[实用新型]钢材、普通混凝土和超高性能混凝土的组合梁

说明书

本实用新型公开了钢材、普通混凝土和超高性能混凝土的组合梁，包括钢梁，以及设置钢梁上的复合板；复合板包括预制普通混凝土板和超高性能混凝土板层；每一钢梁与复合板连接的部分均包括一个顶面；顶面与水平面平行；超高性能混凝土板层下面对应每一顶面均设有向下延伸的凸出部；凸出部的宽度小于相应的顶面，长度与相应的顶面相配；每两个凸出部之间均设有预制普通混凝土板；所有凸出部的下面和所有预制普通混凝土板的下面齐平。施工时，首先，制作预制普通混凝土板并架设钢梁；然后铺设预制普通混凝土板，安装抗剪力连接器；最后浇筑超高性能混凝土板层。本实用新型解决了组合梁负弯矩区混凝土易开裂的问题，尤其适用于钢混凝土组合梁。

技术领域

本实用新型涉及结构技术领域，特别涉及钢材、普通混凝土和超高性能混凝土的组合梁。

背景技术

钢材和混凝土材料是最大的两种结构工程材料，普通混凝土具有抗压性能优、抗拉性能差的特点；虽然钢材具有抗拉和抗压性能均优的特点，但钢材的板件在受压时容易产生失稳问题，因此钢材使用在受压区时，需要设置额外的加劲肋用于保证钢材板件的局部稳定。

混凝土材料可以分为很多种类，例如普通混凝土、轻质混凝土、超高性能混凝土等。与普通混凝土不同，超高性能混凝土并非是普通混凝土的高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料，具有超高强度、超高韧性和超高耐久性等特性。将超高性能混凝土应用于结构工程中，可实现结构的轻型化，同时可提高结构的使用寿命。

一般所说钢-混凝土组合梁是指将钢梁与预制普通混凝土板通过抗剪连接件组合在一起共同承受荷载的梁体，通常钢梁在下，预制普通混凝土板在上；对于钢-混凝土组合简支梁，整个梁体受正弯矩作用，此时钢梁位于受拉区，预制普通混凝土板位于受压区，因此钢-混凝土组合简支梁结构可以很好的发挥两种材料的性能。而对于钢-混凝土组合连续梁，除了正弯矩作用区段外，尚有负弯矩作用区段，此时钢梁是位于受压区，预制普通混凝土板则位于受拉区，而普通混凝土的抗拉性能较差，因此钢-混凝土组合连续梁的负弯矩经常会出现普通混凝土开裂问题。通常在结构计算中，是不考虑负弯矩区内普通混凝土的作用，但普通混凝土开裂后不仅会使预制普通混凝土板中的钢筋锈蚀，更严重者会导致钢梁锈蚀，出现安全问题。很多工程师提出不同的方案，用以解决钢-混凝土组合连续梁负弯矩的开裂问题，但施工都比较复杂，且效果甚微。因此通过简单的方法，避免钢-混凝土组合连续梁负弯矩的开裂问题是工程中迫切需要解决的问题。

此外，对于钢-混凝土组合简支梁结构，虽然钢梁位于受拉区、普通混凝土位于受压区，但钢材的强度和普通混凝土强度相差较大，荷载作用下截面的应力符合平截面假定，即截面中纤维所受应力与距中性轴的距离成正比。我国《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64-2015中规定，组合梁受力的承载能力极限状态由边缘应力达到极限应力所控制，因此传统的钢-混凝土组合简支梁结构并不能充分发挥两种材料的性能，还可以对其进行改进。

另，传统钢-混凝土组合梁的主要施工方式有两种，第一种为现浇混凝土桥面板，即先制作钢梁和剪力连接件，后支模现浇混凝土桥面板；该种施工方式的优点是，剪力连接件受力较均匀，混凝土板浇筑对钢梁高差的适应性也较好；缺点时施工比较麻烦，需要架设模板。

第二种是采用预制混凝土桥面板，即先制作钢梁和剪力连接件，安装预留剪力连接件槽口的预制混凝土桥面板，最后浇筑预留的槽口，实现混凝土板与钢梁的组合；该种施工方式的优点是，施工较便捷，不需要架设模板；缺点是剪力连接件需要集中布置，导致剪力连接件受力不均匀，预制混凝土板与钢梁的密贴性较差，施工控制精度要求高，现场经常会遇到混凝土板与钢梁存在较大空隙的问题，不仅影响结构整体的受力性能，同时会影响剪力连接件的耐久性。

因此，针对现有技术的问题，如何利用钢材、普通混凝土和超高性能混凝土获得更好的组合梁成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容