一种新型的增高钢板梁、钢-砼结合梁及其加工方法与流程

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种新型的增高钢板梁、钢-砼结合梁及其加工方法。

背景技术：

钢-砼结合梁能充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，在桥梁工程中的应用越来越广泛。在钢-砼结合梁中大多是采用工字形的钢板梁，尤其针对中大跨度的桥梁，对主梁的刚度和抗弯要求很高，其主梁的高度即钢梁的设计高度会达到大于2m的情况；但是在现有的加工技术下，仅1.2m梁高以下的钢板梁能通过整体轧制得到。如图1-图2所示，1.2m梁高以上的钢板梁都是通过把两个翼缘板2分别焊接在腹板1上成型的，这样一个钢板梁就包括4道角焊缝结构，虽然焊接的方式可以满足梁高的要求，但数量较多的角焊缝3不仅焊接强度大，而且焊接质量以及钢板梁的变形程度均难以保证，角焊缝3成为结构受力的薄弱区域，这种钢板梁的加工方式严重影响了桥梁结构的安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种新型的增高钢板梁、钢-砼结合梁及其加工方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型的增高钢板梁，包括第一拼装部、第二拼装部和第三拼装部，所述第一拼装部包括整体轧制成型的翼缘板一和腹板一，所述第二拼装部包括整体轧制成型的翼缘板二和腹板二，所述第一拼装部和第二拼装部的横截面为t形，所述第三拼装部包括钢板，且所述第三拼装部的两端分别与所述腹板一和腹板二通过对接焊缝相连接。

本发明所述的新型的增高钢板梁通过第一拼装部、第二拼装部和第三拼装部的拼装，不仅可以大幅提高钢板梁的高度，可以加工成型梁高超过2m的钢板梁。进一步的，仅通过增大第三拼装部的梁高，就可显著提高整个增高钢板梁的梁高，非常便于加工；且第一拼装部和第二拼装部通过轧制成型，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，解决了角焊缝焊接质量问题，传力性能优异；最后，第一拼装部、第二拼装部和第三拼装部通过对接焊缝相连接，加工制作方便，便于运输，对接焊缝的焊接质量易于保障。

特别的，本发明所述的第一拼装部和第二拼装部可以通过整体轧制工字形钢再切割得到，或整体轧制h型钢再切割得到，或整体轧制t型钢等多种方式获得，只要可以同时轧制出翼缘板和腹板即可。且本发明所述的翼缘板一和翼缘板二的宽度和厚度可相同，也可不相同，视结构设计要求而定。优选的，当钢板梁结构应用到钢-砼结合梁中时，可以利用混凝土的抗压性能适当减小上翼缘板的宽度和厚度。

优选的，所述第三拼装部还包括在钢板设有的加劲肋，以增强所述增高钢板梁的刚度。

优选的，所述腹板一、第三拼装部和腹板二上还设有若干个空腔，空腔的存在不仅可以减小用钢量，降低成本，且可大大缩短焊缝长度，减少焊接工作量。

优选的，所述空腔位于所述腹板一或第三拼装部或腹板二上，或所述空腔位于所述腹板一、第三拼装部和腹板二的连接区域。

优选的，所述空腔的形状包括多边形、圆形和类圆形，不限于上述形状，也可以是其他各种奇异的形状，不过，为了保证结构的整体强度，优选的，所述空腔为轴对称结构。

优选的，所述第一拼装部和第二拼装部的大小、形状相同，便于拼装加工，当然，所述第一拼装部和第二拼装部的大小、形状相同也可不同。

优选的，所述第一拼装部和第二拼装部为整体轧制钢板梁沿着切割线切割而成。优选的，所述切割线为直线。

优选的，所述切割线为折线，所述切割线包括若干个相互连接的切割单元，每个所述切割单元包括高处切割线，低处切割线以及连接所述高处切割线和低处切割线的连接切割线，所述高处切割线和低处切割线均为水平线，且所述高处切割线和低处切割线的长度相等。得到第一拼装部和第二拼装部后，将两个拼装部错位拼装，并分别和第三拼装部对接焊后，就可以得到所述增高钢板梁。

按照上述的折线切割线进行切割，充分利用了整体轧制钢板(可以是工字形钢或h型钢等)的加工优势，不仅加工极为方便，且通过简单的错位拼装就可以有效的增大钢板梁的高度，增大梁高后的钢板梁的腹板自然存在空腔，大幅减少了用钢量，降低了成本。当然，第一拼装部和第二拼装部也可以通过其他方式获得，不限于上述的整体切割方式，如两个拼装部为在两块不同的整体轧制钢板分别切割得到的，或分别轧制得到两个拼装部等。空腔的获得也不限于上述的整体切割自然形成，也可为了减轻腹板的重量，特意制作空腔。

优选的，每个所述连接切割线为直线或曲线，为了便于加工，优选为直线，所述直线包括竖直线和斜线，为了进一步增大空腔的面积，降低用钢量，优选为斜线。

优选的，每个所述切割单元的两条所述连接切割线相对于所述高处切割线轴对称设置，此时，加工完成的增高钢梁板为对称结构，性能更佳。

优选的，所述对接焊缝为全熔透对接焊缝，进一步增大连接强度，满足桥梁钢梁板的强度要求。

优选的，所述第一拼装部、第二拼装部和第三拼装部均采用耐候钢，无需涂装，方便施工。

本发明还公开了一种新型的增高钢-砼结合梁，包括任一所述的一种新型的增高钢板梁，以及在所述新型的增高钢板梁上浇筑成型的混凝土板，所述新型的增高钢板梁和所述混凝土板之间连接有若干个连接件，从而形成共同受力的整体结构。所述连接件可以是剪力钉等。此时，不仅增高钢板梁的梁高大幅提高，满足施工要求，且解决了角焊缝的质量问题，再在上面覆盖混凝土板，则充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，非常适用于桥梁工程领域。

本发明还公开了一种新型的增高钢板梁的加工方法，包括以下步骤：

步骤一：通过整体轧制获得整体轧制钢板梁；

步骤二：将所述整体轧制钢板梁的腹板按照切割线进行切割，形成第一拼装部和第二拼装部；

步骤三：将所述第一拼装部和第三拼装部进行对接焊，将所述第二拼装部和第三拼装部进行对接焊，得到增高钢板梁。

通过本发明加工得到的增高钢板梁，采用工厂化整体轧制，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，传力性能优异；且加工制作方便，便于运输，对接焊缝的焊接质量易于保障，进一步的，可以大幅提高钢板梁的高度，可以加工成型梁高超过2m的钢梁板，甚至远超过2m的钢板梁。

特别的，本发明所述的整体轧制钢板梁可以是工字形钢或h型钢，且工字钢或h型钢的上下两块翼缘板的宽度和厚度可相同也可不同。所述切割线可以是直线也可以是折线，所述折线的部分区域可以是曲线。

优选的，所述切割线距离所述整体轧制钢板梁的上翼缘板的距离等于所述切割线距离所述整体轧制钢板梁的下翼缘板的距离，此时，切割形成的两块单元板的大小、形状一致，便于拼装加工。

与现有技术相比，本发明所述的增高钢板梁的有益效果：

本发明所述的新型的增高钢板梁通过第一拼装部、第二拼装部和第三拼装部的拼装，不仅可以大幅提高钢板梁的高度，可以加工成型梁高超过2m的钢板梁。进一步的，仅通过增大第三拼装部的梁高，就可显著提高整个增高钢板梁的梁高，非常便于加工；且第一拼装部和第二拼装部通过轧制成型，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，解决了角焊缝焊接质量问题，传力性能优异；最后，第一拼装部、第二拼装部和第三拼装部通过对接焊缝相连接，加工制作方便，便于运输，对接焊缝的焊接质量易于保障。

与现有技术相比，本发明所述的增高钢-砼结合梁的有益效果：

本发明所述的增高钢-砼结合梁中，不仅增高钢板梁的梁高大幅提高，满足施工要求，且解决了角焊缝的质量问题，再在上面覆盖混凝土板，则充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，非常适用于桥梁工程领域。

与现有技术相比，本发明所述的增高钢板梁的加工方法的有益效果：

通过本发明加工得到的增高钢板梁，采用工厂化整体轧制，腹板与翼缘板紧密连接，无角焊缝存在，传力性能优异；且加工制作方便，便于运输，对接焊缝的焊接质量易于保障，进一步的，可以大幅提高钢板梁的高度，可以加工成型梁高超过2m的钢梁板，甚至远超过2m的钢板梁。

附图说明：

图1是背景技术中所述的现有的焊接而成的钢板梁的正视图。

图2是背景技术中所述的现有的焊接而成的钢板梁的侧视图。

图1-图2中标记：1-腹板，2-翼缘板，3-角焊缝。

图3是本发明实施例1所述的新型的增高钢板梁的正视图。

图4是本发明实施例1所述的新型的增高钢板梁的侧视图。

图5是本发明实施例2所述的新型的增高钢板梁的侧视图。

图6是本发明实施例1所述的整体轧制钢板梁切割的正视图。

图7是本发明实施例1所述的整体轧制钢板梁切割的侧视图。

图8是本发明实施例3所述的新型的增高钢板梁的正视图。

图9是本发明实施例3所述的新型的增高钢板梁的侧视图。

图10是本发明实施例3所述的整体轧制钢板梁切割的正视图。

图11是本发明实施例3所述的切割线的示意图。

图12是本发明实施例4所述的新型的增高钢-砼结合梁的正视图。

图13是本发明实施例4所述的新型的增高钢-砼结合梁的侧视图。

图3-图13中标记：0-整体轧制钢板梁，1-第一拼装部，11-翼缘板一，12-腹板一，2-第二拼装部，21-翼缘板二，22-腹板二，3-第三拼装部，31-加劲肋，4-对接焊缝，5-切割线，51-切割单元，52-高处切割线，53-低处切割线，54-连接切割线，6-混凝土板，7-连接件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图3-图4所示，一种新型的增高钢板梁，包括第一拼装部1、第二拼装部2和第三拼装部3，所述第一拼装部1包括整体轧制成型的翼缘板一11和腹板一12，所述第二拼装部2包括整体轧制成型的翼缘板二21和腹板二22，所述第一拼装部1和第二拼装部2的横截面为t形，所述第三拼装部3包括钢板，且所述腹板一12和所述第三拼装部3通过对接焊缝4相连接，所述腹板二22和所述第三拼装部3通过对接焊缝4相连接。

特别的，本发明所述的第一拼装部1和第二拼装部2可以通过整体轧制工字形钢再切割得到，或整体轧制h型钢再切割得到，或整体轧制t型钢等多种方式获得，只要可以同时轧制出翼缘板和腹板即可。且本发明所述的翼缘板一11和翼缘板二12的宽度和厚度可相同，也可不相同，视结构设计要求而定。

在本实施例中，如图6-图7所示，所述第一拼装部1和第二拼装部2通过切割整体轧制钢板梁0得到，具体的，沿着直线切割线5将整体轧制钢板梁0一分为二，再在所述第一拼装部1和第二拼装部2之间对接焊第三拼装部3，用以增大梁高，从而得到增高钢板梁。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述第三拼装部3的钢板上还根据设计需要设计有竖向或横向的加劲肋31，用以增强钢板梁的刚度。所述加劲肋31可以和所述钢板焊接连接，也可以和所述钢板一体成型。所述加劲肋31可以沿着所述钢板横向设置，或竖向设置，或横向/竖向交叉设置。且所述第一拼装部1和第二拼装部2上也可以设有上述加劲肋31。

实施例3

如图8-图9所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述增高钢板梁上还设有若干个空腔，具体的，在本实施例中，所述空腔位于所述腹板一12、第三拼装部3和腹板二22的连接区域，当然空腔也可单独位于所述腹板一12/第三拼装部3/腹板二22上，空腔可以通过挖孔得到，也可以通过拼装部之间的拼装自然形成，空腔可以在拼装成整体前获得，可以在拼装成整体时自然形成，也可以在拼装成整体后再获得。

如图10-图11所示，加工上述的增高钢板梁时，可以沿着切割线5将整体轧制钢板梁0一分为二，得到第一拼装部1和第二拼装部2，所述切割线5为折线，所述切割线5包括若干个相互连接的切割单元51，每个所述切割单元51包括高处切割线52，低处切割线53以及连接所述高处切割线52和低处切割线53的连接切割线54，所述高处切割线52和低处切割线53均为水平线，且所述高处切割线52和低处切割线53的长度相等，即l1＝l2。每个所述连接切割线54可以为直线或曲线，所述直线包括竖直线和斜线。具体的，在本实施例中，每个所述连接切割线54为斜线，每个所述切割单元51的两条所述连接切割线54相对于所述高处切割线52轴对称设置，且所述高处切割线52距离所述整体轧制钢板梁0的翼缘板的距离等于所述低处切割线53距离所述整体轧制钢板梁0的翼缘板的距离，即d1＝d2。

在本实施例中，通过折线型的切割线5进行切割和错位拼装，可以在钢板梁上自然形成空腔，不仅能进一步减少钢材用量，降低成本，且能减少对接焊缝4的长度，减少焊接工作量。

实施例4

如图12-图13所示，一种新型的增高钢-砼结合梁，包括任一所述的一种新型的增高钢板梁，以及在所述新型的增高钢板梁上设有的混凝土板6，所述新型的增高钢板梁和所述混凝土板6之间连接有连接件7，从而形成共同受力的整体结构。所述连接件7可以是剪力钉等。此时，不仅新型的增高钢板梁的梁高大幅提高，满足施工要求，且解决了角焊缝的质量问题，再在上面覆盖混凝土板，则充分发挥钢材抗拉强度高、延展性好及混凝土抗压强度高、刚度大的材性优势，非常适用于桥梁工程领域。

本发明所述的翼缘板一11和翼缘板二21的宽度和厚度可相同，也可不相同，视结构设计要求而定。当钢板梁结构应用到钢-砼结合梁中时，可以利用混凝土的抗压性能适当减小上翼缘板的宽度和厚度。

实施例5

一种新型的增高钢板梁的加工方法，包括以下步骤：

步骤一：通过整体轧制获得整体轧制钢板梁0，此时，整体轧制钢板梁0的腹板和翼缘板之间没有了角焊缝，减少了结构受力的薄弱环节；

步骤二：将所述整体轧制钢板梁0的腹板按照切割线5进行切割，形成第一拼装部1和第二拼装部2，同时在工厂加工钢板形式的第三拼装部3。切割线5可以是实施例1中所述的直线型的切割线，也可以是实施例3中所述的折线型的切割线，优选的，所述切割线5距离所述整体轧制钢板梁0的上翼缘板的距离等于所述切割线5距离所述整体轧制钢板梁0的下翼缘板的距离，即d1＝d2，此时，形成的两个拼装部的大小形状一致，便于拼装加工。

步骤三：将所述第一拼装部1的腹板一12和第三拼装部3进行对接焊，将所述第二拼装部2的腹板二22和第三拼装部3进行对接焊，得到增高钢板梁。当所述切割线5为折线型时，可以错位拼装，从而自然形成空腔，在满足结构强度要求的基础上，减少了用钢量，降低了施工成本。

当整体轧制钢板梁0的梁高为1.2m的情况下，采用本发明所述的加工方法不仅可以加工出梁高大于1.2m的钢板梁，甚至可以加工出梁高远远大于2m的钢板梁。在本实施例中，如按照图10所述的切割线5进行切割，整体轧制钢板梁0的梁高为1.2m，第三拼装部钢板的高度为0.3m，切割单元51的d1＝d2＝0.15m，此时，拼装焊接加工出的钢板梁的梁高为2.4m。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。