一种装配式钢-混凝土组合梁及施工工艺

本发明涉及土木工程，具体涉及一种装配式钢-混凝土组合梁及施工工艺。

背景技术：

1、钢筋混凝土桥梁在我国的应用和技术已经相当成熟，其缺点是自重大对于桥梁的耐久性和抗震性能提升不利，并且传统的钢筋混凝土桥梁的施工时间长，流程复杂，耗资多，如何减少桥梁自重以及如何提高施工效率一直是行业内的研究热点。

2、vft梁最早是由欧洲德国提出并进行使用的。vft梁梁体轻便，能够在工厂提前预制，可以节省一部分施工时间。通常vft梁在工厂预制时，混凝土桥面板并不会全部浇筑完成，而是只完成一半左右，如图1所示，剩余的混凝土板是在梁架设完成后再次浇筑完成，对于在严寒、高速公路改扩建、市政桥梁施工窗口期非常短的应用场景中采用vft梁无法施工，常见的vft梁中的钢板梁和钢管梁，其横截面采用等截面形式，限制了其在中等跨径桥梁中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种装配式钢-混凝土组合梁及施工工艺，本发明提出的mvft梁(恩夫特组合梁)是在现有vft梁基础上的改进，能够克服现有的vft梁在中等跨径桥梁中应用受限，在严寒、高速公路改扩建、市政桥梁施工窗口期非常短的应用场景中无法应用的问题，本发明的mvft组合梁桥的制作过程较为简单，且自重较轻，且采用梳齿结构以及变截面设计使得mvft组合梁桥疲劳性能更优，更适合上述应用场景。

2、本发明提供了一种装配式钢-混凝土组合梁，包括多个装配构成桥梁的桥梁单元，各桥梁单元均包括钢梁和混凝土面板，所述钢梁包括第一钢板、第二钢板和横钢梁，所述第一钢板和第二钢板竖向平行设置，且第一钢板和第二钢板之间通过横钢梁固定连接；

3、所述混凝土面板固定于第一钢板和第二钢板的顶部，所述第一钢板和第二钢板顶部设有梳齿结构且位于混凝土面板内部。

4、较佳地，所述混凝土面板与第一钢板和第二钢板是通过在模具中灌浇混凝土后凝固为一体。

5、较佳地，所述横钢梁包括设置在第一钢板和第二钢板底部的第一横钢梁和设置于所述第一钢板和第二钢板中部的第二横钢梁，所述第一横钢梁包括能延伸至第一钢板和第二钢板外部的翼缘。

6、较佳地，第所述第一横钢梁和第二横钢梁之间填充混凝土，配置于桥梁支座的上方；

7、所述第一横钢梁和第二横钢梁之间为空腔，配置于相邻桥梁支座之间。

8、较佳地，所述梳齿结构沿第一钢板和第二钢板的长度方向设置，所述梳齿结构包括均匀间隔设置的凹进部和突出部，所述凹进部为向内凹进的优弧结构，所述突出部包括向外突出的圆弧结构，所述凹进部和突出部均位于所述混凝土面板内。

9、较佳地，所述混凝土面板的底部包括分布于所述第一钢板与混凝土面板一悬臂端之间以及第二钢板与混凝土面板另一悬臂端之间的变截面段，所述变截面段包括平面段和斜面段，所述平面段位于靠近混凝土面板悬臂端的一侧，且斜面段自平面段向第一钢板高度递增；以及所述斜面段自平面段向第二钢板高度递增。

10、较佳地，斜面段的坡度为10-30度。

11、较佳地，所述第一钢板、第二钢板和横钢梁构成的钢梁位于所述混凝土面板的中部。

12、较佳地，混凝土面板内部包括纵横交错构成网状结构的钢筋。

13、本发明的目的之二是提供上述装配式钢-混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：

14、s101、根据桥梁等级及受力需要，计算好混凝土面板截面尺寸；

15、s102、预制权利要求1的桥梁单元，其中混凝土面板整体预制；

16、s103、现场装配，装配桥梁单元时，在支点位置，钢梁内部填充混凝土，相邻支座之间的钢梁内部采用空心结构，装配后相邻两个桥梁单元的混凝土面板的对接缝通过现浇混凝土连接为一体。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明的mvft组合梁桥是由vft梁优化而来，mvft梁的钢梁部分和混凝土桥面板部分全部在工厂预制，不用二次浇筑混凝土板，极大缩短施工周期。mvft组合梁桥的制作过程较为简单，且自重较轻，结构受力更加合理，施工时，仅需要将预制好的梁体进行拼装即可，可以实现快速施工；

19、mvft组合梁桥由于跨中采用空心结构，在vft梁基础上增大了跨径的适用性；mvft组合梁桥的混凝土桥面板与钢主梁的连接部位因采用梳齿结构以及变截面设计使得mvft组合梁桥疲劳性能更优；

20、相较于工字钢-混凝土组合梁更具工程经济性。在老旧桥改造中具有广阔的应用前景，本发明整体预制的特点使得现场作业量非常小。

技术特征：

1.一种装配式钢-混凝土组合梁，包括多个装配构成桥梁的桥梁单元，各桥梁单元均包括钢梁(1)和混凝土面板(2)，其特征在于，所述钢梁(1)包括第一钢板(11)、第二钢板(12)和横钢梁(13)，所述第一钢板(11)和第二钢板(12)竖向平行设置，且第一钢板(11)和第二钢板(12)之间通过横钢梁(13)固定连接；

2.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述横钢梁(13)包括设置在第一钢板(11)和第二钢板(12)底部的第一横钢梁(131)和设置于所述第一钢板(11)和第二钢板(12)中部的第二横钢梁(132)，所述第一横钢梁(131)包括能延伸至第一钢板(11)和第二钢板(12)外部的翼缘(133)。

3.如权利要求2所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述第一横钢梁(131)和第二横钢梁(132)之间填充混凝土，配置于桥梁支座的上方；

4.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述梳齿结构(3)沿第一钢板(11)和第二钢板(12)的长度方向设置，所述梳齿结构(3)包括均匀间隔设置的凹进部(31)和突出部(32)，所述凹进部(31)为向内凹进的优弧结构，所述突出部(32)包括向外突出的圆弧结构，所述凹进部(31)和突出部(32)均位于所述混凝土面板(2)内。

5.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述混凝土面板(2)的底部包括分布于所述第一钢板(11)与混凝土面板(2)一悬臂端之间以及第二钢板(12)与混凝土面板(2)另一悬臂端之间的变截面段，所述变截面段包括平面段(5)和斜面段(6)，所述平面段(5)位于靠近混凝土面板(2)悬臂端的一侧，且斜面段(6)自平面段(5)向第一钢板(11)高度递增；以及所述斜面段(6)自平面段(5)向第二钢板(12)高度递增。

6.如权利要求5所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述斜面段(6)的坡度为10-30度。

7.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述第一钢板(11)、第二钢板(12)和横钢梁(13)构成的钢梁位于所述混凝土面板(2)的中部。

8.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述混凝土面板(2)内部包括纵横交错构成网状结构的钢筋。

9.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述混凝土面板(2)与第一钢板(11)和第二钢板(12)是通过在模具中灌浇混凝土后凝固为一体。

10.如权利要求1所述的装配式钢-混凝土组合梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种装配式钢‑混凝土组合梁及施工工艺，属于土木工程技术领域。该装配式钢‑混凝土组合梁包括多个装配构成桥梁的桥梁单元，各桥梁单元均包括钢梁和混凝土面板，钢梁包括第一钢板、第二钢板和横钢梁，所述第一钢板和第二钢板竖向平行设置，且第一钢板和第二钢板之间通过横钢梁固定连接；混凝土面板固定于第一钢板和第二钢板的顶部，第一钢板和第二钢板顶部设有梳齿结构且位于混凝土面板内部。本发明的装配式钢‑混凝土组合梁MVFT梁的钢梁部分和混凝土桥面板部分全部在工厂预制，不用二次浇筑混凝土板，极大缩短施工周期。MVFT组合梁桥的制作过程较为简单，且自重较轻，且采用梳齿结构以及变截面设计使得MVFT组合梁桥疲劳性能更优。

技术研发人员：熊治华,潘振华,牟栩麟,狄荻,朱厚达
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14