一种体外预应力波形钢腹板t梁的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开的一种体外预应力波形钢腹板T梁，包括混凝土顶板、混凝土底板、端横梁、波形钢腹板及抗剪连接件和体外预应力索，所述混凝土顶板和混凝土底板通过抗剪连接件与波形钢腹板连接形成T梁断面，所述的端横梁设置在T梁两端端部，分别与混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板连接，体外预应力索通过转向装置在折角处转向并锚固于端横梁上。本实用新型既有普通波形钢腹板T梁受力性能、材料利用率、耐久性等方面优点，又优化了结构受力，简化了构件构造，减少了预应力钢筋的用量，降低了造价；避免了体内预应力施工中的张拉孔道堵塞、张拉后压浆不实等问题，保证了施工质量，并且易于后期对桥梁结构的维修加固。
【专利说明】
一种体外预应力波形钢腹板T梁
技术领域
[0001]本实用新型属于公路和铁路的桥梁技术领域，主要涉及的是一种体外预应力波形钢腹板T梁。
【背景技术】
[0002]波形钢腹板预应力混凝土T梁结构是一种新型的钢一混凝土组合结构，通过咯将钢、混凝土两种材料结合使用，充分利用混凝土抗压强度高、波形钢板抗剪强度高的特点，提高了两种材料的使用效率，并且减轻了结构自重，减少了腹板制作模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土的施工程序，降低了工程造价，避免了腹板裂缝病害，是一种经济、合理、实用的结构形式。
[0003]现阶段，已经有腹板采用波形钢腹板结构预应力混凝土T梁。如中国专利(ZL201420647729.3)公开的“一种波形钢腹板预应力混凝土T梁结构”，这种波形钢腹板预应力混凝土T梁结构与普通预应力混凝土T梁相比，波形钢腹板组合T梁结构减少了腹板钢筋绑扎、混凝土浇筑等施工工序，加快了施工进度;波形钢腹板工厂化加工，保证了施工质量;结构自重轻，降低了对吊装设备的吨位要求，提高了抗震性能;还具有造型美观、受力性能合理、节能环保、经济性能好等优点。因此，波形钢腹板组合T梁将会成为最具竞争力的桥梁结构之一。然而，现有的波形钢腹板组合T梁采用体内预应力钢筋，在施工和使用中发现仍然存在以下不足:
[0004]1.采用体内预应力钢筋布置方式，通过在梁底马蹄形混凝土块内预埋波纹管，预留预应力钢筋管道，在施工中经常出现管道堵孔、压浆不密实等影响结构耐久性的质量问题，导致了许多预应力混凝土连续T梁预应力度不足，梁体发生持续下挠等问题，且发生病害后进行加固难度极大，成为一种安全隐患。
[0005]2.波形钢腹板组合T梁体内预应力钢筋只能布置在梁肋底部马蹄形混凝土内，马蹄形混凝土块内布置有波形钢腹板抗剪连接件、密集的钢筋和预应力钢筋管道，常出现混凝土浇筑不密实的情况，影响结构安全。
[0006]3.根据结构受力，预应力配置形状应与梁外力作用下的弯矩相适应，但波形钢腹板T梁体内预应力钢筋只能配置在梁底马蹄型混凝土块内，无法在梁端部弯起到梁中性轴以上，因此，体内预应力钢筋配置不尽合理，造成了预应力钢筋不能有效利用。预应力钢筋将压力集中作用在马蹄形混凝土块上，使得这部分应力过于集中，不利于结构整体受力。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是针对体内预应力混凝土T梁存在的不足，提出一种体外预应力波形钢腹板T梁，在普通波形钢腹板结构的基础上，通过设置体外预应力，使得它既具有普通波形钢腹板T梁结构在受力性能、材料利用率、施工安全、经济效益、耐久性等方面优点，又能够有效克服上述预制混凝土T梁遇到的问题，优化了结构受力，简化了构件构造，减少了预应力钢筋的用量，降低了造价;避免了体内预应力施工过程中的张拉孔道堵塞、张拉后压浆不实等问题，降低了施工难度，保证了施工质量，加快了施工进度;并且易于后期对桥梁结构的维修加固。
[0008]本实用新型实现上述目的采取的技术方案如下:一种体外预应力波形钢腹板T梁，包括混凝土顶板、混凝土底板、端横梁、波形钢腹板及抗剪连接件，所述混凝土顶板和混凝土底板通过抗剪连接件与波形钢腹板连接形成T梁断面，所述的端横梁设置在T梁两端端部，分别与混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板连接，其特征在于:还包括体外预应力索及转向装置，所述体外预应力索通过转向装置进行折角处转向并锚固于所述的端横梁上。
[0009 ]本实用新型所述的转向装置包括转向连接件、滚动轴、滚动轮，所述的转向连接件为一个弯曲U型结构，在所述的波形钢腹板左右两侧对称设置，并埋置在T梁混凝土底板内或与下翼缘钢板连接;所述的滚动轴支撑在转向连接件上，且与转向连接件连接，所述的滚动轮套于滚动轴上，通过两边转向连接件限制其位移;所述的滚动轴通过波形钢腹板并与波形钢腹板固定连接。
[0010]本实用新型所述的波形钢腹板与所述的上翼缘钢板、下翼缘板钢板为双面连接，在所述的上翼缘钢板上间隔连接有栓钉，在所述的下翼缘钢板上连接双开孔钢板。
[0011 ]本实用新型所述的端横梁与波形钢腹板采用翼缘形开孔钢板连接。
[0012]本实用新型在所述的端横梁内埋置预应力索锚固装置，所述的体外预应力索的一端固定在该预应力索锚固装置内。
[0013]本实用新型所述的体外预应力索包括体外预应力钢筋及其外护套，并在预应力钢筋与外护套之间灌注防腐材料。
[0014]本实用新型在所述的上翼缘钢板、下翼缘板钢板之间间隔设置横隔板，所述的横隔板为马蹄形结构，在每个横隔板的下端均设置有转向器。
[0015]本实用新型所述的转向器可为整体式转向器，也可以为分离式转向器。
[0016]本实用新型在普通波形钢腹板结构的基础上，通过设置体外预应力，使得它既具有普通波形钢腹板T梁结构在受力性能、材料利用率、施工安全、经济效益、耐久性等方面优点，又能够有效克服上述预制混凝土T梁遇到的问题，同时在施工工艺、后期桥梁维修具有明显优势。具有以下显著的技术效果:
[0017]1.T梁结构形式采用波形钢腹板组合，充分发挥了混凝土和波形钢材料的优点，降低了混凝土使用量，减少了预制T梁自重，节能环保，经济性能好，施工运输方便，适合规模化预制。
[0018]2.T梁预应力采用体外预应力索，易于对桥梁长期使用后出现病害进行结构性加固，且能有效保证结构整体受力的合理性。
[0019]3.使用转向装置实现了折线预应力的滚动转向，减小了预应力张拉的转向摩阻损失，装置简单，造价低，且效果明显。
[0020]4.可根据结构受力调整预应力钢筋配置形状，优化了结构受力，减少了预应力钢筋的用量，降低了工程造价。
[0021]5.将体内预应力钢筋从波形钢腹板T梁的梁底马蹄形混凝土块中分离出来，在施工过程中避免了体内预应力施工过程中的张拉孔道堵塞、张拉后压浆不实等问题，降低了施工难度，保证了施工质量，加快了施工进度。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型T梁纵桥向剖面结构示意图。
[0023]图2为本实用新型T梁俯视图。
[0024]图3为本实用新型T梁横断面结构示意图。
[0025]图4为本实用新型转向连接件U形钢筋结构示意图。
[0026]图5为本实用新型端横梁与波纹形钢腹板连接纵向结构示意图。
[0027]图6为图4的俯视图。
[0028]图7为本实用新型T梁设置横隔板的纵向示意图。
[0029]图8为本实用新型横隔板内钢束转向器纵向示意图。
[0030]图中:I一上翼缘钢板、2—波形钢腹板、3—下翼缘钢板、4一端横梁、5_1—混凝土顶板、5-2—混凝土底板、6—体外预应力索、7—转向连接件，8—滚动轴、9 一滚动轮、10—栓钉、11 一双开孔钢板、12—预应力索锚固装置、13—横隔板、14 一转向器。14a —内管、14b—夕卜管、15-转向装置，16-翼缘形开孔钢板。
【具体实施方式】
[0031]结合附图，给出本实用新型的实施例如下，但本实用新型不局限以下实施例。
[0032]如图1-3所示，本实施例所述的体外预应力波形钢腹板组合T梁，所述的T梁为预制T型断面梁，包括混凝土顶板5-1、混凝土底板5-2、端横梁4、波形钢腹板2、体外预应力索6及转向装置15。所述的混凝土顶板5-1和混凝土底板5-2分别通过抗剪连接件连接在波形钢腹板2的两端，形成T型断面梁。其中:混凝土顶板5-1下缘设置的抵抗水平剪力的抗剪连接件包括上翼缘钢板I和栓钉10;混凝土底板5-2上缘设置的抗剪连接件包括下翼缘钢板3和双开孔钢板U。所述的波形钢腹板2与所述的上翼缘钢板I采用双面焊缝焊接连接，沿着箱梁纵向间隔分布的栓钉10与所述的上翼缘钢板I焊接连接;所述的波形钢腹板2与所述的下翼缘板钢板3采用双面焊缝焊接连接，抵抗水平剪力及横向弯矩的双开孔钢板11与下翼缘钢板3连接。
[0033]所述的端横梁4设置在T梁两端端部，分别与混凝土顶板5-1、混凝土底板5-2及波形钢腹板2连接，与波形钢腹板2的连接方式为采用翼缘形开孔钢板(16)连接，即在端横梁4上设置翼缘形开孔钢板(如图5、图6所示)。体外预应力索6通过预埋在端横梁4内的预埋管穿过端横梁，并锚固在端横梁上，体外预应力索6的设置数量根据结构受力确定，可以是一个或多个。在端横梁4内还埋置预应力索锚固装置12(如图7所示)，预应力索锚固装置12采用的是公知产品。体外预应力索6的一端固定在预应力索锚固装置12内。所述的体外预应力索6包括体外预应力钢筋及其外护套，预应力钢筋采用环氧喷涂或者镀锌处理，外护套采用高密度聚乙烯管或者钢管。并可根据需要，在预应力钢筋与外护套之间灌注防腐材料。体外预应力索6通过转向装置15进行折角处转向，并将预应力索锚固于端横梁上。根据结构受力，预应力索线型的配置和梁弯矩图应吻合，因此体外预应力在梁端设置位置是:在梁端设置在梁顶部、在跨中设置在梁底部，体外预应力只能通过转向装置实现这种配置。所述的转向装置15包括转向连接件7、滚动轴8及滚动轮9 ο转向连接件7为一个弯曲成U型的钢筋(如图4所示)，在所述的波形钢腹板左右两侧对称设置，埋置在T梁混凝土底板内，或与下翼缘钢板3固定(焊接)连接，转向连接件7在一个转向处需设置二个，设置在腹板左右两侧。所述的滚动轴8支撑在转向连接件7上，即滚动轴穿过波形钢腹板，并与波形钢腹板焊接固定，滚动轴8两端与转向连接件7的顶部固定(焊接)连接，在滚动轴8上套有供体外预应力索6穿过的滚动轮9，通过两边U型钢筋转向连接件7限制其位移。
[0034]如图8所示:在波形钢腹板组合T梁跨径较大时，一般当主梁跨度大于20m，需在梁中间间隔设置横隔板13，以增强T梁的侧向刚度和稳定性，加大组合T梁横向整体性能。横隔板13—般每隔1m设置一处。横隔板为钢筋混凝土结构，施工时横隔板钢筋与顶底板钢筋绑扎一起，随梁体一起预制。横桥向相邻两个或多个T梁构件的上翼板5-1、横隔板13、横梁通过钢筋连接，浇筑现浇混凝土相互连接，以满足不同桥宽要求。所述的横隔板13为马蹄形结构，在每个横隔板13的马蹄形下端均设置有转向器14(转向器为公知产品)。所述的转向器14包括内管14a和外管14b，内管14a为HDPE管，夕卜管14b为钢管，内管14a套接在外管14b内，转向器端部为喇叭口，目的是体外预应力索穿过转向器时，体外预应力索的保护层不会因为结构的震动与钢制转向器发生刮擦，破坏保护层。体外预应力索通过转向器，索体与管道内部面接触，两者没有固定。转向器14可以设计为整体式转向器，也可以设计为分离式转向器，分离式转向器为将预应力索的预应力钢筋束分开，分别穿过转向器。
[0035]上述体外预应力波形钢腹板T梁施工方法的具体施工步骤如下:
[0036]首先，工厂或预制场地预制波形钢腹板预应力T梁。台座施工完毕，安装底板模板，绑扎底板钢筋，在工厂将波形钢腹板2与上翼缘钢板1、栓钉10及下翼缘钢板3、双开孔钢板11焊接为一体，将波形钢腹板结构摆放平整，安装上翼缘模板，绑扎，绑扎顶板钢筋，预埋转向装置转向连接件7，浇筑上顶板及下底板混凝土，并养护。
[0037]其次，在梁肋两侧安装转向装置，即在波形钢腹板左右两侧对称设置转向连接件7，埋置在T梁混凝土底板内，或与下翼缘钢板3固定(焊接)连接，将滚动轮9安装到滚轮轴8上，将滚轮轴8焊接在转向连接件7及波形钢腹板2上。安装体外预应力索通过转向装置，张拉体外预应力索6并锚固于端横梁4。
[0038]然后，将T梁运输吊装于桥梁墩台上，横桥向相邻两个T梁构件的混凝土顶板、横隔板及横梁通过拼接或部分现浇混凝土相互连接;横桥向可由多个T梁构成，调整混凝土顶板、横隔板及横梁尺寸，满足不同桥面宽度。
[0039]最后，纵桥向现浇混凝土连接两跨至多跨T梁，形成连续T结构。
[0040]本实用新型横隔板的施工方法与应用广泛的装配式小箱梁、装配式T梁横隔板施工一样。在此不再赘述。
[0041]总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
【主权项】
1.一种体外预应力波形钢腹板T梁，包括混凝土顶板(5-1)、混凝土底板(5-2)、端横梁(4)、波形钢腹板(2)及抗剪连接件，所述混凝土顶板和混凝土底板通过抗剪连接件与波形钢腹板连接形成T梁断面，所述的端横梁设置在T梁两端端部，分别与混凝土顶板、混凝土底板、波形钢腹板连接，其特征在于:还包括体外预应力索(6)及转向装置(15)，所述体外预应力索通过转向装置进行折角处转向并锚固于所述的端横梁(4)上。2.根据权利要求1所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:所述的转向装置(15 )包括转向连接件(7 )、滚动轴(8)、滚动轮(9 )，所述的转向连接件为一个弯曲U型结构，在所述的波形钢腹板左右两侧对称设置，并埋置在T梁混凝土底板内或与下翼缘钢板(3)连接;所述的滚动轴支撑在转向连接件上，且与转向连接件连接，所述的滚动轮套于滚动轴上，通过两边转向连接件限制其位移;所述的滚动轴通过波形钢腹板并与波形钢腹板固定连接。3.根据权利要求1所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:所述的混凝土顶板(5-1)下缘设置的抵抗水平剪力的抗剪连接件包括上翼缘钢板(I)和栓钉(10)、所述的混凝土底板(5-2)上缘设置的抗剪连接件包括下翼缘钢板(3)和双开孔钢板(11)，所述的波形钢腹板(2)与所述的上翼缘钢板(1)、下翼缘板钢板(3)为双面连接，在所述的上翼缘钢板(I)上间隔连接有栓钉(10)，在所述的下翼缘钢板(3)上连接双开孔钢板(11)。4.根据权利要求1所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:所述的端横梁(4)与波形钢腹板(2)采用翼缘形开孔钢板连接。5.根据权利要求1所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:在所述的端横梁(4)内埋置预应力索锚固装置(12)，所述的体外预应力索(6)的一端固定在该预应力索锚固装置内。6.根据权利要求1所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:所述的体外预应力索(6)包括体外预应力钢筋及其外护套，并在预应力钢筋与外护套之间灌注防腐材料。7.根据权利要求3所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:在所述的上翼缘钢板(I)、下翼缘板钢板(3)之间间隔设置横隔板(13)，所述的横隔板为马蹄形结构，在每个横隔板的下端均设置有转向器(14)。8.根据权利要求7所述的一种体外预应力波形钢腹板T梁，其特征在于:所述的转向器(14)可为整体式转向器，也可以为分离式转向器。
【文档编号】E01D19/00GK205474782SQ201521024177
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月11日
【发明人】吴继峰, 马松江, 吴萍, 葛梦澜, 吴岩, 陈保柱, 魏新良, 杨成才, 李进勇, 王鑫
【申请人】河南省交通规划设计研究院股份有限公司