一种具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件

本发明涉及一种具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件，属于组合梁构件技术领域。

背景技术：

近年来，全球砂石资源开采已超过其自然恢复能力，而混凝土用砂石占据了很大比例，同时我国废弃混凝土产量巨大，但利用率不足5％，处置方式仍以堆放和填埋为主。将废弃混凝土破碎、筛分，制成再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉，替代天然砂石制备再生混凝土是解决上述环境问题的有效手段。但由于再生混凝土力学性能的降低和收缩徐变的增加，将再生混凝土应用于组合梁板时，负弯矩区抗弯能力和长期裂缝宽度限制了再生混凝土的应用和推广。

技术实现要素：

本发明为了解决上述背景技术中提到的由于再生混凝土力学性能的降低和收缩徐变的增加，将再生混凝土应用于组合梁板时，负弯矩区抗弯能力和长期裂缝宽度限制了再生混凝土应用和推广的技术问题，提出一种具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件，是一种提高负弯矩区抗弯能力和增加各部分连接程度的组合结构构件。本发明通过在钢-再生混凝土组合梁中设置复合构造以大幅提高负弯矩区抗弯能力，解决长期裂缝宽度过大的问题，有效提高组合梁各部分的连接程度，并考虑到构造的复杂性，简化制作和施工过程。整个构件受力合理、整体性好、施工方便，将促进再生混凝土在组合梁板中的应用和发展。

本发明提出一种具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件，包括钢梁、开口式压型钢板、栓钉连接件、槽钢连接件、抗拉钢板、拉结螺栓、钢筋网和再生混凝土，所述钢梁上表面焊接栓钉连接件和槽钢连接件，并与开口式压型钢板相应位置焊接，所述再生混凝土位于开口式压型钢板和抗拉钢板之间，所述再生混凝土内埋有钢筋网，所述拉结螺栓上部与抗拉钢板栓接，下部与开口式压型钢板上凸处栓接。

优选地，所述栓钉连接件的长细比为4～6。

优选地，所述槽钢连接件在组合梁支座处布置1～2道，开口式压型钢板在槽钢连接件相应位置开孔后焊接。

优选地，所述槽钢连接件长度不超过型钢上翼缘宽度，高度与栓钉连接件相差不超过20mm。

优选地，所述钢梁、开口式压型钢板、栓钉连接件、槽钢连接件、抗拉钢板和拉结螺栓所用钢材强度不低于q345。

优选地，所述抗拉钢板下表面为有印花纹的毛面，所述抗拉钢板上开设浇筑孔和螺栓孔。

优选地，所述拉结螺栓直径不低于8mm。

优选地，所述栓接为上下双螺母夹紧钢板的紧固连接，所述拉结螺栓包括保护壳、外螺母、外垫片、内垫片、内螺母和螺栓。

优选地，所述再生混凝土为全部或部分采用再生粗骨料、再生细骨料、再生微粉或掺加其它废料的混凝土。

优选地，所述再生混凝土的强度为c30～c60。

优选地，所述钢梁和开口式压型钢板，尺寸规格按照《组合结构设计规范》(jgj138-2016)设计。

优选地，所述钢筋网为组合板和组合梁的抗拉钢筋，按照《组合结构设计规范》(jgj138-2016)设计。

本发明提出的具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件，在组合梁中设置开口式压型钢板、栓钉连接件、槽钢连接件、抗拉钢板、拉结螺栓和钢筋网，以增大负弯矩区抗弯承载力和提高各部分的连接程度，该组合构件具有以下优势：

(1)提高组合梁负弯矩区的抗弯承载力和解决裂缝问题。在组合梁负弯矩区或组合板负弯矩区的混凝土上表面设置抗拉钢板，抗拉钢板与抗拉钢筋一同承受拉力，一方面可极大提高负弯矩区的抗弯能力，另一方面，最外侧的抗拉钢板限制了混凝土的开裂，长期裂缝宽度不再是主要限制条件。

(2)增加组合梁各部分的连接程度。通过抗拉钢板下表面的花纹毛面增加界面黏结，通过拉结螺栓将抗拉钢板、再生混凝土和开口式压型钢板可靠连接，通过栓钉连接件和槽钢连接件将开口式压型钢板、再生混凝土和型钢可靠连接，其中槽钢连接件仅在组合梁支座附近布置1～2道，更高效地抵抗界面滑移而增加组合梁的整体性。

(3)充分发挥混凝土的材料性能。负弯矩区的混凝土位于开口式压型钢板和抗拉钢板之间，近似处于三相约束状态，改变了混凝土原本处于受拉的不利状态，以充分发挥混凝土的材料性能。

(4)施工简单，易于操作。通过在抗拉钢板上开浇筑孔以便于浇筑混凝土，拉结螺栓上下均采用稳固连接以便于抗拉钢板的支撑和固定，压型钢板的设置取代了原本的模板工程，整个构件的钢部分以装配为主，以提高施工效率。

(5)大量使用力学性能较差的再生混凝土。全部或部分采用再生粗骨料、再生细骨料、再生微粉或掺加其它废料的混凝土力学性能降低明显，难以直接应用有梁板结构中，在复合构造的帮助下，有助于大量使用再生混凝土。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明所述的具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件的局部剖面示意图；

图2为本发明中抗拉钢板的平面示意图；

图3为本发明中拉结螺栓的剖面示意图；

图4为本发明组合梁负弯矩区加强的立体示意图；

图5为本发明组合板负弯矩区加强的立体示意图；

附图代号说明：1-钢梁；2-开口式压型钢板；3-栓钉连接件；4-槽钢连接件；5-抗拉钢板；6-拉结螺栓；7-钢筋网；8-再生混凝土；9-螺栓孔；10-浇筑孔；11-保护壳；12-外螺母；13-外垫片；14-内垫片；15-内螺母。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-5说明本实施方式。本实施方式所述的具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件，包括钢梁1、开口式压型钢板2、栓钉连接件3、槽钢连接件4、抗拉钢板5、拉结螺栓6、钢筋网7和再生混凝土8，所述钢梁1上表面焊接栓钉连接件3、槽钢连接件4，并与开口式压型钢板2相应位置焊接，所述再生混凝土8位于开口式压型钢板2和抗拉钢板5之间，所述再生混凝土8内埋有钢筋网7，所述拉结螺栓6上部与抗拉钢板5栓接，下部与开口式压型钢板2上凸处栓接。

所述栓钉连接件3的长细比为4～6。

所述钢梁1、开口式压型钢板2、栓钉连接件3、槽钢连接件4、抗拉钢板5和拉结螺栓6所用钢材强度不低于q345。

所述抗拉钢板5下表面为有印花纹的毛面，所述抗拉钢板5上开设浇筑孔和螺栓孔。

所述再生混凝土8为全部或部分采用再生粗骨料、再生细骨料、再生微粉或掺加其它废料的混凝土。所述再生混凝土8的强度为c30～c60。

所述钢梁1由3块钢板焊接而成；所述开口式压型钢板由普通薄板制成，并在槽钢连接位置和拉结螺栓位置提前开孔；所述栓钉连接件3和槽钢连接件4下部与钢梁和开口式压型钢板2焊接，所述抗拉钢板5每隔250mm～500mm开设浇筑孔，并在抗拉螺栓6位置开设栓接孔，抗拉钢板5与开口式压型钢板2由抗拉螺栓6连接在一起，抗拉螺栓6上下均采用栓接。

所述栓接为上下双螺母夹紧钢板的紧固连接，所述抗拉螺栓6由保护壳11、外螺母12、外垫片13、内垫片14、内螺母15和螺栓组成。所述拉结螺栓6直径不低于8mm。

所述钢筋网7为组合板和组合梁的抗拉钢筋，按照《组合结构设计规范》(jgj138-2016)设计。

所述槽钢连接件4在组合梁支座附近布置1～2道，且槽钢“[”开口朝向跨中，更高效地抵抗界面滑移而增加组合梁的整体性。所述槽钢连接件4替代栓钉作为加强连接件，开口式压型钢板2在槽钢连接件4相应位置开孔后焊接，槽钢连接件4长度不超过型钢上翼缘宽度，高度与栓钉连接件3相近，相差不超过20mm。

所述抗拉钢板5位于构件最上部，与钢筋网7(抗拉钢筋)一同承受拉力，厚度和宽度参考《组合结构设计规范》(jgj138-2016)计算，布置于组合梁负弯矩区或组合板负弯矩区，布置区域按照抗弯承载力设计和裂缝宽度计算确定，抗拉钢板下表面为印花纹的毛面，并开设浇筑孔和螺栓孔，以方便施工。

所述钢-再生混凝土组合梁构件为改善再生混凝土力学性能而设计，主要应用于住宅、公共场所等民用建筑；所述钢梁1位于组合梁下部；所述开口式压型钢板2与再生混凝土8构成组合板，置于钢梁1上；所述栓钉连接件3、槽钢连接件4焊接于钢梁1上表面，并与压型钢板2底部相应位置可靠焊接；所述抗拉钢板5位于再生混凝土8上表面，抗拉钢板5下表面为印花纹的毛面，并开设浇筑孔和螺栓孔；所述拉结螺栓6上部与抗拉钢板5栓接，下部与开口式压型钢板2上凸处栓接，上述栓接均采用上下双螺母夹紧钢板的紧固连接；上述钢筋网7为组合板和组合梁的抗拉钢筋；上述再生混凝土8密实填充于开口式压型钢板2和抗拉钢板5之间，为全部或部分采用再生粗骨料、再生细骨料、再生微粉或掺加其它废料的混凝土。

所述具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件的施工方法为：

首先栓接抗拉螺栓6与开口式压型钢板2，以固定抗拉螺栓6，绑扎钢筋网7后，栓接抗拉螺栓6与抗拉钢板5，栓接后的抗拉钢板5可固定于正确位置；最后浇筑再生混凝土8，应优先浇筑抗拉钢板分布区域，依次浇筑确保所有浇筑孔均被密实填充。

本发明目的在于提供一种具有复合构造的钢-再生混凝土组合梁构件，通过在组合梁的负弯矩区或组合板的负弯矩区设置抗拉钢板5，大幅提高负弯矩区抗弯承载力，同时解决负弯矩区长期裂缝宽度过大的问题；通过抗拉钢板5下表面的花纹毛面增加界面黏结，通过拉结螺栓6将抗拉钢板5、再生混凝土8和开口式压型钢板2可靠连接，通过栓钉连接件3和槽钢连接件4将开口式压型钢板2、再生混凝土8和钢梁1可靠连接，从而提高各部分的连接程度和整体性；再生混凝土8处于钢板夹层中，近似处于三相约束状态，充分发挥混凝土的材料性能；通过在抗拉钢板5上开浇筑孔以便于混凝土浇筑，拉结螺栓6上下的稳固连接以便于抗拉钢板5的支撑和固定；由于复合构造的设置，使得组合梁对混凝土要求降低，可大量使用力学性能较差的再生混凝土8。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。