專利名稱：一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁組合梁結構，尤其涉及一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁。
背景技術：
槽形梁也稱為U形梁，國外在20世紀中期就已開展了對預應力混凝土槽形梁 的研究，最早應用預應力混凝土槽形梁的是英國1952年建造的羅什爾漢橋。此后，日 本、前西德、澳大利亞相繼在鐵路橋梁中應用了槽形梁，修建了多座槽形梁橋。日本為 適應立交橋的發展，增加凈空、減少噪音，在二十世紀50年代以后陸續修建了多座槽形 梁橋。在新干線的建造中，因為受建筑高度的限制，在許多路段都采用了槽形梁橋，如 下拓橋、都計花民橋、第二平原橋等。目前跨度最大的槽形梁，是建于70年代的跨徑為 68m的第二丘里跨線橋。該橋位于新干線上，是和公路交叉的跨線橋。除簡支梁橋外， 國外還修建了槽形梁連續梁橋。在軌道交通工程中法國的里爾建造了雙線跨度50m的 預應力槽形梁；法國13號線在塞納河上建筑了跨度85m、腹板為矩形、雙層底板的槽形 梁；智利的圣地亞哥地鐵5號線建成雙線槽形梁，并運行多年情況良好。日本已把槽形 梁的設計計算方法納入了日本國有鐵路建筑物設計標準中，日本和前蘇聯還做了槽形梁 的標準設計。近年來，比利時根據預彎梁結構已有的研究成果，研制了應用于高速鐵路 橋梁的預彎槽形梁結構。目前已將這種結構應用于橫跨歐洲的高速鐵路工程中。我國對 槽形梁的研究雖起步較晚，但近年來發展非常迅速，有多座橋梁都采用了此種結構。國 內最早進行槽形梁研究始于上世紀70年代末，1982年我國在京承(德)線懷柔車站附近建 造了 l孔20m跨徑的雙線鐵路槽形梁。隨后在鐵路、輕軌等軌道交通橋梁以及公路橋梁 中也多次采用了槽形梁結構，修建了一批簡支梁和連續梁結構的槽形梁橋。上海的城鐵 建設過程中也進行過槽形梁的設計和試驗研究。通過研究和實際應用，進一步明確了槽 形梁建筑高度低、噪音小的特點，是一種非常適合于軌道交通橋梁的主梁結構形式。槽 形梁是一種下承式的預應力混凝土橋梁，軌道鋪設于槽形梁的中間道床板上，車輛行進 時所需爬升高度遠小于其他上承式主梁。另外，其兩側腹板自然形成連貫的隔音帶，有 效降低了車輛運行對環境產生的噪聲污染。這種結構特點使其特別適合于軌道交通橋梁 特別是平原地區的軌道交通橋梁。 槽形梁屬于一種復雜的空間板梁組合結構，承受荷載時其主梁不但受彎且受 扭，板梁結合部位受力情況復雜。預應力鋼筋混凝土槽形梁在該位置由于受力情況復 雜，混凝土容易產生開裂，使得該部位鋼筋易受外界空氣、水等介質接觸并形成銹蝕， 導致結構力學性能和耐久性削弱。在設計計算時需詳盡分析局部的應力情況并配置合理 的構造配筋。槽形梁對施工技術條件要求較高，對預應力筋的張拉工藝要求尤其嚴格。 另外，目前現有槽形梁多采用現場澆筑的施工方法，施工過程中占地面積大、施工周期 長，在城市橋梁建設中受到一定的限制。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁及制備方法， 解決上述所述的普通預應力混凝土槽形梁板梁結合部位受力情況復雜、混凝土容易產生 開裂；板梁結合部位配筋構造復雜、施工難度大；施工技術條件要求高；現場澆筑施工 占地面積大、施工周期長等問題。 技術方案本發明的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁包括一對位于該組合槽形 梁兩側的波紋鋼腹板，澆筑在下翼緣鋼板周圍的一期混凝土、澆筑在上翼緣鋼板周圍或 與上翼緣鋼板通過剪力連接件連接的二期混凝土，波紋鋼腹板的上部與上翼緣鋼板相連 接，波紋鋼腹板的下部與下翼緣鋼板相連接，形成橫截面為槽形的組合梁。
本發明的波紋鋼腹板預彎組合槽形梁的制備方法包括如下步驟
1).采用焊接將上翼緣鋼板、下翼緣鋼板與波紋鋼腹板焊接成工形梁；
2).在上翼緣鋼板和下翼緣鋼板上焊接若干個剪力連接件；
3).在距工形梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預彎力； 4).在下翼緣鋼板周圍放置縱向鋼筋和箍筋并澆筑一期混凝土，形成一期混凝土 床板； 5).待一期混凝土床板達到規定強度后，釋放預彎力； 6).在上翼緣鋼板周圍放置縱向鋼筋和箍筋并澆筑二期混泥土 ；待二期混凝土達 到規定強度后，完成波鋼腹板預彎組合梁制造。 有益效果根據上述方案，本發明提供一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，以改 進傳統預應力混凝土槽形梁梁板結合部受力情況復雜、混凝土容易產生開裂、配筋構造 復雜等缺陷，同時也可一定程度上改善該結構施工時技術條件要求高、現場澆筑施工占 地面積大、施工周期長等問題。本發明由帶有波紋鋼腹板的工形鋼梁和包裹于工字鋼梁 下翼緣板外的鋼筋混凝土床板和包裹于工字型鋼梁上翼緣板外的鋼筋混凝土板構成，可 應用于橋梁工程中，特別是軌道交通橋梁中。由于波紋鋼腹板縱橋向剛度很小，在鋼梁 預彎時不會吸收預彎力，還可減小結構在收縮徐變作用下的預應力損失，因此其預應力 效率高；由于波紋鋼腹板抗屈曲強度高，因此在施工時無需在腹板處焊接橫向或縱向加 勁肋，也無需額外設置橫橋向支頂裝置，因此其施工簡便，工期短；波紋鋼腹板采用鋼 板軋制而成，可方便的根據設計要求制作成等截面或變截面高度的腹板；由于該結構預 應力效率高、施工方便，其經濟性也有所提高。波紋鋼腹板預彎組合槽形梁在受到彎曲 荷載作用時，彎矩主要由工字鋼梁的上下翼緣板以及一期和二期混凝土承擔，剪力主要 由波紋鋼腹板承擔。預加于工字鋼梁的預彎力可推遲梁體裂縫的出現，有利于充分發揮 高強材料的特點。同時由于采用工字鋼梁對結構施加預應力，與傳統預應力混凝土結構 相比避免了設置預應力管道、張拉預應力鋼束、錨固及管道灌漿等施工過程，縮短施工 周期。而且，波紋鋼腹板良好的抗剪承載力避免了腹板裂縫，結構耐久性好。


圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1的橫截面示意圖；
圖3是示意的俯視 圖4是本發明的施工過程示意圖； 圖5是本發明的混凝土緣板的結構示意圖； 圖6是本發明的混凝土不包裹上翼緣鋼板示意圖； 圖中有波紋鋼腹板l、上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3、剪力連接件4、 一期混凝 土5、 二期混凝土6、縱向鋼筋7、箍筋8、波紋鋼腹板預彎組合槽形梁梁長L， L/4為波 紋鋼腹板預彎組合槽形梁1/4處。
具體實施例方式
本發明提供一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，該組合槽形梁包括一對位于該組 合槽形梁兩側的波紋鋼腹板l，澆筑在下翼緣鋼板3周圍的一期混凝土5、澆筑在上翼緣 鋼板2周圍或與上翼緣鋼板2通過剪力連接件4連接的二期混凝土 6，波紋鋼腹板1的上 部與上翼緣鋼板2相連接，波紋鋼腹板1的下部與下翼緣鋼板3相連接，形成橫截面為槽 形結構梁。 下面結合

具體對本發明進一步詳細說明 實施例l: 一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，包括澆筑在下翼緣鋼板3的一期混 凝土5、與二期混凝土6連接的上翼緣鋼板2，還包括波紋鋼腹板l。 所述的二期混凝土 6澆筑在上翼緣鋼板2上。所述的二期混凝土 6與上翼緣鋼 板2的六個端面連接。連接六個端面可以理解成二期混凝土6包裹上翼緣鋼板2。在架 設過程中采用二期混凝土 6包裹上翼緣鋼板2則需要制作模具先將上翼緣鋼板2包裹，然 后在澆筑二期混凝土6，待二期混凝土6達到規定強度后即可拆除模具，這樣增加波鋼腹 板預彎組合梁的整體強度，但施工工藝較為復雜，建設成本較高。本發明所述的一種波 紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的上翼緣鋼板2與下翼緣鋼板3設置有剪力連接件4。
本發明所述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的工形梁結構為建筑高度 不變的等高度梁。所述的工形梁結構通過改變波紋鋼腹板高度形成變高度梁。
步驟如下 1)采用焊接將上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3與波紋鋼腹板1焊接成工形梁； 2)在上翼緣鋼板2和下翼緣鋼板3上焊接若干個剪力連接件4 ; 3)在工形梁距梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預彎力； 4)在下翼緣鋼板3周圍放置縱向鋼筋7和箍筋8并澆筑一期混凝土 5 ; 5)待一期混凝土 5達到規定強度后，釋放預彎力； 6)在上翼緣鋼板2周圍放置縱向鋼筋7和箍筋8并澆筑二期混泥土 6 ;待二期混 凝土 6達到規定強度后，完成波鋼腹板預彎組合梁架設。 波紋鋼腹板1由平鋼板軋制而成；將波紋鋼腹板與上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3 組成工形梁時，可選用企口雙面焊接、高強螺栓等連接形式；剪力連接件4可選用栓釘 連接件、鋼筋連接件、PBL(開孔鋼板)連接件等； 一期混凝土 5應選用不低于C40的混 凝土， 二期混凝土 6應選用標號不低于C30的混凝土 ；縱向鋼筋7和箍筋8均為構造鋼 筋，可采用R235(I級鋼筋屈服強度235MPa)和HRB335(11級鋼合金高強度)等鋼材。
實施例2: —種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，包括澆筑在下翼緣鋼板3周圍的一 期混凝土5、連接在上翼緣鋼板2的二期混凝土6，還包括波紋鋼腹板l、波紋鋼腹板l設置在澆筑在下翼緣鋼板3的一期混凝土 5與連接在上翼緣鋼板2的二期混凝土 6之間，三 者形成槽形結構。 本發明所述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的二期混凝土 6澆筑在上 翼緣鋼板2上。 本發明所述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的二期混凝土 6與上翼緣 鋼板2上端面連接，則采用二期混凝土6不包裹上翼緣鋼板2，只與上翼緣鋼板2上的剪 力連接件4連接。 采用二期混凝土 6不包裹上翼緣鋼板2，可將側模板直接放置在上翼緣鋼板2的 剪力連接件的一面澆注二期混凝土，施工工藝簡單成本較低。但由于未能完全包裹鋼上 翼緣板，暴露在空氣中的鋼板需要而外進行防銹蝕處理，且受壓穩定性也有所降低。
本發明所述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的上翼緣鋼板2與下翼緣 鋼板3設置有剪力連接件4。 本發明述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的槽形結構為建筑高度不變 的等高度梁。 本發明所述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，所述的槽形結構通過改變波紋 鋼腹板高度形成變高度梁。 本發明所述的一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁的施工方法步驟如下 1)采用焊接將上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3與波紋鋼腹板1焊接成工形梁； 2)在上翼緣鋼板2和下翼緣鋼板3上焊接若干個剪力連接件4 ; 3)在工形梁距梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預彎力； 4)在下翼緣鋼板3周圍放置縱向鋼筋7和箍筋8并澆筑一期混凝土 5 ; 5)待一期混凝土 5達到規定強度后，釋放預彎力； 6)在上翼緣鋼板2周圍放置縱向鋼筋7和箍筋8并澆筑二期混泥土 6 ;待二期混 凝土 6達到規定強度后，完成波鋼腹板預彎組合梁架設。 波紋鋼腹板1由平鋼板軋制而成；將波紋鋼腹板與上翼緣鋼板2、下翼緣鋼板3 組成工形梁時，可選用企口雙面焊接、高強螺栓等連接形式；剪力連接件4可選用栓釘 連接件、鋼筋連接件、PBL(開孔鋼板)連接件等； 一期混凝土 5應選用不低于C40的混 凝土， 二期混凝土 6應選用標號不低于C30的混凝土 ；縱向鋼筋7和箍筋8均為構造鋼 筋，可采用R235(I級鋼筋屈服強度235MPa)和HRB335(11級鋼筋屈服強度335MPa)等構 造鋼筋常用的鋼筋。波紋鋼腹板的材料應選用Q345、 Q390和Q420(低合金高強度)等 鋼材；上、下緣鋼板可采用Q345、 Q390和Q420(低合金高強度)等鋼材。
權利要求
一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁，其特征在于該組合槽形梁包括一對位于該組合槽形梁兩側的波紋鋼腹板(1)，澆筑在下翼緣鋼板(3)周圍的一期混凝土(5)、澆筑在上翼緣鋼板(2)周圍或與上翼緣鋼板(2)通過剪力連接件(4)連接的二期混凝土(6)，波紋鋼腹板(1)的上部與上翼緣鋼板(2)相連接，波紋鋼腹板(1)的下部與下翼緣鋼板(3)相連接，形成橫截面為槽形結構梁。
2. —種如權利要求1所述的波紋鋼腹板預彎組合槽形梁的制備方法，其特征在于該方 法包括如下步驟1) .采用焊接將上翼緣鋼板(2)、下翼緣鋼板(3)與波紋鋼腹板(1)焊接成工形梁；2) .在上翼緣鋼板(2)和下翼緣鋼板(3)上焊接若干個剪力連接件(4);3) .在距工形梁距梁兩端1/4跨徑位置施加豎向預彎力；4) .在下翼緣鋼板(3)周圍放置縱向鋼筋和箍筋并澆筑一期混凝土 (5)形成一期混凝土 床板；5) .待一期混凝土床板達到規定強度后，釋放預彎力；6) .在上翼緣鋼板(2)周圍放置縱向鋼筋和箍筋并澆筑二期混泥土 (6);待二期混凝土 (6)達到規定強度后，完成波鋼腹板預彎組合梁制造。
全文摘要
本發明是一種波紋鋼腹板預彎組合槽形梁及其制備方法，該組合槽形梁包括一對位于該組合槽形梁兩側的波紋鋼腹板(1)，澆筑在下翼緣鋼板(3)周圍的一期混凝土床板(5)、澆筑在上翼緣鋼板(2)周圍或與上翼緣鋼板(2)通過剪力連接件(4)連接的二期混凝土(6)，波紋鋼腹板(1)的上部與上翼緣鋼板(2)相連接，波紋鋼腹板(1)的下部與下翼緣鋼板(3)相連接，形成橫截面為槽形結構梁。該組合槽形梁解決了上述所述的普通預應力混凝土槽形梁板梁結合部位受力情況復雜、混凝土容易產生開裂；板梁結合部位配筋構造復雜、施工難度大；施工技術條件要求高；現場澆筑施工占地面積大、施工周期長等問題。
文檔編號E01D21/00GK101691737SQ200910035830
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月23日 優先權日2009年9月23日
發明者葉見曙, 楊明, 邢世玲, 黃僑 申請人:東南大學