一种波纹钢腹板预弯组合梁及其施工方法.pdf

本发明涉及一种桥梁组合梁结构，尤其涉及一种波纹钢腹板预弯组合梁及其施工方法。本发明所述的波纹钢腹板预弯组合梁由带有波纹钢腹板的工形钢梁和包裹于工字钢梁上下翼缘板外的钢筋混凝土板构成，可应用于城市立交工程和高速铁路桥工程中。由于波纹钢腹板纵桥向刚度很小，在钢梁预弯时不会吸收预弯力，可减小结构在收缩徐变作用下的预应力损失，波纹钢腹板良好的抗剪承载力避免了腹板裂缝，结构耐久性好；另外本发明还提供一种上述波纹钢腹板预弯组合梁的施工方法。

1、  一种波纹钢腹板预弯组合梁，包括浇筑在下翼缘钢板(3)周围的一期混凝土(5)、与二期混凝土(6)连接在一起的上翼缘钢板(2)，其特征在于：还包括波纹钢腹板(1)，波纹钢腹板(1)设置在下翼缘钢板(3)与上翼缘钢板(2)之间，三者形成工形梁结构。

2、  根据权利要求1所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，其特征在于：所述的二期混凝土(6)浇筑在上翼缘钢板(2)上。

3、  根据权利要求1所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，其特征在于所述的二期混凝土(6)与上翼缘钢板(2)的上端面连接。

4、  根据权利要求1所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，其特征在于所述的二期混凝土(6)与上翼缘钢板(2)的六个端面连接。

5、  根据权利要求1所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，其特征在于所述的上翼缘钢板(2)与下翼缘钢板(3)设置有剪力连接件(4)。

6、  根据权利要求1所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，其特征在于所述的工形梁结构为建筑高度不变的等高度梁。

7、  根据权利要求1所述的一种波纹刚腹板预弯组合梁，其特征在于所述的工形梁结构通过改变波纹钢腹板高度形成变高度梁。

8、  一种波纹钢腹板预弯组合梁的施工方法，其特征在于：步骤如下，
1)采用焊接将上翼缘钢板(2)、下翼缘钢板(3)与波纹钢腹板(1)焊接成工形梁；
2)在上翼缘钢板(2)和下翼缘钢板(3)上焊接若干个剪力连接件(4)；
3)在工形梁距梁两端1/4跨径位置施加竖向预弯力；
4)在下翼缘钢板(3)周围放置纵向钢筋(7)和箍筋(8)并浇筑一期混凝土(5)；
5)待一期混凝土(5)达到规定强度后，释放预弯力；
6)在上翼缘钢板(2)周围放置纵向钢筋(7)和箍筋(8)并浇筑二期混泥土(6)；待二期混凝土(6)达到规定强度后，完成波钢腹板预弯组合梁架设。

一种波纹钢腹板预弯组合梁及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁组合梁结构，尤其涉及一种波纹钢腹板预弯组合梁及其施工方法。
背景技术
预弯组合梁是一种特点鲜明的结构，在桥梁工程中通常应用于中小跨径的公路和铁路简支梁桥中，也可用于连续梁桥。与预应力箱梁、预应力T梁等常见的结构形式相比，它用钢量大、单跨造价相对较高且施工工艺相对较为复杂；但同时它也具有刚度大、跨越能力强、耐久性好、高跨比小等明显的优势。二十世纪八十年代前，由于我国钢材产量较少，如预弯组合梁等此类用钢量较大的结构很难在我国得以广泛采用。其后随着钢材产量的增加，以及结构设计理念的改进，一些用钢量大但结构力学性能优良、耐久性好的结构(例如钢管混凝土结构、钢砼组合结构等)也开始在我国得到应用和发展。预弯组合梁作为钢砼组合结构的一种具有鲜明的结构特点。虽然力学性质优良，但与其他传统结构相比也有弱点和不足。目前，这种结构多应用于对高跨比限制较为严格(如多层立交桥)或结构刚度要求较高(如高速铁路桥)的结构。对于这类结构，预弯组合梁不仅可以很好的实现其结构功能，还具有良好的经济性。虽然预弯组合梁具有许多优点，但近年来在我国发展缓慢。对于预弯组合梁结构的研究主要集中于少数高校和研究机构中，实际应用的数量还很有限，远少于比利时、德国、日本和法国等国家。究其原因，可归结为以下三点：单跨预弯组合梁造价相对较高；施工工艺较为复杂；缺少相应的设计、施工规范和标准。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明提供了一种波纹钢腹板预弯组合梁，解决了上述所述的单跨预弯组合梁造价相对较高；施工工艺较为复杂；缺少相应的设计、施工规范和标准。
本发明采用以下技术方案解决技术问题：
本发明提供一种波纹钢腹板预弯组合梁，包括浇筑在下翼缘钢板周围的一期混凝土、浇筑在上翼缘钢板周围或与上翼缘钢板通过剪力连接件连接的二期混凝土，上翼缘钢板，下翼缘钢板，还包括波纹钢腹板，波纹钢腹板设置在下翼缘钢板与上翼缘钢板之间，三者形成工形梁结构。
本发明所述的波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土浇筑在上翼缘钢板上。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土包裹于上翼缘钢板周围与六个端面连接。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土通过剪力连接件与上翼缘钢板的上端面连接。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的上翼缘钢板与下翼缘钢板设置有剪力连接件。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的工形梁结构为建筑高度不变的等高度梁。
本发明所述的一种波纹刚腹板预弯组合梁，所述的工形梁结构通过改变波纹钢腹板高度形成变高度梁。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁的施工方法，步骤如下：
1)采用焊接将上翼缘钢板、下翼缘钢板与波纹钢腹板焊接成工形梁；
2)在上翼缘钢板和下翼缘钢板上焊接若干个剪力连接件；
3)在工形梁距梁两端1/4跨径位置施加竖向预弯力；
4)在下翼缘钢板周围放置纵向钢筋和箍筋并浇筑一期混凝土；
5)待一期混凝土达到规定强度后，释放预弯力；
6)在上翼缘钢板周围放置纵向钢筋和箍筋并浇筑二期混泥土；待二期混凝土达到规定强度后，完成波钢腹板预弯组合梁架设。
有益效果
根据上述方案，本发明提供一种波纹钢腹板预弯组合梁，以改进传统预弯组合梁预应力损失大、施工工艺复杂的缺陷，同时也可在一定程度上减少钢材用量、降低结构造价。本发明由带有波纹钢腹板的工形钢梁和包裹于工字钢梁上下翼缘板外的钢筋混凝土板构成，可应用于城市立交工程和高速铁路桥工程中。由于波纹钢腹板纵桥向刚度很小，在钢梁预弯时不会吸收预弯力，还可减小结构在收缩徐变作用下的预应力损失，因此其预应力效率高；由于波纹钢腹板抗屈曲强度高，因此在施工时无需在腹板处焊接横向或纵向加劲肋，也无需额外设置横桥向支顶装置，因此其施工简便，工期短；波纹钢腹板采用钢板轧制而成，可方便的根据设计要求制作成等截面或变截面高度的腹板；由于该结构预应力效率高、施工方便，其经济性也有所提高。波纹钢腹板预弯组合梁在受到弯曲荷载作用时，弯矩主要由工字钢梁的上下翼缘板以及一期和二期混凝土承担，剪力主要由波纹钢腹板承担。预加于工字钢梁的预弯力可推迟梁体裂缝的出现，有利于充分发挥高强材料的特点。同时由于采用工字钢梁对结构施加预应力，与传统预应力混凝土结构相比避免了设置预应力管道、张拉预应力钢束、锚固及管道灌浆等施工过程。而且，波纹钢腹板良好的抗剪承载力避免了腹板裂缝，结构耐久性好。
附图说明
图1本发明的结构示意图；
图2本发明的横截面图；
图3本发明的俯视图；
图4本发明的结构变化示图；
图5本发明的混凝土缘板的结构示意图；
图6本发明的混凝土不包裹上翼缘钢板示意图；
图中1为波纹钢腹板、2为上翼缘钢板、3为下翼缘钢板、4为剪力连接件、5为一期混凝土、6为二期混凝土、7为纵向钢筋、8为箍筋、L为波纹钢腹板预弯组合梁梁长，L/4为波纹钢腹板预弯组合梁1/4处。
具体实施方式
下面结合附图说明具体对本发明进一步详细说明：
实施例1：一种波纹钢腹板预弯组合梁，包括浇筑在下翼缘钢板3的一期混凝土5、与二期混凝土6连接的上翼缘钢板2，还包括波纹钢腹板1，波纹钢腹板1设置在下翼缘钢板3与上翼缘钢板2之间，三者形成工形梁结构。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土6浇筑在上翼缘钢板2上。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土6与上翼缘钢板2的六个端面连接。连接六个端面可以理解成二期混凝土6包裹上翼缘钢板2。
在架设过程中采用二期混凝土6包裹上翼缘钢板2则需要制作模具先将上翼缘钢板2包裹，然后在浇筑二期混凝土6，待二期混凝土6达到规定强度后即可拆除模具，这样增加波钢腹板预弯组合梁的整体强度，但施工工艺较为复杂，建设成本较高。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的上翼缘钢板2与下翼缘钢板3设置有剪力连接件4。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的工形梁结构为建筑高度不变的等高度梁。
本发明所述的一种波纹刚腹板预弯组合梁，所述的工形梁结构通过改变波纹钢腹板高度形成变高度梁。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁的施工方法，步骤如下：
1)采用焊接将上翼缘钢板2、下翼缘钢板3与波纹钢腹板1焊接成工形梁；
2)在上翼缘钢板2和下翼缘钢板3上焊接若干个剪力连接件4；
3)在工形梁距梁两端1/4跨径位置施加竖向预弯力；
4)在下翼缘钢板3周围放置纵向钢筋7和箍筋8并浇筑一期混凝土5；
5)待一期混凝土5达到规定强度后，释放预弯力；
6)在上翼缘钢板2周围放置纵向钢筋7和箍筋8并浇筑二期混泥土6；待二期混凝土6达到规定强度后，完成波钢腹板预弯组合梁架设。
波纹钢腹板1由平钢板轧制而成；将波纹钢腹板与上翼缘钢板2、下翼缘钢板3组成工形梁时，可选用企口双面焊接、高强螺栓等连接形式；剪力连接件4可选用栓钉连接件、钢筋连接件、PBL(开孔钢板)连接件等；一期混凝土5应选用不低于C40的混凝土，二期混凝土6应选用标号不低于C30的混凝土；纵向钢筋7和箍筋8均为构造钢筋，可采用R235(I级钢筋屈服强度235MPa)和HRB335(II级钢筋屈服强度335MPa)等构造钢筋常用的钢筋。波纹钢腹板的材料应选用Q345、Q390和Q420(低合金高强度)等钢材；上、下缘钢板可采用Q345、Q390和Q420(低合金高强度)等钢材。
实施例2：一种波纹钢腹板预弯组合梁，包括浇筑在下翼缘钢板3的一期混凝土5、连接在上翼缘钢板2的二期混凝土6，还包括波纹钢腹板1、波纹钢腹板1设置在浇筑在下翼缘钢板3的一期混凝土5与连接在上翼缘钢板2的二期混凝土6之间，三者形成工形梁结构。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土6浇筑在上翼缘钢板2上。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的二期混凝土6与上翼缘钢板2上端面连接，则采用二期混凝土6不包裹上翼缘钢板2，只与上翼缘钢板2上的剪力连接件4连接。
采用二期混凝土6不包裹上翼缘钢板2，则无需制作模具，直接在上一缘钢板2的剪力连接件的一面浇注二期混凝土，施工工艺简单成本较低，但整体波钢腹板预弯组合梁的强度会降低。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的上翼缘钢板2与下翼缘钢板3设置有剪力连接件4。
本发明述的一种波纹钢腹板预弯组合梁，所述的工形梁结构为建筑高度不变的等高度梁。
本发明所述的一种波纹刚腹板预弯组合梁，所述的工形梁结构通过改变波纹钢腹板高度形成变高度梁。
本发明所述的一种波纹钢腹板预弯组合梁的施工方法步骤如下：
1)采用焊接将上翼缘钢板2、下翼缘钢板3与波纹钢腹板1焊接成工形梁；
2)在上翼缘钢板2和下翼缘钢板3上焊接若干个剪力连接件4；
3)在工形梁距梁两端1/4跨径位置施加竖向预弯力；
4)在下翼缘钢板3周围放置纵向钢筋7和箍筋8并浇筑一期混凝土5；
5)待一期混凝土5达到规定强度后，释放预弯力；
6)在上翼缘钢板2周围放置纵向钢筋7和箍筋8并浇筑二期混泥土6；待二期混凝土6达到规定强度后，完成波钢腹板预弯组合梁架设。
波纹钢腹板1由平钢板轧制而成；将波纹钢腹板与上翼缘钢板2、下翼缘钢板3组成工形梁时，可选用企口双面焊接、高强螺栓等连接形式；剪力连接件4可选用栓钉连接件、钢筋连接件、PBL(开孔钢板)连接件等；一期混凝土5应选用不低于C40的混凝土，二期混凝土6应选用标号不低于C30的混凝土；纵向钢筋7和箍筋8均为构造钢筋，可采用R235(I级钢筋屈服强度235MPa)和HRB335(II级钢筋屈服强度335MPa)等构造钢筋常用的钢筋。波纹钢腹板的材料应选用Q345、Q390和Q420(低合金高强度)等钢材；上、下缘钢板可采用Q345、Q390和Q420(低合金高强度)等钢材。