无连接件抗扭钢-混凝土组合梁制造技术

本发明专利技术涉及一种无连接件抗扭钢－混凝土组合梁，属于建工梁构件技术领域。该组合梁主要由翼板和支撑在翼板下面的钢梁构成，所述翼板主要由混凝土、包容于混凝土内间隔分布且纵横交叉连接的钢纵筋和钢箍筋构成，所述钢箍筋首尾闭合，所述钢梁由两侧面和底面构成并形成矩形截面；所述两侧面的下边缘分别与所述底面的两侧边固连，其上边缘固连有托板；所述托板位于翼板内并与钢箍筋焊接。该组合梁既节省了钢材，又得到精确的抗扭组合梁构造要求，从而大大降低组合梁的制造成本并提高安全系数；此外填补了钢和混凝土组合梁结构要求的空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种广泛用于交通或建筑领域的钢-混凝土组合梁，尤 其是一种满足抗扭要求的钢-混凝土组合梁及其结构参数确定，属于建 工梁构件
技术背景在交通桥梁或建筑房梁建设中，出于充分利用不同材料的各自性能 以发挥整体综合作用的考虑，越来越多地采用由两种材料组合而成的组 合梁，比如钢-混凝土的组合梁。现有钢-混凝土组合梁在实际使用中往 往是处于复合受力状态，而且一般都具有较好的抗剪和抗弯性能。据申请人所知，现有钢-混凝土组合梁中常用的一种结构是在混凝 土内布置钢筋形成翼板，然后在翼板下面设框架式钢梁，翼板与钢梁之 间通过埋设于翼板内的钢制连接件(常用有栓钉)进行连接。申请人发 现这种结构的钢-混凝土组合梁，其翼板与钢梁之间需耗费大量的钢 制连接件；而且翼板与钢梁之间通过钢制连接件形成的是间隔分散的多 点连接，因此在受扭下易引起翼板翘起等形变，从而影响整体协调性能。此外，这种结构的现有钢-混凝土组合梁的抗扭性能往往不理想。这 是因为在该组合梁的结构在抗扭设计上存在盲目性，基本处于无理"i仑依 据、无章可循的状态，其结构参数仅靠经验估计；因而造成要么材料浪 费的情况，要么抗扭性能不佳，甚至于因估计的结构参数错误而使该组 合梁不具有足够的抗扭性能，从而带来使用中的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是针对上述现有钢-混凝土组合梁结构耗 材大的缺陷以及抗扭结构参数确定的盲目性，^:出一种无连接件抗扭钢-混凝土组合梁，该组合梁不仅可以节省大量钢材，而且应当能够保证 足够的抗扭性能，从而彻底消除受扭下的钢-混凝土组合梁可能存有的 工程隐患。为了解决以上技术问题，本专利技术的无连接件抗扭钢-混凝土组合梁 主要由翼板和支撑在翼板下面的钢梁构成，所述翼板主要由混凝土、包 容于混凝土内间隔分布且纵横交叉连接的钢纵筋和钢箍筋构成，所述钢 箍筋首尾闭合，所述钢梁由两侧面和底面构成，所述两侧面的下边缘分别与所述底面的两侧边固连，其上边缘固连有托板；所述托板位于翼板 内并与钢箍筋焊接。上述无连接件抗扭钢-混凝土组合梁的具体分析如下1) 由于翼板和钢梁形成的钢-混凝土组合梁的抗扭承载能力由翼板承担 的扭矩和钢梁承担的扭矩两部分相加组成，而翼板和钢梁承担的扭矩仅 与其截面参数有关，因此相比现有翼板和钢梁之间通过连接件连接的钢 -混凝土组合梁，本专利技术的无连接件抗扭钢-混凝土组合梁在去掉连接件 后，组合梁的抗扭性能不会受到影响，具体参见后述实施例。2) 本专利技术的组合梁在承受扭矩时，由于翼板的箍筋直接焊接在钢梁的 托板上，使得翼板与钢梁由原来通过连接件形成的多点连接变成连续的 近似线连接(相当于大幅增加翼板与钢梁的连接点数)，因此在组合梁 的受扭过程中能使翼板和钢梁之间更好的协调工作，并有效的抑制翼板 受扭时产生掀起等形变，从而提高组合梁的整体协调性和稳定性；并且 最大优点是此类组合梁能够避免原来含连接件的组合梁在受扭时，连 接件根部周围混凝土因应力集中而容易引起的局部破坏的弊端。这也就 是说，去掉连接件后，在保持组合梁的抗扭性能不受影响的基础上，组 合梁在抗扭过程中的整体协调性和稳定性得以提升，并克服了混凝土局 部易破坏的弊端。进一步地可以说，由于提高了组合梁在受扭过程中的 整体协调性和稳定性，使得在同样的抗扭开裂值和极P艮值情况下，本专利技术组合梁的受扭后的变形量要小于现有含连接件的钢-混凝土组合梁的变形量；而受扭后变形量小的组合梁无疑更适合于工程应用，更加易于 满足正常使用性能的要求。值得一提的是，上述两点具体分析对于本领域的普通技术人员来 说，并不是轻易想到的。首先，现有钢-混凝土组合梁的结构参数确定 本就盲目，因此连接件对组合梁的抗扭有无影响也是^f莫糊不清的(关于 结构参数确定请见后述)；其次，翼板与钢梁去掉连接件后进行连接所 带来组合梁变形量的减小更是出乎意料的。综上，本专利技术的无连接件抗扭钢-混凝土组合梁相比现有钢-混凝土 组合梁，由于一改常规地将钢梁直接与箍筋焊接，在保持抗扭性能不变 的基础上，完全省去了连接件，因而节省了大量钢材；同时还提高组合 梁在抗扭过程中的整体协调性和稳定性，从而为建筑或交通领域提供了 一种又好又轻的能承载受扭的组合梁。上述无连接件抗扭钢-混凝土组合梁的进一步要求之一是，所述翼板的宽度和高度之比满足下式122^2(^~-0.154)/0.0176,式中6C —翼板宽度，^一翼板高度，4一翼板抗开裂扭矩，r^",M^y;， ^一 翼板截面塑性抵抗矩，翼板的混凝土抗压强度，c^一翼板的混凝 土抗拉强度折减系数，"41取0.7， "i2—翼板抗扭提高系数，"A2 =0.95 + 0.057^,翼板的混凝土抗拉强度；所述箍筋的间距满足下式^min("，250)mm，式中^ —箍 筋间距，"20仏c。t" , 4—单支箍筋截面积，4="(^)2， 0=0.85， 4一剪力流中心线所围翼板横截面积，^。 ,), /》箍筋屈服强度值，"一翼板主压应力倾角，3o、"s45q, zc—箍筋长边 中心线之间宽度，6:'。，=&-2~-^， ；c—箍筋短边中心线之间宽度，/C=&—2(-々^一箍筋直径，'一翼板斜压杆的有效厚度，取 &/3,^ 一翼^K呆护层厚度，15mw ac《40mw ;所述纵筋的直径满足下式252^2^^,式中^一纵筋直径；16所述纟从筋的间3巨满足下式100mw5s2 S300wm,式中纵筋 间距。上述无连接件抗扭钢-混凝土组合梁进一步要求的具体分析之一如下1) 受扭下的钢-混凝土组合梁的破坏是由于混凝土斜压杆被压碎引 起的。由于混凝土翼板较薄，混凝土翼板受到钢筋的约束要比梁式构件(长短边比~/&<6 )更加强烈，表现出很大的塑性。为了避免组合梁 的混凝土翼板过早的》皮坏，能够发挥钢梁应有的作用，需要^L定组合梁 混凝土翼板的最小截面尺寸，即规定混凝土翼板截面的限制条件。目前 在国内， 一、对梁式构件的截面限制条件是用塑性理论来表达的，即 T^w『,y;，式中，r"是梁式构件组合梁极限抗扭强度，co是翼板截面未 达到完全塑性的系数；二、对板式构件取0) = 0.154 + 0.0176^;因此，板 式组合梁的翼板截面的限制条件是&2(i-0.154)/0.0176。又由于剪切变形影响弯曲应力的分布，翼板中存在剪力滞后现象，即纵向应力沿翼 板宽度方向分布不均匀，在钢梁附近的翼板中应力大，远处的应力小。试验研究表明& 2 12时翼板的性能能够得到很好的发挥。2) 因为开裂扭矩近似采用塑性材料的应力分布进行计算，所以板式 构件混凝土翼板的抗拉强度要适当降低，统一取《41=0.7，在具有相同 的截面抗扭塑性抵抗矩的情况下，板式构件混凝土翼板的开裂强度要高 于梁式构件，这是由于板式构件在钢梁和混凝土翼板的钢筋限制条件 下，混凝土翼板的核心混凝土受到的约束要比梁式构件强的多，表现出 很大的塑性。c^的值能反映出混凝土板的长宽比的影响，经回归可以 把c^表示为c^ =0.95+ 0.057&。因此受扭下的钢-混凝土组合梁的抗开裂扭矩可表示为<formula>formula see original docum本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无连接件抗扭钢－混凝土组合梁，主要由翼板和支撑在翼板下面的钢梁构成，所述翼板主要由混凝土、包容于混凝土内间隔分布且纵横交叉连接的钢纵筋和钢箍筋构成，所述钢箍筋首尾闭合，所述钢梁由两侧面和底面构成；其特征在于：所述两侧面的下边缘分别与所述底面的两侧边固连，其上边缘固连有托板；所述托板位于翼板内并与钢箍筋焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少伟，
申请(专利权)人：胡少伟，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]