一种分段施加预应力的大跨度混凝土梁的制作方法

本发明所属建筑工程中的结构工程技术领域，特别涉及一种分段施加预应力的大跨度混凝土梁。

背景技术：

随着建筑技术的不断发展，建筑物对空间的要求越来越高，比如会议室、礼堂等建筑物需要内部有较大的空间，为了满足工程上对强度和挠度等的要求，可以采取加大梁截面和配筋量的方法处理，但是此方法不仅减少了建筑的使用空间，还增加了工程成本。目前较好的方法是采用预应力混凝土法，在钢筋混凝土梁的受拉区施加预应力，不仅提高构件的抗拉强度，还能减小挠度。常见的预应力混凝土施工方法为先张法和后张法，此法的张拉端及锚固端构造复杂，施工要求高、难度大，且只能对整段梁施加预应力，无法有针对性的对弯矩区施加预应力，造成浪费；常见的体外预应力法是通过张拉钢丝或者钢杆给混凝土梁局部或全部施加预应力，此法只在锚固点与梁连接，因此对锚固端的设置和锚固点位置的混凝土要求较高，稍有偏差将影响预应力在混凝土内部的有效传递，且筋束的外置部分容易损坏，甚至在受迫振动时由于延性不足会出现突然崩断的情况。鉴于此，本发明拟一种新的大跨度梁结构来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种分段施加预应力的大跨度混凝土梁，包括中部的大跨度混凝土横梁4和横梁两侧的混凝土柱，其特征在于：所述的混凝土横梁4上下表面均铺设有固定钢板1和预应力钢板2，所述的预应力钢板2位于混凝土横梁4上表面的负弯矩区，即横梁上表面两端部，所述的预应力钢板2位于混凝土横梁4下表面的正弯矩区，即横梁下表面的中部，混凝土横梁4上下表面其他部位铺设固定钢板1，固定钢板1与预应力钢板2通过焊接形成一个整体，使预应力钢板2的约束力作用在混凝土横梁4全跨范围内。

所述的固定钢板1和预应力钢板2均通过锚栓3与混凝土横梁4连接固定，混凝土横梁4上下表面开设有若干锚孔6，固定钢板1和预应力钢板2上开设有与锚孔6对应的若干钢板开孔7，锚孔6和钢板开孔7的孔径与锚栓3型号相匹配，所述的锚栓3穿过钢板开孔7和锚孔6连接钢板与混凝土，锚栓3与锚孔6之间的空隙通过粘结胶5填满，将钢板与混凝土组成一个共同受力的整体，充分发挥了钢材的抗拉性能好、混凝土抗压性能好的优点，使两种结构材料组合后的整体的工作性能明显优于两者性能的简单叠加。

所述的预应力钢板2是在梁的长度方向具有初张力的钢板，所述的预应力钢板2设置于混凝土横梁4上表面的负弯矩处和下表面的正弯矩处，利用钢板的弹性变形特性，约束混凝土变形从而有效地提高构件的刚度和抗裂性。

所述的固定钢板1与预应力钢板2之间的焊缝8为“Z”字形错缝拼接，以便焊接时减小高温对钢板预应力的影响，同时增加了焊缝8长度来保证连接牢固传力可靠。

所述的混凝土横梁4上下表面两侧端与混凝土柱交界处铺设有若干植筋9，植筋9在横梁上的钢板宽度方向对称布置，焊接于钢板上，植筋9尾部向混凝土柱延伸并斜插入混凝土柱中。

所述的固定钢板1与预应力钢板2宽度、厚度相同，该宽度大于混凝土梁宽度加四倍锚栓直径之和，该厚度大于10mm。

所述的植筋9与钢板焊接部分的长度不小于五倍植筋直径，

所述的锚栓3的型号和间距大小应根据规范，并结合实际情况计算；植筋9的直径和数量应根据实际工程计算来灵活选用。

本发明中的一种分段施加预应力的大跨度混凝土梁适用于大跨度梁结构，该结构特点在于预应力可抵消一部分拉应力，从而有效抑制结构裂缝产生；混凝土梁表面粘贴预应力钢板不仅直接增大了梁的换算截面惯性矩，同时预应力引起的反拱度还可以抵消部分变形，即增强了梁结构的刚度性能；此外，钢板和粘结剂作为混凝土上下表面的保护层，可以在一定程度上减少混凝土的碳化。

本发明具有如下优点：

1、本发明巧妙运用了钢混组合结构的特性，充分发挥了钢材抗拉和混凝土抗压的优点，让钢板充当了补强钢筋的作用，减小了梁截面；

2、本发明利用预应力钢板在梁的弯矩处，尤其是上表面负弯矩处设置预应力，可以成倍提高构件在正常使用阶段的承载能力以及刚度，并可提高构件的抗裂性能，使大跨度梁的性能显著改善；

3、本发明是对钢板施加预应力，并一端通过植筋与混凝土柱固定保证传力直接可靠，相比于传统的预应力钢筋施工，本发明效果更加显著，且降低了施工难度。

附图说明

图1是本发明的立面效果示意图。

图2是本发明混凝土梁中一段梁体剖面分解示意图。

图3是本发明混凝土梁的锚固后中间段剖面示意图。

图4是本发明的锚栓局部放大示意图。

图5是本发明预应力钢板张拉方向示意图。

图6是本发明焊缝局部放大示意图。

图7是本发明梁柱连接处植筋放大示意图。

其中：1-固定钢板，2-预应力钢板，3-锚栓，4-混凝土横梁，5-粘结剂，6-锚孔，7-钢板开孔，8-焊缝，9-植筋。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1-7所示，一种分段施加预应力的大跨度混凝土梁，包括中部的大跨度混凝土横梁4和横梁两侧的混凝土柱，混凝土横梁4上下表面均铺设有固定钢板1和预应力钢板2，预应力钢板2位于混凝土横梁4上表面的负弯矩区，即横梁上表面两端部，预应力钢板2位于混凝土横梁4下表面的正弯矩区，即横梁下表面的中部，混凝土横梁4上下表面其他部位铺设固定钢板1，固定钢板1与预应力钢板2通过焊接形成一个整体，使预应力钢板2的约束力作用在混凝土横梁4全跨范围内。

固定钢板1和预应力钢板2均通过锚栓3与混凝土横梁4连接固定，混凝土横梁4上下表面开设有若干锚孔6，固定钢板1和预应力钢板2上开设有与锚孔6对应的若干钢板开孔7，锚孔6和钢板开孔7的孔径与锚栓3型号相匹配，所述的锚栓3穿过钢板开孔7和锚孔6连接钢板与混凝土，锚栓3与锚孔6之间的空隙通过粘结胶5填满，粘结胶5可选用结构胶，将钢板与混凝土组成一个共同受力的整体，充分发挥了钢材的抗拉性能好、混凝土抗压性能好的优点，使两种结构材料组合后的整体的工作性能明显优于两者性能的简单叠加。

预应力钢板2是在梁的长度方向具有初张力的钢板，预应力钢板2设置于混凝土横梁4上表面的负弯矩处和下表面的正弯矩处，利用钢板的弹性变形特性，约束混凝土变形从而有效地提高构件的刚度和抗裂性。

固定钢板1与预应力钢板2之间的焊缝8为“Z”字形错缝拼接，以便焊接时减小高温对钢板预应力的影响，同时增加了焊缝8长度来保证连接牢固传力可靠，在固定钢板1和预应力钢板2预制过程中，通过将衔接部位加工成相配合的“Z”字形错缝拼接结构，得到满足要求的待焊缝。

混凝土横梁4上下表面两侧端与混凝土柱交界处铺设有若干植筋9，植筋9在横梁上的钢板宽度方向对称布置，焊接于钢板上，植筋9尾部向混凝土柱延伸并斜插入混凝土柱中。

固定钢板1与预应力钢板2宽度、厚度相同，该宽度大于混凝土梁宽度加四倍锚栓直径之和，该厚度大于10mm。

植筋9与钢板焊接部分的长度不小于五倍植筋直径，植筋伸入混凝土柱的倾斜水平夹角≤5°，图1中植筋倾角仅为突出显示倾斜状态，不作为角度选择依据。

锚栓3的型号和间距大小应根据规范，并结合实际情况计算；植筋9的直径和数量应根据实际工程计算来灵活选用。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。