波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁的制作方法
【專利摘要】本發明涉及箱梁，公開了一種波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，包括兩塊及以上波形鋼腹板、頂部鋼板、混凝土、底部鋼板及封頭端板，所述的波形鋼腹板設置在頂部鋼板與底部鋼板之間，頂部鋼板、底部鋼板與波形鋼腹板均通過焊接連接，頂部鋼板或底部鋼板與混凝土組合形成混凝土組合結構。本發明通過設置封頭端板，提高梁體的橫截面剛度和連接端的強度，本發明的波形鋼腹板通過轉角三個過渡段的設置，能實現直線段與圓弧段的順暢過渡，解決轉角的應力集中問題，采用連體而不連續的結構能有效防止超載車及大荷載作用下或地震作用下的梁體掉落現象，尤其是承壓部位采用帶有微型應變波的鋼砼組合結構，具有良好的結構性能和經濟性。
【專利說明】波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁
【技術領域】
[0001]本發明涉及箱梁，尤其涉及了一種波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁。
【背景技術】
[0002]目前，傳統的工字梁或鋼箱梁根據抗剪屈曲的要求，腹板的高厚比一般在100:1左右，梯形波形鋼腹板由于極強的抗剪和抗屈曲性能，其高厚比可大300:1。現有的波形鋼腹板箱梁中采用的波形鋼腹板，其腹板的波形都是由直線段與圓弧段組成，在直線段與圓弧段的連接部分容易產生應力集中。傳統工字梁或鋼箱梁受壓翼緣也采用鋼板，在受壓區采用鋼結構不能體現鋼結構的經濟性，如采用鋼混組合結構，使受壓區大部分的壓應力由混凝土承擔，雖然能體現經濟性，但混凝土的收縮與徐變特性使得其與鋼結構不能協同受力，造成應力重分布現象。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術中普通箱梁抗剪和抗屈曲性能較差，而波形鋼腹板箱梁的波形鋼板容易產生應力集中，造成箱梁的使用壽命短等缺點，尤其是組合結構中混凝土的收縮與徐變特性使得其與鋼結構不能協同受力，造成應力重分布現象。提供了一種通過設置封頭端板，提高梁體的橫截面剛度和連接端的強度，腹板的波形通過直線段、過渡段、圓弧段三部分組成，其中過渡段能夠有效的連接直線段與圓弧段，解決直線段與圓弧段直接連接時應力集中的問題，同時采用帶有微型應變波的鋼與混凝土組合結構作為承壓結構，具有性價比高的優點，形成波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決:
[0005]波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，包括兩塊及以上波形鋼腹板、頂部鋼板、混凝土、底部鋼板及封頭端板，所述的波形鋼腹板設置在頂部鋼板與底部鋼板之間，頂部鋼板與波形鋼腹板通過焊接連接、波形鋼腹板與底部鋼板通過焊接連接，頂部鋼板、底部鋼板表面粗糙度為70-350 u m,頂部鋼板或底部鋼板與混凝土組合形成混凝土組合結構。
[0006]作為優選，所述的頂部鋼板、底部鋼板表面粗糙度為70-350 u m。
[0007]作為優選，所述的波形鋼腹板為帶過渡段及圓弧轉角的連續梯形波折鋼板，過渡段位于直線段與圓弧轉角之間，圓弧轉角半徑為r，過渡段的半徑為R，R為漸變半徑，R為00——rD
[0008]作為優選，所述的波形鋼腹板沿波高方向的切點連線長度為Lab，沿波長方向的切點連線長度為Lbc，Lab≥Lbco
[0009]作為優選，所述的封頭端板與波形鋼腹板、頂部鋼板、底部鋼板焊接。
[0010]作為優選，所述的頂部鋼板帶有外凸波峰的微型應變波。傳統的波形鋼板縱向基本無剛度，帶有微型應變波的頂部鋼板縱向有剛度，能承壓，且其微型應變波部分的縱向剛度減弱部分因混凝土外凸的截面而得到補強。
[0011]作為優選，所述的微型應變波的波高為頂部鋼板鋼板厚度的3-20倍，外凸部分的波峰長度小于300mm，波峰與波峰間的距離為大于1000mm。微型應變波的波高采用頂部鋼板厚度的3-20倍，能使頂部鋼板受壓時因微型應變波的存在而減弱的抗壓能力，通過外凸增加的3-20倍頂部鋼板厚度所增加的混凝土截面來彌補，使頂部鋼板既能接受砼的縱向收縮與徐變，與砼協同受力，又在縱向收縮與徐變過程中及過程后保持整體結構強度。
[0012]因為在承壓翼緣板或頂底鋼板上澆筑混凝土，混凝土存在短期收縮和長期徐變，上述變化均使混凝土出現總量千分之一左右的收縮狀態，而與混凝土組合的傳統平直翼緣板不能協同收縮，從而導致組合結構的實際受力狀態與理想受力狀態存在明顯差異，不能協同收縮的翼緣板率先承擔了壓應力，導致組合結構中應力重分布現象。本專利采用平直翼緣板或頂底鋼板上設置微型應變波的辦法，使其既能接受砼的縱向收縮與徐變，又在縱向收縮與徐變過程中及過程后保持結構強度，一舉解決了組合結構的上述瓶頸問題。
[0013]作為優選，簡支箱梁的一端設有插頭，另一端設有插孔，相鄰簡支箱梁之間通過插頭與插孔配合連接，插頭上設有倒鉤，插孔為內凹式。
[0014]作為優選，簡支箱梁的一端設有插頭，另一端設有插孔，相鄰簡支箱梁之間通過插頭與插孔配合連接，插頭為柱體，插孔為與插頭配合空心插管。
[0015]作為優選，所述的頂部鋼板的厚度大于或小于底部鋼板的厚度。
[0016]作為優選，所述的頂部鋼板、底部鋼板沿波形鋼腹板波長方向均為拱形。
[0017]本發明由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果:本發明通過設置封頭端板，提高梁體的橫截面剛度和連接端的強度，腹板的波形通過直線段、過渡段、圓弧段三部分組成，其中過渡段能夠有效的連接直線段與圓弧轉角，解決直線段與圓弧段直接連接時應力集中的問題，采用連體而不連續的結構能有效防止超載車及大荷載作用下或地震作用下的梁體掉落現象。尤其是承壓部位采用帶有微型應變波的鋼砼組合結構，解決了組合結構中的應力重分布的問題，使組合結構鋼與混凝土協同受力，具有良好的結構性能和經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明實施例1的結構示意圖。
[0019]圖2是圖1的中波形鋼腹板結構示意圖。
[0020]圖3是圖2的I部放大圖。
[0021]圖4是圖1的左視圖。
[0022]圖5是相鄰簡支梁之間的連接示意圖。
[0023]圖6是圖5中II部放大圖。
[0024]圖7是圖5中III部放大圖。
[0025]圖8是帶微型應變波的結構示意圖。
[0026]圖9是圖8的主視圖。
[0027]以上附圖中各數字標號所指代的部位名稱如下:其中I一頂部鋼板、2—波形鋼腹板、3—底部鋼板、4 一封頭端板、7—混凝土、11 一微型應變波、21—圓弧轉角、22—過渡段、23 一直線段、24—插頭、25—插孔。
【具體實施方式】[0028] 下面結合附圖1至圖9與實施例對本發明作進一步詳細描述:
[0029]實施例1
[0030]波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，圖1至圖7、8、9包括兩塊及以上波形鋼腹板
2、頂部鋼板1、混凝土 7、底部鋼板3及封頭端板4，其特征在于:所述的波形鋼腹板2設置在頂部鋼板I與底部鋼板3之間，頂部鋼板I與波形鋼腹板2通過焊接連接、波形鋼腹板2與底部鋼板3通過焊接連接，頂部鋼板1、底部鋼板3表面粗糙度為70-350 u m。頂部鋼板I或底部鋼板3與混凝土 7組合形成混凝土組合結構。簡支箱梁為普通梁時，頂部鋼板I主要承受壓力，此時頂部鋼板I與混凝土 7組合形成混凝土組合結構；當簡支箱梁為懸臂梁時，底部鋼板3主要承受壓力，此時底部鋼板3與混凝土 7組合形成混凝土組合結構。頂部鋼板1、底部鋼板3表面粗糙度為250 u m。增加頂部鋼板1、底部鋼板3表面粗糙度，高粗糙度能明顯增加涂層的附著力。
[0031]波形鋼腹板2為帶過渡段22及圓弧轉角21的連續梯形波折鋼板，過渡段22位于直線段23與圓弧轉角21之間，圓弧轉角21半徑為r，過渡段22的半徑為R，R為漸變半徑，R為⑴一r。過渡段22與直線段23相連一端，半徑為R為趨向無窮大；過渡段22與圓弧轉角21相連一端，半徑為R為趨向等于r，因此，由直線段23至圓弧轉角21，過渡段22的半徑R為從無窮大逐漸減小至等于r，從而使得直線段23與圓弧轉角21更加平穩過渡，減少應力集中。腹板的波形通過直線段、過渡段、圓弧段三部分組成，其中過渡段能夠有效的連接直線段與圓弧轉角，解決直線段與圓弧段直接連接時應力集中的問題，適合于工業化批量制造，模具及制造成本較低。
[0032]波形鋼腹板2沿波高方向的切點連線長度為Lab，沿波長方向的切點連線長度為Lb。，Lab ^ Lb。。波形鋼腹板2沿波高方向的切點連線長度等于或略大于沿波長方向的切點連線長度，即Lab ^ Lbc的設計使波形鋼板的抗剪強度和用鋼量達到良好的性價比，如果波長方向過長，即Lb。^ Lab則抗剪性能明顯降低，而波長方向過短，則用鋼量明顯增大。因此，采用Lab ^ Lbc的設計，既能夠在保證抗剪強度，又能夠盡量減少鋼材用量。
[0033]頂部鋼板I帶有外凸波峰的微型應變波11。微型應變波11的波高為頂部鋼板厚度的3-20倍，外凸部分的波峰長度為200mm，波峰與波峰間的距離為1200mm。本實施例中微型應變波的波高采用頂部板厚度的12倍，能使頂部鋼板受壓時因微型應變波的存在而減弱的抗壓能力，通過外凸增加的12倍頂部板厚度所增加的混凝土截面來彌補，使頂部鋼板既能接受砼的縱向收縮與徐變，又在縱向收縮與徐變過程中及過程后保持整體結構強度。
[0034]普通的頂部鋼板采用縱向有剛度的直平翼緣板鋼板，當混凝土發生收縮與徐變時，鋼板縱向幾乎不會發生收縮與徐變。這樣，便會導致混凝土在發生收縮與徐變時，平直翼緣板與混凝土發生脫殼現象，尤為嚴重的是引起鋼結構率先受力的應力重分布問題，影響結構的穩定性，使結構強度降低。
[0035]封頭端板4與波形鋼腹板2、頂部鋼板1、底部鋼板3焊接。通過設置封頭端板4，提高梁體的橫截面剛度和連接端的強度。
[0036]簡支箱梁的一端設有插頭24，另一端設有插孔25，相鄰簡支箱梁之間通過插頭24與插孔25配合連接，插頭24為柱體，插孔25為與插頭24配合空心插管。通過插頭24與插孔25配合，形成連體而不連續的結構，能有效防止超載車及大荷載作用下或地震作用下的梁體掉落現象。[0037]頂部鋼板I的厚度大于底部鋼板3的厚度。因受壓區需考慮屈曲，受拉區則不用考慮屈曲，所以傳統的受拉區與受壓區的用鋼量或截面面積相同，使受拉區零件存在功能富余現象，是不科學和不經濟的，受壓區用鋼量適當增大，有利于構件的受壓、受拉零件的功能充分發揮，達到較高的性價比。頂部鋼板I的厚度大于底部鋼板3的厚度時，其為普通工字箱梁，頂部鋼板I承受壓力。
[0038]頂部鋼板1、底部鋼板3沿波形鋼腹板2波長方向均為拱形。頂部鋼板1、底部鋼板3均為拱形，有利于構件受力，抵消承載情況下構件下撓，提高箱梁的整體結構強度。
[0039]實施例2
[0040]如圖1至圖5、7、8、9所示，本實施例與實施例1的區別在于:簡支箱梁的一端設有插頭24，另一端設有插孔25，相鄰簡支箱梁之間通過插頭24與插孔25配合連接，插頭24上設有倒鉤，插孔25為內凹式。頂部鋼板I的厚度小于底部鋼板3的厚度。此時，底部鋼板3作為承壓面，其主要的結構形式為懸臂箱梁。
[0041]頂部鋼板I帶有外凸波峰的微型應變波11。微型應變波11的波高為頂部鋼板厚度的3-20倍，外凸部分的波峰長度為250mm，波峰與波峰間的距離為1500mm。本實施例中微型應變波的波高采用頂部板厚度的10倍，能使頂部鋼板受壓時因微型應變波的存在而減弱的抗壓能力，通過外凸增加的10倍頂部板厚度所增加的混凝土截面來彌補，使頂部鋼板既能接受砼的縱向收縮與徐變，又在縱向收縮與徐變過程中及過程后保持整體結構強度。
[0042]總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，包括兩塊及以上波形鋼腹板(2)、頂部鋼板(I)、混凝土(7)、底部鋼板(3)及封頭端板(4)，其特征在于:所述的波形鋼腹板(2)設置在頂部鋼板(I)與底部鋼板(3)之間，頂部鋼板(I)與波形鋼腹板(2)通過焊接連接、波形鋼腹板(2)與底部鋼板(3)通過焊接連接，頂部鋼板(I)、底部鋼板(3)表面粗糙度為70-350 μ m，頂部鋼板(I)或底部鋼板(3)與混凝土(7)組合形成混凝土組合結構。
2.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，其特征在于:所述的波形鋼腹板(2)為帶過渡段(22)及圓弧轉角(21)的連續梯形波折鋼板，過渡段(22)位于直線段(23)與圓弧轉角(21)之間，圓弧轉角(21)半徑為r，過渡段(22)的半徑為R，R為漸變半徑，R為^一r。
3.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，其特征在于:所述的波形鋼腹板(2)沿波高方向的切點連線長度為Lab，沿波長方向的切點連線長度為Lb。，Lab Lbc。
4.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼混組合結構簡支箱梁，其特征在于:所述的封頭端板(4)與波形鋼腹板(2)、頂部鋼板(I)、底部鋼板(3)焊接連接。
5.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼結構簡支箱梁，其特征在于:所述的頂部鋼板Cl)帶有外凸波峰的微型應變波(11)。
6.根據權利要求5所述的波形鋼腹板鋼結構簡支箱梁，其特征在于:所述的微型應變波(11)的波高為頂部鋼板(I)鋼板厚度的3-20倍，外凸部分的波峰長度小于300mm，波峰與波峰間的距離為大于1000mm。
7.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼結構簡支箱梁，其特征在于:簡支箱梁的一端設有插頭(24)，另一端設有插孔(25)，相鄰簡支箱梁之間通過插頭(24)與插孔(25)配合連接，插頭(24)上設有倒鉤，插孔(25)為內凹式。`
8.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼結構簡支箱梁，其特征在于:簡支箱梁的一端設有插頭(24)，另一端設有插孔(25)，相鄰簡支箱梁之間通過插頭(24)與插孔(25)配合連接，插頭(24)為柱體，插孔(25)為與插頭(24)配合空心插管。
9.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼結構簡支箱梁，其特征在于:所述的頂部鋼板(O的厚度大于或小于底部鋼板(3)的厚度。
10.根據權利要求1所述的波形鋼腹板鋼結構簡支箱梁，其特征在于:所述的頂部鋼板(I)、底部鋼板(3)沿波形鋼腹板(2)波長方向均為拱形。
【文檔編號】E01D19/00GK103526689SQ201310307116
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月18日 優先權日:2013年7月18日
【發明者】孫天明, 高波 申請人:杭州博數土木工程技術有限公司