叠合梁及其制备方法

本发明属于建筑结构构建技术领域，具体涉及一种叠合梁以及该叠合梁的制备方法。

背景技术：

叠合梁是分两次浇捣混凝土的梁，第一次在预制场做成预制梁；第二次在施工现场进行，当预制梁吊装安放完成后，再浇捣混凝土使其连成整体。

随着经济的快速发展，建筑构造也向着更高、跨度更大的方向去发展，要求叠合梁也能满足大跨度的要求。然而，目前大跨度的叠合梁必须采用较高等级的混凝土浇捣，导致成本造价非常巨大。

技术实现要素：

发明目的：为了降低叠合梁的成本造价，本发明提供一种叠合梁，该叠合梁大幅降低造价，同时能够满足大跨度叠合梁的性能要求。

本发明的另一个目的是提供一种上述叠合梁的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种叠合梁，包括：混凝土梁体，其分为三层，分别为中间的普通混凝土层和上下两侧的活性粉末混凝土层；预应力筋，其沿所述混凝土梁体的纵向布置，浇筑于所述普通混凝土层的内部；多个桁架，均沿着所述混凝土梁体的纵向延伸，其分为上下两组，分别被浇筑于所述普通混凝土层的上下表面处，桁架横截面的一部分嵌入所述普通混凝土层，其余部分嵌入所述活性粉末混凝土层；多个纵向主筋，其分布于所述混凝土梁体的顶部和底部；多个箍筋，其被浇筑于所述混凝土梁体内，包围所述多个桁架和所述多个纵向主筋，并在纵向上间隔排布且相互平行；桁架架立筋，其横向连接所述箍筋，分别用于支撑定位上下两组所述桁架。

其中，所述桁架包括：三个frp弦杆，呈直线延伸且相互平行，沿着纵向观察，所述三个frp弦杆排列呈三角形的三个顶点；两个锯齿型腹杆，其采用普通钢筋弯折成型，所述两个锯齿型腹杆的弯折点均通过纤维和树脂固化方式与所述frp弦杆连接，沿着纵向观察两个锯齿型腹杆排列呈三角形的两条边；多个横向腹杆，连接在两个frp弦杆之间，沿着纵向观察横向腹杆排布呈三角形的第三条边。

具体的，所述锯齿型腹杆的弯折角度为90°，两个锯齿型腹杆的弯折点横向对齐，所述横向腹杆与两侧frp弦杆上连接的弯折点横向对齐。

进一步的，上下两组所述桁架相对设置，且与所述两个锯齿型腹杆均连接的所述frp弦杆嵌入所述普通混凝土层，其余的frp弦杆嵌入所述活性粉末混凝土层。

其中，所述预应力筋浇筑于所述普通混凝土层的截面高度的中间偏下位置。

进一步的，所述预应力筋与所述普通混凝土层下表面的距离大于混凝土的保护层厚度。

所述箍筋为封闭式矩形箍筋，所述多个纵向主筋分别连接所述箍筋的上下两边，且箍筋的四角处均设置有纵向主筋。

所述预应力筋为frp预应力筋，通过先张法张拉至预应力设计值。

具体的，所述纵向主筋采用frp筋或者钢-连续纤维复合筋，所述普通混凝土层采用强度不低于c40的普通混凝土浇筑。

对应于上述叠合梁，本发明所述的制备方法，包括如下步骤：

(1)预制桁架；

(2)在先张法预应力台座上进行箍筋与下层纵向主筋的绑扎，根据桁架的设计位置，将下层的桁架架立筋绑扎至箍筋的合适位置，通过桁架架立筋绑扎固定下层的桁架；

(3)安装模板，浇筑下层活性粉末混凝土层；

(4)在设计位置布置预应力筋，通过先张法预应力台座张拉预应力筋至设计值；将上层的桁架架立筋绑扎至箍筋的合适位置，通过桁架架立筋绑扎固定上层的桁架；

(5)待下层的活性粉末混凝土层凝固后，浇筑普通混凝土层；

(6)绑扎上层的纵向主筋和箍筋，待普通混凝土层凝固后，浇筑上层的活性粉末混凝土层，待混凝土强度达到设计值75％以上，拆除模板。

有益效果：与现有技术相比，该叠合梁设置三层混凝土，中间受力较小采用普通混凝土(rc)对叠合梁整体强度影响小并能够大幅度降低造价，上下受力较大均采用通过活性粉末混凝土(rpc)，充分利用rpc的抗压强度及其开裂应变，使得整个梁体具有良好的强度和耐久性，满足大跨度叠合梁的性能要求。桁架浇筑在两层混凝土之间，加强了不同混凝土层的接触部位之间相互复合，保证整体性。预应力筋设置在普通混凝土层内，进一步提高叠合梁的中间层普通混凝土的抗裂性能，同时可以减小截面尺寸减轻自重，进一步满足大跨度的需求。该制备方法能够顺利的完成整个叠合梁的施工，满足工业化应用的需求。

附图说明

图1是本发明的叠合梁纵向透视结构示意图；

图2是本发明的叠合梁横向透视结构示意图；

图3是桁架结构示意图；

图4是桁架的锯齿型腹杆的结构示意图；

图5是本发明制备步骤中浇筑完下层的活性粉末混凝土层的结构示意图；

图6是本发明制备步骤中准备浇筑上层的活性粉末混凝土层的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，该叠合梁的混凝土梁体区别于其他叠合梁，采用三层混凝土浇筑，由下而上依次为活性粉末混凝土(rpc)、普通混凝土(rc)、活性粉末混凝土(rpc)，分别形成中间的普通混凝土层1和上下两侧的活性粉末混凝土层2。普通混凝土层1在中间位置受力最小，其强度不低于c40已经能够满足叠合梁的性能需要。实际应用时，叠合梁的受力主要集中在上下层的活性粉末混凝土层2，而活性粉末混凝土层2本身具有较高的抗压强度及开裂应变，其设置在上下两侧能够充分保障梁体的承载力和耐久性能。

预应力筋3采用frp预应力筋，其设置在普通混凝土层1内部，且设置的位置在普通混凝土层1高度的中间偏下位置，以提高普通混凝土的开裂荷载并减少截面尺寸。具体的，以普通混凝土层1下表面的保护层厚度位置到其高度的中间位置作为预应力筋3的设置区域，再通过施工的技术要求选择确定最终位置。

桁架4采用空间桁架，请一并参阅图3和图4，其包括frp弦杆41、锯齿型腹杆42和横向腹杆43。锯齿型腹杆42采用普通钢筋90°弯折制作而成，弯折点通过纤维和树脂固化方式与frp弦杆41连接在一起形成节点。两个锯齿型腹杆2横向对齐，弯折点在两侧frp弦杆41上形成的节点同时也连接横向腹杆43。沿着纵向观察，桁架4呈三角形结构，以横向腹杆43作为三角形的底边，在预应力筋3上方的桁架4底边在上，在预应力筋3下方的桁架4底边在下，上下两组桁架4相对设置。

两组桁架4分别设置在普通混凝土层1的与活性粉末混凝土层2接触的上下表面处，桁架4横截面的一部分嵌入普通混凝土层1，其余部分嵌入活性粉末混凝土层2，从而加强普通混凝土层和活性粉末混凝土层2的连接，使得叠合梁有良好的整体工作性能。

梁底和梁顶均设置纵向主筋5，具体可采用frp筋或者钢-连续纤维复合筋，其分布根据实际性能需要设计选择，一般需在矩形箍筋6的四角位置处均设置有纵向主筋5。

箍筋6采用封闭的矩形箍筋，整体围绕桁架4和纵向主筋5，保证了梁体具有足够的抗剪承载力。

该叠合梁采用预制的制备方式，具体方法的步骤包括：

(1)预制桁架4；

如图5所示，将普通钢筋90°弯折呈锯齿型得到锯齿型腹杆的42，将弯折点通过纤维和树脂固化方式与frp弦杆41连接在一起形成节点，再以同样的方式连接横向腹杆42得到frp和普通钢筋混合材质的桁架4。

(2)在先张法预应力台座上进行箍筋6与下层的纵向主筋5的绑扎，根据桁架4的设计位置，将下层的桁架架立筋7绑扎至箍筋6的合适位置，通过桁架架立筋7绑扎固定下层的桁架4；

(3)安装模板，浇筑下层活性粉末混凝土层2；

(4)如图6所示，在设计位置布置预应力筋3，通过先张法预应力台座张拉预应力筋3至设计值；将上层的桁架架立筋7绑扎至箍筋6的合适位置，通过桁架架立筋7绑扎固定上层的桁架4；

(5)待下层的活性粉末混凝土层2凝固后，浇筑普通混凝土层1；

(6)一并参阅图1所示，绑扎上层的纵向主筋5并将箍筋6弯折封闭，待普通混凝土层1凝固后，浇筑上层的活性粉末混凝土层2，待混凝土强度达到设计值75％以上，拆除模板。