一种螺栓连接波纹腹板组合梁

本发明涉及一种建筑型材技术领域，尤其涉及一种螺栓连接波纹腹板组合梁。

背景技术：

传统预应力混凝土箱梁具有抗弯和抗扭刚度大，但是当其跨度增大，混凝土箱梁自重产生的荷载效应比较大，同时腹板与顶底板连接成一个整体，顶底板的温差及腹板的干燥收缩、徐变等引起的应力集中问题比较突出，造成梁根部处腹板开裂，严重影响结构的承载力和耐久性。此外，在长期动荷载下混凝土箱梁内预应力会出现损失，导致混凝土开裂，跨中挠度也会持续增加。

为减轻传统混凝土桥梁段的重量并增加其跨度，出现了以平钢腹板代替混凝土腹板的组合桥梁结构，采用了体外索施加纵向预应力。钢腹板抗剪性能好、重量轻，采用焊接抗剪钉的方式与混凝土顶底板连接，施工方式简单。但是顶、底板混凝土的徐变收缩产生的变形受到钢腹板的约束，钢腹板与混凝土顶底板之间发生应力重分布，引起较大的纵向预应力损失，同时钢腹板额外受压，需在钢腹板上设置加劲肋或增大板厚以防失稳破坏，焊接加劲肋不仅增加了用钢量，且焊缝质量不易保证，长期使用过程中容易产生裂缝。

对于平腹板平面外刚度不足的问题，工程上开始采用波形钢腹板组合梁桥，用波形钢板代替平钢腹板，与混凝土顶底板形成组合梁体系结构。由于波形钢板的波折效应，对顶、底板的徐变和收缩变形等约束作用较小，而且波纹钢腹板相比平钢腹板具有很高的平面外刚度和抗剪稳定承载力，无需额外焊接加劲肋，且设计厚度可以更薄，不仅节约钢材还可以减轻结构自重。

近些年出现波纹钢腹板组合梁，不可避免存在焊接困难，焊接质量难以保证，疲劳问题凸出等情况。为此，需要开发一种组合形式简单且受力合理的梁，既能节省用钢量，又能获得更高的平面外刚度与稳定承载能力，同时还能简化连接处理工序、避免疲劳问题，提高安装施工效率。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出螺栓连接波纹腹板组合梁，具体技术方案为：

一种螺栓连接波纹腹板组合梁，包括上翼缘、下翼缘和两个波纹腹板，所述波纹腹板上下边缘的水平段处均开设有连接孔，所述上翼缘、下翼缘均为t型钢，所述t型钢的腹板上开设有与波纹腹板开孔位置相对应的连接孔，两个所述波纹腹板呈中心平面对称设置，其上下边缘分别通过固定件把所述上翼缘、下翼缘夹持连接成整体。

进一步地，所述固定件为普通螺栓、高强度螺栓、盲孔螺栓或铆钉中的一种。

进一步地，所述波纹腹板的波形为梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线、圆角正弦半波曲线、矩形周期曲线中的一种或几种的组合。

进一步地，所述上翼缘和下翼缘可采用轧制t型钢、焊接制成的t型钢或由轧制h型钢、工字钢切割而成的t型钢。

进一步地，所述波纹腹板采用的加工生产技术为冷弯、辊压或冲压中的一种。

本发明的有益效果：

(1)采用双腹板形式，不仅具有一定抗扭刚度，并且利用螺栓连接，拼装简便。

(2)上、下翼缘采用t型钢，其型钢选用范围广，焊接制成的t型钢截面几何尺寸调整范围广，可根据实际工程需要改变其几何尺寸。

(3)波纹腹板相较平腹板有更高的平面外刚度和抗屈曲强度，可以充分利用材料强度，在保证抗剪承载力的基础上可以将腹板厚度做到更薄，有效节省钢材减轻自重，节约成本。

(4)波纹腹板无需焊接加劲肋，简化了加工流程且避免了产生焊接残余应力。

(5)采用的波纹腹板几何尺寸调整范围广，使用局限性小；实际工程应用，可根据构件受力状况调整波纹腹板形状和几何尺寸。

附图说明

图1为本发明螺栓连接波纹腹板组合梁的整体结构图。

图2为本发明螺栓连接波纹腹板组合梁的正视图。

图3为本发明螺栓连接波纹腹板组合梁的组成部件拆解图。

图4为本发明螺栓连接波纹腹板组合梁的侧视图。

图5为本发明螺栓连接波纹腹板组合梁连接处的横截面视图。

图6为本发明螺栓连接波纹腹板组合梁连接处的水平截面视图。

图7为本发明采用单波纹腹板时连接处的水平截面视图。

图8为梯形波纹腹板的波形曲线示意图。

图9为圆弧角梯形波纹腹板的波形曲线示意图。

图10为圆角正弦半波波纹腹板的波形曲线示意图。

图11为矩形波纹腹板的波形曲线示意图。

图中：1上翼缘，2下翼缘，3波纹腹板，4螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述：

如图1-5所示，一种螺栓连接波纹腹板组合梁，包括上翼缘1、下翼缘2和两个波纹腹板3，所述波纹腹板3上下边缘的水平段处均开设有连接孔，所述上翼缘1、下翼缘2均为t型钢，所述t型钢的腹板上开设有与波纹腹板3开孔位置相对应的连接孔，两个所述波纹腹板3呈中心平面对称设置，其上下边缘分别通过固定件把所述上翼缘1、下翼缘2夹持连接成整体。

其中，所述固定件可以为但不限于螺栓4或铆钉，其中螺栓4可以是普通螺栓、高强度螺栓、盲孔螺栓；所述波纹腹板3的水平段长度应不小于螺栓4公称直径的4倍。

如图6-7所示，波纹腹板3的水平段都是用来与t型钢贴合栓接；所述组合梁的波纹腹板3为双腹板形式，也可根据实际应用，调整为单腹板形式。如图8-11所示，所述波纹腹板3的波形可以为梯形波纹曲线(图8)、圆弧角梯形波纹曲线(图9)、圆角正弦半波曲线(图10)、矩形周期曲线(图11)中的一种或几种的组合其中圆弧角可有效减少应力集中现象，实现折角处应力的均匀过渡。波纹腹板3的波形形式、波高、水平段与非水平段长度尺寸、腹板高度厚度等参数可根据实际需求作出调整。

本实施例中，所述上翼缘1和下翼缘2可采用轧制t型钢、焊接制成的t型钢或由轧制h型钢、工字钢切割而成的t型钢。

本实施例中，所述波纹腹板3采用冷弯、辊压或冲压的加工技术生产。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种螺栓连接波纹腹板组合梁，其特征在于：包括上翼缘、下翼缘和两个波纹腹板，所述波纹腹板上下边缘的水平段处均开设有连接孔，所述上翼缘、下翼缘均为t型钢，所述t型钢的腹板上开设有与波纹腹板开孔位置相对应的连接孔，两个所述波纹腹板呈中心平面对称设置，其上下边缘分别通过固定件把所述上翼缘、下翼缘夹持连接成整体。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓连接波纹腹板组合梁，其特征在于：所述固定件为普通螺栓、高强度螺栓、盲孔螺栓或铆钉中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种螺栓连接波纹腹板组合梁，其特征在于：所述波纹腹板的波形为梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线、圆角正弦半波曲线、矩形周期曲线中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种螺栓连接波纹腹板组合梁，其特征在于：所述上翼缘和下翼缘可采用轧制t型钢、焊接制成的t型钢或由轧制h型钢、工字钢切割而成的t型钢。

5.根据权利要求1所述的一种螺栓连接波纹腹板组合梁，其特征在于：所述波纹腹板采用的加工生产技术为冷弯、辊压或冲压中的一种。

技术总结
一种螺栓连接波纹腹板组合梁，包括上翼缘、下翼缘和两个波纹腹板，所述波纹腹板上下边缘的水平段处均开设有连接孔，所述上翼缘、下翼缘均为T型钢，所述T型钢的腹板上开设有与波纹腹板开孔位置相对应的连接孔，两个所述波纹腹板呈中心平面对称设置，其上下边缘分别通过固定件把所述上翼缘、下翼缘夹持连接成整体。本发明的波纹腹板相较平腹板有更高的平面外刚度和抗屈曲强度，可以充分利用材料强度，在保证抗剪承载力的基础上可以将腹板厚度做到更薄，有效节省钢材减轻自重，节约成本。

技术研发人员：袁焕鑫;杜新喜;王奥迪;吴杨威
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2021.01.11
技术公布日：2021.05.28