[发明专利]一种预应力波形钢腹板-混凝土组合梁及其施工方法

说明书

本发明公开一种预应力波形钢腹板‑混凝土组合梁及其施工方法，属于组合结构设计和施工领域。组合梁包括波形钢腹板预制钢梁、预应力筋和外包混凝土，波形钢腹板预制钢梁为由两片波形钢腹板、上翼缘槽钢、下翼缘槽钢和端部加劲板拼接而成的空心封闭结构，波形钢腹板的外侧面设置有承载横隔板，预应力筋的两端锚固于端部加劲板，且预应力筋贯穿承载横隔板设置。本发明中波形钢腹板预制钢梁、预应力筋和混凝土协同受力，发挥各自的优势，具有良好的结构性能和经济效益。各组件在施工过程中，均可在工厂预制生产，并通过焊接等连接方式现场或工厂组装，施工工艺简单、施工周期短，易实现生产标准化，可有效提高生产效率，实用性强。

技术领域

本发明属于组合结构设计和施工领域，涉及一种钢-混凝土组合结构设计，特别是涉及一种预应力波形钢腹板-混凝土组合梁及其施工方法。

背景技术

波形钢腹板组合梁通过将钢筋混凝土顶板、底板与波形钢腹板相连，并配以预应力系统形成组合梁构件。由于该类构件引入了纵向呈折叠状的波形钢腹板，使得预应力可以有效加载于混凝土顶、底板上，避免了预应力向钢腹板的转移。该类构件与普通预应力混凝土梁相比具有自重轻、腹板不开裂、施工周期短、预应力效率和材料利用率高等特点，因此被广泛用于桥梁结构中。

但是该类组合梁构件也存在诸多问题，主要如下：1、由于混凝土顶板、底板几乎承担全部弯矩，造成构件截面往往较宽或者顶底板出现裂缝；2、由于波形钢腹板的厚度较薄，易发生局部或侧向屈曲失稳破坏；3、由于钢腹板的耐火性差、防腐性能差等问题，严重制约着该类构件在建筑结构中的应用及钢腹板锈蚀等长期运营问题。因此，引入一种新型预应力波形钢腹板-混凝土组合梁，尤其是自重小、受力合理、预制难度小、长期性能好的中小跨度组合梁就显得十分迫切。

发明内容

本发明的目的是针对现有波形钢腹板组合梁截面较宽、顶底板易出现裂缝和耐火防腐性能差等缺点，尤其是波形钢腹板易出现屈曲失稳等技术问题，提出一种预应力波形钢腹板-混凝土组合梁及其施工方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种预应力波形钢腹板-混凝土组合梁，主要包括：

波形钢腹板预制钢梁，所述波形钢腹板预制钢梁包括两片波形钢腹板、上翼缘槽钢、下翼缘槽钢、端部加劲板和承载横隔板；两片所述波形钢腹板连接于所述上翼缘槽钢和所述下翼缘槽钢之间；所述端部加劲板连接于两片所述波形钢腹板的两端；所述波形钢腹板的外侧面设置所述承载横隔板，且所述承载横隔板同时与所述波形钢腹板、所述上翼缘槽钢和所述下翼缘槽钢连接；

预应力筋，所述预应力筋的两端锚固于所述端部加劲板，且所述预应力筋贯穿所述承载横隔板设置；

混凝土，所述混凝土浇筑于所述波形钢腹板预制钢梁的外侧，以将所述波形钢腹板预制钢梁包裹形成预应力波形钢腹板-混凝土组合梁。

可选的，所述混凝土成型后，顶部形成有翼板，即混凝土外形整体呈“T”型。

可选的，两片所述波形钢腹板对称布置。

可选的，两片所述波形钢腹板、所述上翼缘槽钢、所述下翼缘槽钢和所述端部加劲板连接构成空心封闭空间。

可选的，所述预应力筋的形状为多段线拟合平滑曲线。

可选的，所述多段线拟合平滑曲线为两段抛物线、四段抛物线或折线。预应力筋产生的弯矩与外荷载产生的弯矩相贴合，实现抵消外部弯矩、减小组合梁挠度的目的。比如，若组合梁为简支梁，预应力筋拟合的曲线为两段抛物线；若组合梁为连续梁，预应力筋拟合的曲线为四段抛物线；若组合梁承受较大集中荷载，预应力筋拟合的曲线为折线，折点为集中荷载作用点。

可选的，所述上翼缘槽钢的上部和/或所述下翼缘槽钢的下部焊接局部钢板，局部钢板间隔布置。

可选的，所述上翼缘槽钢的上部设置栓钉抗剪件。