn)生局部彎曲和失穩(wěn)。(2)為保證鋼梁和混凝土梁的連接可靠，并有效平順地傳遞強(qiáng)大的軸向力，在鋼梁 上(與混凝土梁重疊部分)必須焊上抗剪栓釘或抗剪器。
3[0009](3)由風(fēng)荷載產(chǎn)生的橫向彎矩及活載產(chǎn)生的縱向彎矩，在連接部位還會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，因此還必須對(duì)連接部分施加一定的縱向預(yù)應(yīng)力來(lái)提供補(bǔ)償。目前，鋼-混凝土結(jié)合的主要型式有如圖1(a)至圖1(d)四種型式，圖中10為承 壓板，20為填充混凝土，30為預(yù)應(yīng)力鋼束，40鋼梁，50混凝土梁。圖1(a)示出了一種全截面連接承壓技術(shù)方案。該方案是依靠承壓鋼板承受梁的 縱向壓力，在鋼梁端部設(shè)置隔板成為格子結(jié)構(gòu)的承壓板，利用該全截面連接承壓技術(shù)方案 其連接處應(yīng)力較小，但鋼束錨固于鋼梁端部由隔板形成的格子結(jié)構(gòu)內(nèi)，錨固形式復(fù)雜，施工 操作不便。圖1(b)示出了一種全截面連接填充混凝土的技術(shù)方案。為了把鋼梁上的力傳遞 給整個(gè)橫梁截面，在鋼梁的整個(gè)斷面范圍內(nèi)填充混凝土，利用該全截面連接填充混凝土技 術(shù)方案其應(yīng)力傳遞較均勻，但鋼束錨固形式復(fù)雜，剛度變化劇烈。圖1(c)示出了一種部分連接承壓板技術(shù)方案。為了把鋼梁上的力傳遞到混凝土 橫梁上，在鋼梁頂、底板及腹板端部設(shè)承壓板，由承壓板直接傳力。利用這種技術(shù)方案?jìng)髁?直接，但斷面剛度的變化比較急劇。圖1(d)示出了一種部分連接填充混凝土技術(shù)方案。為了把鋼梁上的力傳遞到頂、 底板及腹板附近的部分連接，在結(jié)合部制一個(gè)雙壁式鋼箱，并在其中灌注混凝土，從而將鋼 箱與橫梁連成一個(gè)整體。該技術(shù)方案與上述其它幾種技術(shù)方案比較其剛度過(guò)渡較均勻，但 結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，而且雙壁鋼箱加工制造困難，混凝土的灌注要求也很高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型考慮到梁的鋼-混凝土結(jié)合段的結(jié)構(gòu)受力、構(gòu)造要求、施工方便及工 程造價(jià)等綜合因素，提供了一種梁的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 鋼_混凝土結(jié)合段抗疲勞性差、加工制造復(fù)雜、施工操作困難的技術(shù)問(wèn)題，對(duì)今后混合梁的 設(shè)計(jì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型梁的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造予以實(shí)現(xiàn) 的技術(shù)方案是包括鋼梁和混凝土梁，所述鋼梁與所述混凝土梁的結(jié)合處設(shè)置有承壓板，所 述鋼梁包括鋼梁頂板、鋼梁底板和鋼梁腹板；所述混凝土梁包括混凝土腹板；所述鋼梁外 套于所述混凝土梁上，從而形成一混凝土梁至鋼梁的過(guò)渡段，所述過(guò)渡段內(nèi)的鋼梁腹板插 入到混凝土梁腹板內(nèi)形成一鋼-混凝土的組合截面；位于所述過(guò)渡段內(nèi)的鋼梁頂板和鋼梁 底板之間設(shè)有由橫向隔板組成的上、下兩個(gè)封閉的隔倉(cāng)；所述承壓板是一與鋼梁的橫斷面 完全吻合的鋼板；所述過(guò)渡段內(nèi)的鋼梁頂板與混凝土梁之間、鋼梁底板與混凝土梁之間、鋼 梁腹板與混凝土梁腹板之間、承壓板與混凝土梁之間均設(shè)有剪力栓釘；所述混凝土梁內(nèi)設(shè) 置有預(yù)應(yīng)力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋錨固在承壓板 上；所述鋼梁頂板和鋼梁底板上分別設(shè)置有U形加勁肋，所述U形加勁肋上均分別焊接有 η形加勁肋，所述η形加勁肋的高度是從鋼梁側(cè)向混凝土梁側(cè)逐漸變高。本實(shí)用新型梁的鋼-混凝土結(jié)合段結(jié)構(gòu)，其中一最佳實(shí)施方案是，隔倉(cāng)的橫向隔 板的斜率為1 8 1 15。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是(1)結(jié)合段結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，從結(jié)構(gòu)受力、構(gòu)造要求、施工方便及工程造價(jià)等綜合了分析研究，提出和優(yōu)化了簡(jiǎn)單實(shí)用的鋼-混凝土結(jié)合段構(gòu)造，即鋼-混凝土結(jié)合段的鋼箱梁 斷面頂?shù)装搴穸仍黾?，其頂板和底板縱向加勁肋均采用U型加勁肋，在鋼箱梁頂?shù)装錟型加 勁肋上設(shè)置η型加勁肋，鋼箱梁腹板縱向加勁肋采用球扁鋼。鋼梁和混凝土梁連接采用鋼 板式，鋼箱梁和混凝土箱梁結(jié)合面處設(shè)置承壓鋼板。隔倉(cāng)內(nèi)模板按斜率1 8 1 15設(shè)置， 在頂?shù)装?、端承板、閉合隔倉(cāng)內(nèi)均焊接剪力釘，并配置有錨固在端承壓鋼板上的預(yù)應(yīng)力鋼絞 線和/或精軋螺紋鋼筋。本實(shí)用新型在鋼箱梁頂?shù)装錟型加勁肋上設(shè)置高度漸變的π型 加勁肋，使其截面特性得到了緩慢變化，吻合了結(jié)合部?jī)蓚?cè)不同材料性質(zhì)、不同梁剛度的變 化，使結(jié)合段更能順暢地傳遞各種荷載產(chǎn)生的軸力、剪力、彎矩和變形，具有良好的抗疲勞 性和耐久性。(2)結(jié)合段受力明確合理，混凝土梁斷面的外形輪廓及形心均與鋼箱梁對(duì)齊，既美 觀又利于強(qiáng)大軸力的傳遞；混凝土加厚段及η形加勁肋增大擴(kuò)散面積，從而避免了混凝土 梁出現(xiàn)應(yīng)力集中；η形加勁肋為箱型構(gòu)造，自身穩(wěn)定性好，抗扭及抗彎剛度較大，在剛度過(guò) 渡中起到重要作用。并可通過(guò)其高度及厚度變化調(diào)整斷面形心，以與混凝土斷面形心對(duì)齊。 本實(shí)用新型鋼_混凝土結(jié)合段結(jié)構(gòu)在各種工況下局部應(yīng)力水平較低，結(jié)合段受力明確，結(jié) 構(gòu)形式合理。(3)具有一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，本實(shí)用新型結(jié)合國(guó)內(nèi)外已建同類型橋梁的 工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其構(gòu)造進(jìn)行比選和特殊設(shè)計(jì)，有效的解決了結(jié)構(gòu)剛?cè)徇^(guò)渡、軸力和剪力傳遞方 式、混凝土防裂及耐久性等問(wèn)題，增強(qiáng)了鋼混結(jié)合段的安全、可靠性。本實(shí)用新型鋼_混凝 土結(jié)合段的成功設(shè)計(jì)，確保了橋梁的可靠連接，為今后類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)，具 有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。綜上，本實(shí)用新型鋼_混凝土結(jié)合段可以廣泛應(yīng)用于各種混合梁橋，包括連續(xù)梁橋、 斜拉橋、懸索橋、拱橋，可以解決鋼_混凝土結(jié)合段加工制造復(fù)雜、施工操作困難、抗疲勞性差 的難題。為今后類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)造提供足夠的技術(shù)支持，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1(a)至圖1(d)示出了現(xiàn)有技術(shù)中四種型式的鋼-混凝土結(jié)合段示意圖；圖2是本實(shí)用新型梁的新型鋼_混凝土結(jié)合段的構(gòu)造實(shí)施例一的示意圖；圖3是本實(shí)用新型中鋼梁腹板與混凝土腹板位置關(guān)系示意圖；圖4是本實(shí)用新型中鋼梁頂板處U形加勁肋及π形加勁肋示意圖；圖5是本實(shí)用新型中鋼梁底板處U形加勁肋及π形加勁肋示意圖；圖6是本實(shí)用新型梁的新型鋼_混凝土結(jié)合段的構(gòu)造實(shí)施例二的示意圖。圖中1—鋼梁11—鋼梁頂板 12——鋼梁底板 13——鋼梁腹板14——橫向隔板15——隔倉(cāng)2——混凝土梁 21——混凝土腹板3——承壓板 4——過(guò)渡段 5——剪力栓釘 6——預(yù)應(yīng)力鋼束7——U形加勁肋8——π形加勁肋
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。[0035]實(shí)施例一如圖2所示，本實(shí)用新型梁的新型鋼_混凝土結(jié)合段的構(gòu)造是包括鋼梁1和混凝 土梁2，所述鋼梁1與所述混凝土梁2的結(jié)合處設(shè)置有承壓板3，所述鋼梁1包括鋼梁頂板 11、鋼梁底板12和鋼梁腹板13 ；所述混凝土梁2包括混凝土腹板21 ；所述鋼梁1的斷面外 形輪廓與所述混凝土梁2的斷面外形輪廓相一致，所述鋼梁1外套于所述混凝土梁2上，從 而形成一混凝土梁至鋼梁的過(guò)渡段4，所述過(guò)渡段4內(nèi)的鋼梁腹板13插入到混凝土梁腹板 21內(nèi)形成一鋼_混凝土的組合截面，如圖3所示；位于所述過(guò)渡段4內(nèi)的鋼梁頂板11和鋼 梁底板12之間設(shè)有由橫向隔板14組成的上、下兩個(gè)封閉的隔倉(cāng)15，圖2中示出了橫向隔板 14呈水平方向；所述承壓板3是一與鋼梁1的橫斷面完全吻合的鋼板；如圖2所示，所述過(guò) 渡段4內(nèi)的鋼梁頂板11與混凝土梁2之間、鋼梁底板12與混凝土梁2之間、鋼梁腹板13 與混凝土梁腹板21之間、承壓板3與混凝土梁2之間均設(shè)有剪力栓釘5 ；如圖2和圖3所 示，所述混凝土梁2內(nèi)設(shè)置有預(yù)應(yīng)力鋼束6和/或精軋螺紋鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼束6和/或 精軋螺紋鋼筋錨固在承壓板3上，所述預(yù)應(yīng)力鋼束采用鋼絞線。如圖4和圖5所示，所述鋼梁頂板11上設(shè)置有頂板的U形加勁肋7，所述鋼梁底板 12上設(shè)置有底板的U形加勁肋7，所述頂板的U形加勁肋和所述底板的U形加勁肋7均上 焊接有η形加勁肋8，π形加勁肋起增大擴(kuò)散面積；避免混凝土梁出現(xiàn)應(yīng)力集中，所述π 形加勁肋為箱型構(gòu)造，自身穩(wěn)定性好，抗扭及抗彎剛度較大，在剛度過(guò)渡中起到重要作用， 并可通過(guò)其高度變化來(lái)調(diào)整鋼梁的斷面形心，盡量縮小鋼梁斷面形心與混凝土梁斷面形心 的差異，即所述η形加勁肋8的高度是從鋼梁側(cè)向混凝土梁側(cè)逐漸變高，以使從鋼材質(zhì)過(guò) 渡到混凝土材質(zhì)的過(guò)渡段中的剛度得到緩和漸變。實(shí)施例二 本實(shí)施例二是在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，將隔倉(cāng)的橫向隔板的位置進(jìn)行了改進(jìn)， 即，如圖6所示，本實(shí)施例二中位于所述過(guò)渡段4內(nèi)的鋼梁頂板11和鋼梁底板12之間隔倉(cāng) 15的橫向隔板14的斜率為1 8 1 15。如圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)施例二中其他 部分的結(jié)構(gòu)與實(shí)施一相同，在此不再贅述。綜上所述，本實(shí)用新型梁的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造與現(xiàn)有技術(shù)相比，端承 板3采用與鋼梁的橫斷面完全吻合的60mm厚的整體鋼板，其剛度大，變形小，可以有效保證 軸向力傳遞均勻及預(yù)應(yīng)力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋的錨固要求；增設(shè)了封閉式的隔倉(cāng)，其 橫向隔板為鋼板，隔艙內(nèi)鋼板上設(shè)置剪力栓釘，從而增加了抗剪強(qiáng)度，實(shí)質(zhì)上也就是增加了 梁的軸向力傳遞性能；另外，封閉式的隔倉(cāng)使鋼_混凝土結(jié)合段的剛度變化更趨于平緩，通 過(guò)應(yīng)力研究表明，本實(shí)用新型中封閉式隔倉(cāng)的橫向隔板采用1 8 1 15的斜率，形成 狹長(zhǎng)閉合隔倉(cāng)，使得軸力傳遞更為順暢，因此，橫向隔板采用1 8 1 15的斜率是本實(shí) 用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例；本實(shí)用新型中，在承壓板、鋼梁腹板及閉合隔倉(cāng)內(nèi)均設(shè)置有剪力 栓釘，提高了結(jié)合段的抗剪強(qiáng)度；強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力鋼束與精軋螺紋鋼筋配合使用，可以有效地 抵抗活載產(chǎn)生的彎矩，增大剪力栓釘?shù)臄?shù)量，使剪力栓釘與混凝土結(jié)合面增大，混凝土防裂 能力得到提高，結(jié)構(gòu)的可靠性顯著增強(qiáng)。盡管上面結(jié)合圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具 體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些
6均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求一種梁的新型鋼 混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，包括鋼梁(1)和混凝土梁(2)，所述鋼梁(1)與所述混凝土梁(2)的結(jié)合處設(shè)置有承壓板(3)，所述鋼梁(1)包括鋼梁頂板(11)、鋼梁底板(12)和鋼梁腹板(13)；所述混凝土梁(2)包括混凝土腹板(21)；其特征在于所述鋼梁(1)外套于所述混凝土梁(2)上，從而形成一混凝土梁至鋼梁的過(guò)渡段(4)，所述過(guò)渡段(4)內(nèi)的鋼梁腹板(13)插入到混凝土梁腹板(21)內(nèi)形成一鋼—混凝土的組合截面；位于所述過(guò)渡段(4)內(nèi)的鋼梁頂板(11)和鋼梁底板(12)之間設(shè)有由橫向隔板(14)組成的上、下兩個(gè)封閉的隔倉(cāng)(15)；所述承壓板(3)是一與鋼梁(1)的橫斷面完全吻合的鋼板；所述過(guò)渡段(4)內(nèi)的鋼梁頂板(11)與混凝土梁(2)之間、鋼梁底板(12)與混凝土梁(2)之間、鋼梁腹板(13)與混凝土梁腹板(21)之間、承壓板(3)與混凝土梁(2)之間均設(shè)有剪力栓釘(5)；所述混凝土梁(2)內(nèi)設(shè)置有預(yù)應(yīng)力鋼束(6)和/或精軋螺紋鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼束(6)和/或精軋螺紋鋼筋錨固在承壓板(3)上；所述鋼梁頂板(11)和鋼梁底板(12)上分別設(shè)置有U形加勁肋(7)，所述U形加勁肋(7)上均分別焊接有π形加勁肋(8)，所述π形加勁肋(8)的高度是從鋼梁側(cè)向混凝土梁側(cè)逐漸變高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述梁的新型鋼_混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，其特征在于所述混凝土 梁斷面的外形輪廓與所述鋼梁斷面的外形輪廓相一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述梁的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，其特征在于隔倉(cāng)(15)的 橫向隔板(14)的斜率為1 8 1 15。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種梁的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，包括鋼梁、混凝土梁和承壓板，鋼梁外套于混凝土梁上，從而形成一混凝土梁至鋼梁的過(guò)渡段，過(guò)渡段內(nèi)的鋼梁腹板插入到混凝土梁腹板內(nèi)形成一鋼一混凝土的組合截面；位于過(guò)渡段內(nèi)設(shè)有上、下兩個(gè)封閉的隔倉(cāng)；承壓板是一與鋼梁的橫斷面完全吻合的鋼板；過(guò)渡段內(nèi)鋼梁與混凝土梁接觸部位均設(shè)有剪力栓釘；鋼梁頂板和鋼梁底板上分別設(shè)置有U形加勁肋，U形加勁肋上均分別焊接有π形加勁肋，π形加勁肋的高度是從鋼梁側(cè)向混凝土梁側(cè)逐漸變高。本實(shí)用新型梁的鋼-混凝土結(jié)合段可以廣泛應(yīng)用于各種混合梁橋，包括連續(xù)梁橋、斜拉橋、懸索橋、拱橋，可以解決鋼-混凝土結(jié)合段加工制造復(fù)雜、施工操作困難、抗疲勞性差的難題。
文檔編號(hào)E04B1/58GK201648950SQ201020185880
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者何玉寶, 劉旭鍇, 孫東利, 張一卓, 張強(qiáng), 戴少雄, 曹景, 李偉, 李焱, 謝斌, 陸華臻 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院