钢板加强方法及低梁高工字型钢板梁结构与流程

本发明涉及钢结构技术领域，尤其涉及一种钢板加强方法及低梁高工字型钢板梁结构。

背景技术

近些年来，钢结构在建筑、桥梁中的应用越来越广泛。目前在钢结构的应用过程中，为了解决因大跨度重载结构而带来的刚度不足问题，通常采用提高钢结构截面高度以及对钢结构提供预应力的方式予以解决，然而前者增加了钢材的用量，而后者则需使用大量的预应力筋，两种方法从经济性考虑均存在一定的缺陷。

有鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种钢板加强方法及低梁高工字型钢板梁结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，提供一种钢板加强方法及低梁高工字型钢板梁结构，以通过最少的钢材用量来解决钢结构因跨度大及负载重所带来的刚度问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：钢板加强方法，包括以下步骤：

步骤1：对钢板进行预张拉，使得所述钢板获得挤压力，并使钢板保持受压状态；

步骤2:在所述钢板至少一个与所述挤压力平行的表面上浇筑混凝土层；

步骤3：所述混凝土层凝固后，移除原有使钢板保持受压状态的保持结构，并同时使得所述混凝土层获得与所述挤压力方向相反的预应力。

进一步地，对所述钢板进行预张拉，具体为：所述钢板内至少平行并列设置有两条贯穿通孔，用于对所述钢板进行预张拉的预应力筋插入所述通孔内，并在张拉后对钢板受压状态进行保持。

进一步地，所述混凝土层覆盖于所述钢板的受压面。

低梁高工字型钢板梁结构，包括：上翼缘钢板和下翼缘钢板，以及用于对所述上翼缘钢板和下翼缘钢板进行连接的至少一纵向钢板；

其中，所述上翼缘钢板和下翼缘钢板均为预应力钢板，其中，至少所述上翼缘钢板采用以下步骤获得所述预应力：

步骤1：对所述上翼缘钢板进行预张拉，使得所述上翼缘钢板获得挤压力，并保持钢板受压状态；

步骤2：在所述上翼缘钢板上表面上浇筑混凝土层；

步骤3：所述混凝土层凝固后，移除原有所述钢板受压状态的保持结构并同时使得所述混凝土层获得与所述挤压力方向相反的预应力。

进一步地，所述上翼缘钢板内至少平行并列设置有两条贯穿通孔，所述贯穿通孔的长度方向平行于所述梁体的长度方向，所述贯穿通孔的并列方向平行于所述梁体的宽度方向；

用于对所述上翼缘钢板进行预张拉的预应力筋插入所述贯穿通孔内对所述上翼缘钢板进行张拉，并在所述混凝土层凝固前对所述钢板受压状态进行保持。

进一步地，所述上翼缘钢板上表面的混凝土层浇筑完成后，将所述预应力筋移除，以供二次使用。

进一步地，所述下翼缘钢板采用以下方法获得所述预应力：

所述下翼缘钢板内至少平行并列设置有两条贯穿通孔，所述贯穿通孔的长度方向平行于所述梁体的长度方向，所述贯穿通孔的并列方向平行于所述梁体的宽度方向；

用于对所述下翼缘钢板进行预张拉的预应力筋插入所述通孔内，并在张拉后对钢板受拉状态进行保持。

进一步地，插入所述下翼缘钢板所使用的所述预应力筋取自所述上翼缘钢板。

进一步地，所述下翼缘钢板覆盖有第二混凝土层，所述第二混凝土层的厚度小于所述混凝土层的厚度。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

降低大跨重载结构中梁体的截面高度，在其受压区增加混凝土部分，并将张拉后的预应力筋进行二次利用，减小施工难度，降低钢材用量，提高预应力使用效率，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中钢板加强的示意图；

图2为钢板张拉的示意图；

图3为一种混凝土层的浇筑位置示意图；

图4为低梁高工字型钢板梁结构的示意图；

图5为箱型钢板梁体结构的示意图；

图6~图8分别为一实施例中各工艺步骤的示意图；

图中标记含义：预应力筋1、钢板2、贯穿通孔21、混凝土层3、上翼缘钢板4、下翼缘钢板5、纵向钢板6。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明如后。

本发明的实施例采用递进的方式撰写。

钢板加强方法，包括以下步骤：

步骤1：对钢板2进行预张拉，使得钢板2获得挤压力，并使钢板保持受压状态；

步骤2:在钢板2至少一个与挤压力平行的表面上浇筑混凝土层3；

步骤3：混凝土层3凝固后，移除原有使钢板保持受压状态的保持结构，并同时使得混凝土层3获得与挤压力方向相反的预应力。

如图1所示，上述钢板加强方法中，通过钢板2使混凝土层3获得预拉应力，节省了预拉应力的保持结构，从而降低了钢材的使用量，同时通过混凝土层3的设置，不仅能起到对钢板2的保护作用，更能实现预应力在钢板2与混凝土层3之间的传递，从而在相同的性能要求下，有效的降低了钢板2的厚度，从而更大程度上的节省了钢材的用量。

作为上述实施例的优选，如图2所示，对钢板2进行预张拉具体为：钢板2内至少平行并列设置有两条贯穿通孔21，用于对钢板2进行预张拉的预应力筋1插入通孔21内，并在张拉后对钢板受压状态进行保持。本优化方案中，预应力的获得可参考后张法施工工序对钢板2进行预张拉，施工工艺成熟，易于实现，通过本实施例中的钢板加强方法使得钢板2在使用的过程中（即混凝土层3浇筑完成后）脱离预应力筋1等的张拉结构，预应力筋1可在其余钢板2加强的过程中二次利用。

作为上述实施例的优选，混凝土层3覆盖于钢板2的受压面，通过此设置，可使得混凝土层3发挥混凝土良好的抗压性能。当然，在不考虑上述问题的情况下，如图3所示，将混凝土层3浇注在钢板2的侧壁上也在本发明的保护范围之内，只是侧壁相对面积较小且会使得混凝土受到拉力，效果欠佳。

低梁高工字型钢板梁结构，包括：上翼缘钢板4和下翼缘钢板5，以及用于对上翼缘钢板4和下翼缘钢板5进行连接的至少一纵向钢板6；其中，上翼缘钢板4和下翼缘钢板5均为预应力钢板，其中，至少上翼缘钢板4采用以下步骤获得预应力：

步骤1：对上翼缘钢板4进行预张拉，使得上翼缘钢板4获得挤压力，并保持上翼缘钢板4受压状态；

步骤2：在上翼缘钢板4上表面上浇筑混凝土层3；

步骤3：混凝土层3凝固后，移除原有使上翼缘钢板4保持受压状态的保持结构，并同时使得混凝土层3获得与挤压力方向相反的预应力。

在梁体使用的过程中，对梁体预先施加张拉使其在跨中产生负弯矩的力，以部分抵消梁在使用中的正弯矩。其上表面受到压力，混凝土层具有较好的抗压能力，与钢板共同使用，降低了钢材的使用量，同时有效的增加了梁体的强度。混凝土层3对梁体的表面进行包覆，还可避免钢结构的锈蚀，从而增加梁体的使用寿命和安全性。其中，当纵梁6设置一个时，如图4所示，整个梁体即为工字梁结构；设置两个时，如图5所示，梁体即为箱梁结构。

作为上述实施例的优选，上翼缘钢板4内至少平行并列设置有两条贯穿通孔21，贯穿通孔21的长度方向平行于梁体的长度方向，贯穿通孔21的并列方向平行于梁体的宽度方向；用于对上翼缘钢板4进行预张拉的预应力筋1插入贯穿通孔21内对上翼缘钢板4进行张拉，并在混凝土层3凝固前对上翼缘钢板4受压状态进行保持。

上翼缘钢板4上表面的混凝土层3浇筑完成后，将预应力筋1移除，以供二次使用。

作为上述实施例的优选，根据上翼缘钢板4和下翼缘钢板5受力特点的不同，对二者获得预应力的方式进行区分。下翼缘钢板5采用以下方法获得预应力：

下翼缘钢板5内至少平行并列设置有两条贯穿通孔21，贯穿通孔21的长度方向平行于梁体的长度方向，贯穿通孔21的并列方向平行于梁体的宽度方向；用于对下翼缘钢板5进行预张拉的预应力筋1插入通孔21内，并在张拉后对下翼缘钢板5受拉状态进行保持。

在梁体使用的过程中，因为弯矩的存在，使得梁体的下表面受到拉力，混凝土层的抗拉能力较差，因此通过预应力筋1对预应力进行保持更加符合下翼缘钢板5的受力特点。通过对上翼缘钢板4和下翼缘钢板5采用不同的预应力保持方式，使得整个低梁高工字型钢板梁结构获得更好的使用性能，从而在相同的载荷作用下，可有效降低梁体高度，并减小上翼缘钢板4和下翼缘钢板5的厚度，从而有效降低施工成本。

作为上述实施例的优选，插入下翼缘钢板5所使用的预应力筋1取自上翼缘钢板4。通过本优选方式，限制二次利用的预应力筋1的使用条件，因为一次利用和二次利用的预应力筋1存在差异，因此对其应用场合进行区分可有效保证整个建筑或桥梁施工的标准化。

作为上述实施例的优选，下翼缘钢板5覆盖有第二混凝土层，第二混凝土层的厚度小于混凝土层3的厚度。通过此方式可对下翼缘钢板5进行保护，避免其发生锈蚀，同时较小的厚度可降低整个梁体的自重，经济性更佳。

具体的，以工字型梁体为例，详细说明本发明的实施过程，包括以下步骤：

步骤1：将预应力筋1放在上翼缘钢板4的贯穿通孔21内进行张拉，如图6所示，使上翼缘钢板4产生向内的收缩变形，预应力施加完成后，上翼缘钢板会有外伸的趋势；

步骤2：如图7所示，在上翼缘钢板4上部浇筑混凝土层3，此时的混凝土为无应力状态，撤去预应力筋1，上翼缘钢板4由于形状的恢复趋势，会对其上浇筑完成的混凝土层3施加预拉应力；

步骤3：如图8所示，将步骤2中所使用过的预应力筋1放置在下翼缘钢板5的贯穿通孔21内，进行二次张拉，对下翼缘钢板5施加预压应力，此时的预应力筋1不再取出，与下翼缘钢板5共同受力；

步骤4：为保护下翼缘钢板5，防止其锈蚀，在下翼缘钢板5上浇筑少许混凝土。

上述实施例中，至少具有以下优点：

（1）通过在受压区浇筑混凝土层3，不仅能起到对上翼缘钢板4的保护作用，更能发挥混凝土良好的抗压性能；

（2）在浇筑上翼缘钢板4部分的混凝土前，通过张拉预应力筋1，使上翼缘钢板4产生收缩变形，混凝土层3浇筑完成后，上翼缘钢板4由于需要恢复变形以前的形状，会对上部混凝土施加一个预拉力，此施工步骤实现了预应力在钢板与混凝土之间的传递；

（3）混凝土层3浇筑完成后，将预应力筋1取出并放置在下翼缘钢板处张拉，实现了预应力的二次利用；

（4）在受相同荷载作用下，可降低梁高，减小下翼缘板厚，经济性好。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。