基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁及施工方法技术

一种基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，包括：工字钢，沿长度方向在其腹板上开有若干洞穿的圆孔；分体混凝土条，设置于工字钢的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，且其上开设有与圆孔同轴的过孔，其中至少一侧的所述过孔为渐阔孔，所述渐阔孔指其孔径沿从腹板向外侧的方向线性增大；预制混凝土连接件，与所述渐阔孔形状一致，并至少填装于一侧的所述渐阔孔中，其上设置有与所述渐阔孔同轴的预留洞口；螺栓连接件，穿设于所述预留洞口以及圆孔，将所述工字钢、分体混凝土条以及预制混凝土连接件连接为一体；预应力筋，设置在分体混凝土条内，且与工字钢长度方向一致。本发明专利技术完全采用干式连接，构件全部预制，大大提高了生产效率。产效率。产效率。

【技术实现步骤摘要】
基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁及施工方法


[0001]本专利技术属于建筑
，特别涉及一种基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁及施工方法。

技术介绍

[0002]在预应力钢混组合梁的研究过程中，难以保证准确的将全部的预应力施加在下翼缘的混凝土上，型钢及上翼缘的混凝土总会承担一部分预应力。单纯的将混凝土和型钢分开，并对单侧的混凝土下翼缘施加预应力，不仅会造成受压翼缘的混凝土承担一部分预应力，而且预应力混凝土未装配之前会因为大偏压在受拉一侧产生裂缝甚至整个构件失稳破坏。因此需要一种简单有效的预应力钢混组合梁来解决预应力难以完全精确地施加在受拉一侧混凝土上的问题。除此之外，传统的钢混组合梁施工过程复杂，很多过程无法避免的采用湿作业，工期长，而装配式干式连接能够大大的缩短工期，节约成本。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁及施工方法，各构件完全采用工厂预制，施工速度快，大大缩短了工期，同时各部分各司其职，材料的性能得到了充分的利用。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术实施例是：
[0005]一种基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，包括：
[0006]工字钢，沿长度方向在其腹板上开有若干洞穿的圆孔；
[0007]分体混凝土条，设置于工字钢的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，且其上开设有与圆孔同轴的过孔，其中至少一侧的所述过孔为渐阔孔，所述渐阔孔指其孔径沿从腹板向外侧的方向线性增大；
[0008]预制混凝土连接件，与所述渐阔孔形状一致，并至少填装于一侧的所述渐阔孔中，其上设置有与所述渐阔孔同轴的预留洞口；
[0009]螺栓连接件，穿设于所述预留洞口以及圆孔，将所述工字钢、分体混凝土条以及预制混凝土连接件连接为一体；
[0010]预应力筋，设置在分体混凝土条内，且与工字钢长度方向一致。
[0011]优选地，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条和两个预应力分体混凝土条组成，预应力筋设置在预应力分体混凝土条内，工字钢的腹板两侧分别布设一个非预应力分体混凝土条和一个预应力分体混凝土条，非预应力分体混凝土条位于预应力分体混凝土条的上方，非预应力分体混凝土条的顶部与上翼缘接触，预应力分体混凝土条底部与下翼缘接触，所述非预应力分体混凝土条的底部与预应力分体混凝土条的顶部均开有凹槽，以对应构成所述过孔。
[0012]优选地，所述非预应力分体混凝土条和预应力分体混凝土条垂直于长度方向的截面均为矩形，所述凹槽为由内向外增大的楔形，预制混凝土连接件外形为六棱台，棱台每条
边的斜率与凹槽相匹配，且棱台的高度比凹槽的深度小。
[0013]优选地，在所述工字钢、分体混凝土条以及预制混凝土连接件连接为一体时，所述渐阔孔中，预制混凝土连接件与工字钢的腹板之间留有挤密空间。
[0014]优选地，其特征在于，所述工字钢腹板两侧的过孔均为渐阔孔，两侧的渐阔孔均填装有预制混凝土连接件，所述螺栓连接件为对拉螺栓，依次穿过一侧的预留洞口、圆孔以及另一侧的预留洞口，将所述工字钢、分体混凝土条以及预制混凝土连接件连接为一体。
[0015]优选地，当所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条和两个预应力分体混凝土条组成时，非预应力分体混凝土条位于预应力分体混凝土条的上方，且在每侧的非预应力分体混凝土条与预应力分体混凝土条之间，预留有足以方便拧紧螺母的空隙。
[0016]优选地，其特征在于，所述工字钢腹板一侧的过孔为渐阔孔，或腹板两侧的过孔均为渐阔孔但仅有一侧的渐阔孔中填装有预制混凝土连接件，所述螺栓连接件为嵌套式高强螺栓，包括单向螺栓和锥头螺母，锥头螺母穿入圆孔，单向螺栓穿过预留洞口与锥头螺母连接。
[0017]优选地，所述单向螺栓仅在前端有螺纹，所述圆孔中设置有套管，套管的内壁为锥形，锥头螺母与套管配套使用，且套管开有缺口，能够在锥头螺母的作用下扩张，从而达到与工字钢腹板紧密连接的效果。
[0018]本专利技术还提供了所述基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁的施工方法，步骤如下：
[0019]步骤1)，在工厂，将钢板切割开圆孔，并焊接成工字钢；
[0020]步骤2)，在工厂，利用模具预制分体混凝土条；
[0021]步骤3)，在工厂，将工字钢侧放并架起，对预制分体混凝土条进行定位，使欲填装预制混凝土连接件的渐阔孔位于上侧，然后在渐阔孔中放入预制混凝土连接件，最后穿入螺栓连接件，翻转工字钢安装另一侧构件，完成后翻转90
°
进行堆放。
[0022]优选地，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条和两个预应力分体混凝土条组成，在步骤2)中，两种预制分体混凝土条采用统一模具，其中非预应力分体混凝土条直接浇筑高强钢纤维混凝土，然后在养护室进行蒸汽养护至一定强度并脱模；预应力分体混凝土条在浇筑混凝土之前先张拉预应力钢筋达到控制应力，然后将模具同锚具一起送入养护室进行蒸汽养护，当混凝土强度达到设计值的75％以上时切断预应力筋。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]1、预应力的准确控制
[0025]在将受拉一侧混凝土及受压一侧混凝土分开，并脱离工字钢单独施加预应力，可以精准的掌握施加在混凝土上预应力的大小，改变了传统施加过程中预应力部分由工字钢及混凝土受压翼缘承担的情况，且分成小截面的混凝土条，预应力筋置于混凝土条截面的形心处，避免了混凝土条在预制阶段脱模后产生失稳的可能性。
[0026]2、节省材料
[0027]本专利技术中，在混凝土的约束下，受压一侧钢结构板材的面外稳定性得到大大的提高，从而提高了材料的利用率，节省了钢材；工字钢的腹板采用蜂窝型腹板，其在有限的材料下，使上下翼缘更加扩展，提高了截面的抗弯承载力，同时作为现浇混凝土的通道，增强了结构的整体性能。此外，本专利技术省去了传统结构中混凝土腹板上的锚栓连接件，用预制混
凝土连接件来抵抗纵向的剪力，大大节省了钢材。
[0028]3、强度增加
[0029]本专利技术使截面更加扩展，并且预应力的到充分的发挥，截面的抗弯承载力大大提高。
[0030]4、施工速度快
[0031]本专利技术的预制率高且完全采用干式连接，所有施工过程均在工厂完成，产品能够得到良好的养护，且模具的精度更高，各产品可以同步生产然后进行拼装，在保证产品质量的同时提高了产品的生产速度。
附图说明
[0032]图1是本专利技术的结构示意图。
[0033]图2是本专利技术工字钢结构示意图。
[0034]图3是本专利技术预制混凝土连接件示意图。
[0035]图4是本专利技术非预应力分体混凝土条示意图。
[0036]图5是本专利技术预应力分体混凝土条示意图。
[0037]图6是本专利技术实施例一的构造示意图。
[0038]图7是本专利技术嵌套式高强螺栓示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，其特征在于，包括：工字钢(3)，沿长度方向在其腹板上开有若干洞穿的圆孔(10)；分体混凝土条，设置于工字钢(3)的腹板两侧，且位于上下翼缘之间，且其上开设有与圆孔(10)同轴的过孔，其中至少一侧的所述过孔为渐阔孔，所述渐阔孔指其孔径沿从腹板向外侧的方向线性增大；预制混凝土连接件(4)，与所述渐阔孔形状一致，并至少填装于一侧的所述渐阔孔中，其上设置有与所述渐阔孔同轴的预留洞口(11)；螺栓连接件，穿设于所述预留洞口(11)以及圆孔(10)，将所述工字钢(3)、分体混凝土条以及预制混凝土连接件(4)连接为一体；预应力筋(5)，设置在分体混凝土条内，且与工字钢(3)长度方向一致。2.根据权利要求1所述基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，其特征在于，所述分体混凝土条由两个非预应力分体混凝土条(1)和两个预应力分体混凝土条(2)组成，预应力筋(5)设置在预应力分体混凝土条(2)内，工字钢(3)的腹板两侧分别布设一个非预应力分体混凝土条(1)和一个预应力分体混凝土条(2)，非预应力分体混凝土条(1)位于预应力分体混凝土条(2)的上方，非预应力分体混凝土条(1)的顶部与上翼缘接触，预应力分体混凝土条(2)底部与下翼缘接触，所述非预应力分体混凝土条(1)的底部与预应力分体混凝土条(2)的顶部均开有凹槽(12)，以对应构成所述过孔。3.根据权利要求2所述基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，其特征在于，所述非预应力分体混凝土条(1)和预应力分体混凝土条(2)垂直于长度方向的截面均为矩形，所述凹槽(12)为由内向外增大的楔形，预制混凝土连接件(4)外形为六棱台，棱台每条边的斜率与凹槽(12)相匹配，且棱台的高度比凹槽(12)的深度小。4.根据权利要求1所述基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，其特征在于，在所述工字钢(3)、分体混凝土条以及预制混凝土连接件(4)连接为一体时，所述渐阔孔中，预制混凝土连接件(4)与工字钢(3)的腹板之间留有挤密空间(13)。5.根据权利要求1或2或3或4所述基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁，其特征在于，所述工字钢(3)腹板两侧的过孔均为渐阔孔，两侧的渐阔孔均填装有预制混凝土连接件(4)，所述螺栓连接件为对拉螺栓，依次穿过一侧的预留洞口(11)、圆孔(10)以及另一侧的预留洞口(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于云龙，贺九州，杨勇，薛亦聪，冯世强，黄慧萍，刘永涛，李彬彬，马磊，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：