一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】一種采用分層栓釘連接件的鋼?混凝土部分預制簡支疊合梁結構，包括鋼主梁、橫向連接鋼板、栓釘連接件、預制部分板和現澆部分板，所述鋼主梁的上翼緣布置所述栓釘連接件，所述栓釘連接件上開有上排開孔和下排開孔，相鄰所述鋼主梁的腹板之間連接橫向連接鋼板，所述預制部分板位于所述鋼主梁的上翼緣上，所述栓釘連接件外露于所述預制部分板，所述現澆部分板位于所述預制部分板上，所述栓釘連接件外露部分位于所述現澆部分板內。以及提供一種采用分層栓釘連接件的鋼?混凝土部分預制簡支疊合梁結構的制作工藝。本發明可以大幅減少橋梁上部結構的替換時間，縮短工期，大幅減輕城市交通壓力；減輕橋梁上部結構的質量。
【專利說明】
一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構及其制作工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種小跨徑橋梁用簡支疊合梁結構，特別是通過分層栓釘與橋面板共同受力的組合式鋼-混凝土疊合梁，尤其涉及一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構及其制作工藝。
【背景技術】
[0002]長期以來，我國具有豐富的勞動力資源和砂石料等資源，中小跨徑混凝土結構橋梁經濟性好，在橋梁建設中發揮了巨大作用。其中，中小橋座數占總橋梁數90%以上。建設好中小跨徑橋梁是公路橋梁建設可持續發展、建設資源節約型公路交通的基本突破點。根據浙江省交通科研院的調研，浙江省境內的中小跨徑橋梁每4座中就有I座是存在不同程度病害的橋梁。如何在少影響交通的情況下維修、加固和更換這些有嚴重病害的橋梁，是迫切需要解決的難題。為降低工程造價，更為縮短工程，避免交通擁堵時間長的現象，在橋梁維修、改建中，應盡量利用原有下部結構。然而，現存病害橋梁在設計階段大都按照舊規范設計，其原有的橋墩的設計值往往不符合新規范要求，故采用原有的橋梁結構形式是不可行的。鋼結構具有強度高、延性好、結構輕、抗震性能好、工廠化生產程度高、質量易控制、工期短、便于無支架施工和保暢通、環保與污染少、易修復、可回收重復利用等許多優點。隨著我國工業技術的發展，近年的鋼材產量與質量有了很大的提高，鋼材產量由1990年的6635萬噸增加到2013年的10.67億噸，達到全球產量的1/2，鋼材的市場價格也已大幅下降。然而，小跨徑純鋼橋往往會出現疲勞問題，鋼橋面板在車輛荷載的作用下容易出現疲勞裂紋，鋼橋面板在自然條件和車輛荷載應力作用下，容易出現腐蝕現象，會大幅削減鋼橋面板的使用壽命。
【發明內容】
[0003]為了克服現有中小跨徑混凝土結構橋梁上部結構替換中所存在的問題，本發明提供了一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構及其制作工藝及其制作工藝，結構大部分在原有橋梁拆除時或之間在工廠進行預制，可以大幅減少橋梁上部結構的替換時間，縮短工期，大幅減輕城市交通壓力；減輕橋梁上部結構的質量，使原有橋墩滿足新規范的要求;混凝土橋面板可以有效緩減純鋼橋梁的疲勞問題，無須大面積的防腐工作。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，包括鋼主梁、橫向連接鋼板、栓釘連接件、預制部分板和現澆部分板，所述鋼主梁的上翼緣布置所述栓釘連接件，所述栓釘連接件上開有上排開孔和下排開孔，相鄰所述鋼主梁的腹板之間連接橫向連接鋼板，所述預制部分板位于所述鋼主梁的上翼緣上，所述栓釘連接件外露于所述預制部分板，所述現澆部分板位于所述預制部分板上，所述栓釘連接件外露部分位于所述現澆部分板內。
[0006]進一步，所述栓釘連接件包括端栓釘群和長栓釘群，所述長栓釘群位于短栓釘群的內側，所述短栓釘群位于所述預制部分板內，所述長栓釘群外露于所述預制部分板，所述長栓釘群的外露部分位于所述現澆部分板內。
[0007]再進一步，所述預制部分板包括底部橫向鋼筋、支筋、底部縱向鋼筋和下混凝土層，所述底部橫向鋼筋、支筋和底部縱向鋼筋相互綁扎。
[0008]再進一步，所述支筋包括彎起負鋼筋、主箍筋和中部箍筋，所述彎起負鋼筋和主箍筋位于所述栓釘連接件上，所述中部箍筋位于相鄰的兩個栓釘連接件之間。
[0009]所述現澆部分板包括上部橫向鋼筋、上部縱向鋼筋和上混凝土層，所述上部橫向鋼筋和上部縱向鋼筋交錯布置且相互綁扎。
[0010]一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構的制作工藝，其特征在于:包括以下步驟:
[0011]第一步:在加工廠，先進行鋼主梁的選材，根據設計要求進行鋼主梁的制作；
[0012]第二步:在加工廠，根據橋梁的跨度對鋼主梁進行排列，鋼主梁與混凝土接觸的表面應進行除油和除銹處理；
[0013]第三步:通過焊接工藝將橫向連接鋼板設置與相鄰鋼主梁之間；
[0014]第三步:采用焊接工藝將栓釘連接件焊接鋼主梁的翼緣上；
[0015]第四步，鋼主梁與混凝土接觸的表面噴砂處理，使其表面粗糙度達到Sa2.5級；
[0016]第五步:在鋼主梁上為預制部分板A支模，設置底部橫向鋼筋、支筋和底部縱向鋼筋，再進行下混凝土層的澆筑工作，所述栓釘連接件外露于所述預制部分板；
[0017]第六步:待下混凝土層達到容許施工強度時，在預制板部分板A上進行上部橫向鋼筋和上部縱向鋼筋的綁扎工作和模板的支護工作，形成工廠預制結構；
[0018]第七步:拆模，對工廠預制結構的鋼材部分進行防腐涂裝；
[0019]第八步:將工廠預制的結構運往現場，進行預制結構的現場拼裝和調整；
[0020]第九步:進行上混凝土層的澆筑工作，形成現澆板部分板B，待混凝土達到容許通車強度時拆模，進行橋面處理。
[0021]進一步，所述第九步中，上混凝土層的混凝土采用的快速混凝土，其7天齡期的強度可以達到混凝土強度設計值的90%以上。
[0022]所述支筋包括彎起負鋼筋、主箍筋和中部箍筋，所述彎起負鋼筋和主箍筋位于所述栓釘連接件上，所述中部箍筋位于相鄰的兩個栓釘連接件之間。
[0023]本發明的有益效果是:
[0024]1、本發明中的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構在用于替換現有病害中小跨徑橋梁時，大量的預制工作刻在拆除病害橋梁時或之前就可以完成，其現場工期一般在15-20天左右，大大縮短了常規替換工作的工期，可以有效緩解城市交通壓力。
[0025]2、本發明中的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構較鋼筋混凝土橋梁結構自重輕，故在不改變橋梁上部結構高度的基礎上，仍可沿用原有橋墩以及其基礎，可以大大縮短工期，節約成本。
[0026]3、本發明中的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構較純鋼結構橋梁，混凝土橋面板可以有效緩減純鋼橋梁的疲勞問題，無須大面積的防腐工作，并且可以減少大量的焊接工作，避免了由于焊接引起的殘余變形和殘余應力，提高了結構的承載能力、疲勞性能、局部穩定性和整體穩定性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明的結構不意圖；
[0028]圖2為本發明結構橫向斷面圖；
[0029]圖3為本發明結構鋼主梁示意圖；
[0030]圖4為本發明結構預制階段示意圖；
[0031 ]圖5為本發明結構現澆階段示意圖；
[0032]圖6為本發明的結構爆炸圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0034]如圖1?圖6，一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，包括三根鋼主梁，分別為第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13(在實際工程中，鋼主梁可以設置為多根，間距一般在1500mm?4000mm)。通過焊接工藝將第一橫向連接鋼板21、第二橫向連接鋼板22和第三橫向連接鋼板23、第四橫向連接鋼板四24、第五橫向連接鋼板25和第六橫向連接鋼板26分別設置與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13之間(在實際工程中，橫向連接鋼板有多個，本發明圖中設置有六個，橫向連接鋼板之間間距宜不小于橫向連接鋼板的長度，切宜不少于3個)。通過焊接工藝在與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13上分別設置第一短栓釘群311和第一長栓釘群312，第二短栓釘群321和第二長栓釘群322，第三短栓釘群331和第三長栓釘群332。長栓釘的長度較短栓釘的長度宜長10mm?150mm ；長栓釘較短栓釘的數目以及間隔應根據相關計算確定，各排栓釘間的間距不宜大于500mm，也不宜小于150mm;同排長栓釘設置在外側，同排短栓釘設置在內側，長栓釘與翼緣邊緣距離不宜小于30mm，長栓釘與短栓釘距離不宜小于45mm，短栓釘之間的距離不宜小于45mm。在與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13上設置底部橫向鋼筋4、第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62和第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73和底部縱向鋼筋8，在進行澆筑模板的設置工序和下混凝土層14的澆筑工作，上部橫向鋼筋9和上部縱向鋼筋10通過綁扎工序與底部橫向鋼筋4、第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62和第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73相連接，形成預制結構部分板A。再在現場進行下混凝土層15的澆筑工作，形成現澆板部分板B。
[0035]本發明采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制疊合梁結構的制作工藝按以下步驟:
[0036]第一步:在加工廠，先進行第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13的選材，優先選用市場上常用的型鋼，如市場上無復合要求的的型鋼，根據設計要求進行第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13的制作；
[0037]第二步:在加工廠，根據橋梁的跨度對第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13(根據橋梁的寬度確定鋼主梁的數量)進行排列，間距一般在1500mm?4000mm，第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13與混凝土接觸的表面應進行除油和除銹處理；
[0038]第三步:通過焊接工藝將第一橫向連接鋼板21、第二橫向連接鋼板22和第三橫向連接鋼板23、第四橫向連接鋼板四24、第五橫向連接鋼板25和第六橫向連接鋼板26分別設置與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13之間(在實際工程中，橫向連接鋼板有多個，本發明圖中設置有六個，橫向連接鋼板之間間距宜不小于橫向連接鋼板的長度，切宜不少于3個)。
[0039]第三步:采用焊接工藝將第一短栓釘群311和第一長栓釘群312，第二短栓釘群321和第二長栓釘群322，第三短栓釘群331和第三長栓釘群332分別焊接與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13上翼緣上；長栓釘較短栓釘的數目以及間隔應根據相關計算確定，各排栓釘間的間距不宜大于500mm，也不宜小于150mm;同排長栓釘設置在外側，同排短栓釘設置在內側，長栓釘距離翼緣邊緣距離不宜小于30mm，長栓釘距離短栓釘距離不宜小于45mm，短栓釘之間的距離不宜小于45mm ；
[0040]第四步，第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13與混凝土接觸的表面噴砂處理，鋼砂(洛氏硬度>62)或剛玉作為磨料，在0.6-0.7MPa壓力下處理使其表面粗糙度達至 IJSa2.5級；
[0041]第五步:在第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13上為預制部分板A支模，設置底部橫向鋼筋4、第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62和第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73和底部縱向鋼筋8，再進行下混凝土層14的澆筑工作，其中，上述鋼筋的排列應符合規范的構造要求；
[0042]第六步:待混凝土14達到容許施工強度時，在預制板部分板A上進行上部橫向鋼筋9和上部縱向鋼筋10的綁扎工作和模板的支護工作，形成工廠預制結構，上述鋼筋的排列應符合規范的構造要求；
[0043]第七步:拆模，對工廠預制結構的鋼材部分進行防腐涂裝；
[0044]第八步:將工廠預制的結構運往現場，進行預制結構的現場拼裝和調整；
[0045]第九步:進行上混凝土層15的澆筑工作(混凝土采用特殊的快速混凝土，其7天齡期的強度可以達到混凝土強度設計值的90%以上，上混凝土層15和下混凝土層14的強度設計值應一致，兩者的基本材料相同，但兩者的添加劑不同)，形成現澆板部分板B，待混凝土達到容許通車強度時拆模，進行橋面處理。
[0046]第十步:限行通車(大噸位車輛暫時禁止同行)。
[0047]以下提供本發明的I個實施例:
[0048]實施例:本實施中的橋跨徑為10m，橋寬為10m，第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13均采用Q345qC鋼材，截面形式為工字形，截面尺寸為“工” 360 X 250 X 16 X 12，間距為3500mm，長度10m，橋面板相對于兩端第一鋼主梁11和第三鋼主梁13豎向中和軸有1500mm的懸挑，懸挑部分作為護欄和人行道，橋墩位置在距離第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13兩端500mm處;第一橫向連接鋼板21、第二橫向連接鋼板22、第三橫向連接鋼板23、第四橫向連接鋼板24、第五橫向連接鋼板25和第六橫向連接鋼板26采用Q345qC鋼材，尺寸為一300X10X3500;底部橫向鋼筋4、第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62和第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73、底部縱向鋼筋8、上部橫向鋼筋9和上部縱向鋼筋10采用三級鋼筋，受力鋼筋直徑均為22mm，第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62、第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73直徑均采用12mm，底部橫向鋼筋4、第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62、第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73、底部縱向鋼筋8的設置間距為200mm;下混凝土層14和上混凝土層15采用C40，其中上混凝土層15需要采用特殊的快速混凝土；第一短栓釘群311和第一長栓釘群312，第二短栓釘群321和第二長栓釘群322，第三短栓釘群331和第三長栓釘群332直徑采用1mm的栓釘，長栓釘長度為220mm，短栓釘為長度100mm，同排短栓釘距離鋼主梁翼緣邊緣35mm，同排內栓釘間的距離為60mm，各派栓釘間的間距為250mm ；
[0049]在加工廠，首先對第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13(根據橋梁的進行排列，對鋼主梁U、鋼主梁12和鋼主梁13與混凝土接觸的表面應進行除油和除銹處理;再通過焊接工藝將第一橫向連接鋼板21、第二橫向連接鋼板22、第三橫向連接鋼板23、第四橫向連接鋼板24、第五橫向連接鋼板25和第六橫向連接鋼板26分別設置與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13之間；再采用焊接工藝將第一短栓釘群311和第一長栓釘群312，第二短栓釘群321和第二長栓釘群322，第三短栓釘群331和第三長栓釘群332分別焊接與第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13上翼緣上，然后，對第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13與混凝土接觸的表面噴砂處理，鋼砂(洛氏硬度>62)或剛玉作為磨料，在0.6-0.7MPa壓力下處理使其表面粗糙度達到Sa2.5級；然后，在第一鋼主梁11、第二鋼主梁12和第三鋼主梁13上為預制部分板A支模，設置底部橫向鋼筋4、第一彎起負鋼筋51、第二彎起負鋼筋52、第三彎起負鋼筋53、第一主箍筋61、第二主箍筋62和第三主箍筋63、第一中部箍筋71、第二中部箍筋72、第三中部箍筋73、底部縱向鋼筋8，再進行下混凝土層14的澆筑工作；待下混凝土層14達到容許施工強度時，在預制部分板A上進行上部橫向鋼筋9和上部縱向鋼筋10的綁扎工作和模板的支護工作，形成工廠預制結構;拆模，對工廠預制結構的鋼材部分進行防腐涂裝;將工廠預制的結構運往現場，進行預制結構的現場拼裝和調整；最后，進行上混凝土層15的澆筑工作，形成現澆部分板B，待混凝土達到容許通車強度時拆模，進行橋面處理，限行通車(大噸位車輛暫時禁止同行)。
【主權項】
1.一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，其特征在于:包括鋼主梁、橫向連接鋼板、栓釘連接件、預制部分板和現澆部分板，所述鋼主梁的上翼緣布置所述栓釘連接件，所述栓釘連接件上開有上排開孔和下排開孔，相鄰所述鋼主梁的腹板之間連接橫向連接鋼板，所述預制部分板位于所述鋼主梁的上翼緣上，所述栓釘連接件外露于所述預制部分板，所述現澆部分板位于所述預制部分板上，所述栓釘連接件外露部分位于所述現澆部分板內。2.如權利要求1所述的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，其特征在于:所述栓釘連接件包括端栓釘群和長栓釘群，所述長栓釘群位于短栓釘群的內側，所述短栓釘群位于所述預制部分板內，所述長栓釘群外露于所述預制部分板，所述長栓釘群的外露部分位于所述現澆部分板內。3.如權利要求1或2所述的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，其特征在于:所述預制部分板包括底部橫向鋼筋、支筋、底部縱向鋼筋和下混凝土層，所述底部橫向鋼筋、支筋和底部縱向鋼筋相互綁扎。4.如權利要求3所述的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，其特征在于:所述支筋包括彎起負鋼筋、主箍筋和中部箍筋，所述彎起負鋼筋和主箍筋位于所述栓釘連接件上，所述中部箍筋位于相鄰的兩個栓釘連接件之間。5.如權利要求1或2所述的一種采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構，其特征在于:所述現澆部分板包括上部橫向鋼筋、上部縱向鋼筋和上混凝土層，所述上部橫向鋼筋和上部縱向鋼筋交錯布置且相互綁扎。6.—種如權利要求1所述的采用分層栓釘連接件的鋼-混凝土部分預制簡支疊合梁結構的制作工藝，其特征在于:包括以下步驟: 第一步:在加工廠，先進行鋼主梁的選材，根據設計要求進行鋼主梁的制作； 第二步:在加工廠，根據橋梁的跨度對鋼主梁進行排列，鋼主梁與混凝土接觸的表面應進行除油和除銹處理； 第三步:通過焊接工藝將橫向連接鋼板設置與相鄰鋼主梁之間； 第三步:采用焊接工藝將栓釘連接件焊接鋼主梁的翼緣上； 第四步，鋼主梁與混凝土接觸的表面噴砂處理，使其表面粗糙度達到Sa2.5級； 第五步:在鋼主梁上為預制部分板A支模，設置底部橫向鋼筋、支筋和底部縱向鋼筋，再進行下混凝土層的澆筑工作，所述栓釘連接件外露于所述預制部分板； 第六步:待下混凝土層達到容許施工強度時，在預制板部分板A上進行上部橫向鋼筋和上部縱向鋼筋的綁扎工作和模板的支護工作，形成工廠預制結構； 第七步:拆模，對工廠預制結構的鋼材部分進行防腐涂裝； 第八步:將工廠預制的結構運往現場，進行預制結構的現場拼裝和調整； 第九步:進行上混凝土層的澆筑工作，形成現澆板部分板B，待混凝土達到容許通車強度時拆模，進行橋面處理。7.如權利要求6所述的制作工藝，其特征在于:所述第九步中，上混凝土層的混凝土采用的快速混凝土，其7天齡期的強度可以達到混凝土強度設計值的90%以上。
【文檔編號】E01D2/00GK105887649SQ201610255176
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】趙偉, 杭振園
【申請人】浙江交通職業技術學院