一种钢-混凝土复合销组合梁
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种钢-混凝土复合销组合梁。
背景技术
中小跨径桥梁是指单孔标准跨径在5-40m之间的桥梁，在市政工程、公路工程的桥梁建设中应用较为广泛。
传统的中小跨径桥梁一般采用混凝土梁，虽然设计及施工技术成熟，但其受拉区的混凝土容易出现开裂危害，受拉部位混凝土不仅不能起到抵抗外力的作用，反而由于较大的自重增大了结构的恒重，且施工周期较长。而钢梁具有强度高、韧性好、自重较轻且安装方便的优点，但造价偏高，且钢桥面存在疲劳和铺装难题，难以得到广泛应用。钢-混凝土组合梁则综合运用了混凝土梁与钢梁的优点，将钢筋混凝土板置于钢梁的上部，两者通过连接件进行连接，钢筋混凝土板作为钢梁的翼缘与钢梁拥有统一的中和轴，两者形成组合梁共同发挥作用。钢梁在受拉区受力，解决了混凝土易开裂的问题，混凝土板在受压区受力，解决了钢桥面的疲劳和铺装难题。因此，钢-混凝土组合梁在中小跨径桥梁中得到了较大发展。
但是常规的钢-混凝土组合梁施工时，存在以下几方面缺点：1、钢梁的现场施工存在大量的焊接工序，施工繁琐，对施工人员工艺要求高，焊接质量难以控制，工程造价较高；2、通常采用剪力钉作为剪力连接件，用于连接钢筋混凝土板与钢梁，剪力钉不仅要抵抗钢筋混凝土板与钢梁结合面之间的水平剪力及两者的相对滑移，还要抵抗钢梁与钢筋混凝土板的掀起作用，容易产生疲劳破坏，且随着剪力钉数量的增加，施工成本及难度也相应增加，易使得钢梁上翼缘产生焊接变形及残余应力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种受力性能良好，可以免除传统剪力钉连接件，施工快速简便，有利于减少工程成本的钢-混凝土复合销组合梁。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种钢-混凝土复合销组合梁，包括至少一片预制T形组合梁，所述预制T形组合梁包括T形混凝土梁和T形型钢，所述T形型钢的翼缘板设于T形混凝土梁的腹板下部，T形型钢的腹板上沿纵向间隔设置有多个销心并插入T形混凝土梁的腹板中心位置。
作为上述技术方案的进一步改进：所述销心包括水平的销基础，所述销基础的两侧设有弧形的销脚，所述销脚上部设有弧形的销口，两所述销脚的圆心位于两销脚之间，两所述销口的圆心位于两销脚的外侧，且销口的半径小于销脚的半径。
作为上述技术方案的进一步改进：所述销脚呈C字形，两所述销口呈倒置的八字形布置。
作为上述技术方案的进一步改进：所述T形型钢由H型钢对半切割而成。
作为上述技术方案的进一步改进：所述T形混凝土梁的腹板内设有第一横向钢筋、第二横向钢筋、第一纵向钢筋、第二纵向钢筋以及约束钢筋，所述第一横向钢筋贯穿所述销心，所述第二横向钢筋位于T形型钢的腹板上方，所述第一纵向钢筋分设于T形型钢的腹板两侧，所述第二纵向钢筋分设于T形混凝土梁的腹板顶部并与第一纵向钢筋对齐，所述约束钢筋下端绕设于第一纵向钢筋上，约束钢筋上端绕设于同侧的第二纵向钢筋上。
作为上述技术方案的进一步改进：所述T形混凝土梁的翼缘板上部还设有现浇混凝土桥面层。
作为上述技术方案的进一步改进：所述现浇混凝土桥面层中设有第三纵向钢筋，所述第三纵向钢筋上部设有横向抗剪钢筋，所述横向抗剪钢筋的两端向下弯折并与同侧的所述约束钢筋固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进：T形混凝土梁为T形超高性能混凝土梁。
作为上述技术方案的进一步改进：所述预制T形组合梁沿横向设有多片，相邻两片的T形混凝土梁的翼缘板之间通过纵向湿接缝连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的钢-混凝土复合销组合梁，T形型钢的翼缘板设于T形混凝土梁的腹板下部，T形型钢的腹板上间隔设置有多个销心并插入T形混凝土梁的腹板中心位置，利用T形型钢的腹板和T形混凝土梁的腹板共同组成钢销+混凝土销的复合销钉结构，一方面由于复合销钉代替了传统钢-混凝土组合梁使用的剪力钉连接件，避免了大量栓钉的焊接，施工更快捷，同时疲劳性能显著优于焊接的栓钉，质量更可靠；另一方面除发挥了传统组合梁利用钢梁抗拉、混凝土抗压的优势外，利用钢梁腹板和混凝土梁腹板共同抗剪，提高了抗剪能力，提高了材料利用率，节约了钢材用量，可以降低工程造价。此外由于T形型钢的腹板填充了混凝土，T形型钢的翼缘板及腹板都受到混凝土腹板的约束作用，组合梁钢结构失稳的问题得到了大幅改善。
附图说明
图1是本发明钢-混凝土复合销组合梁的结构示意图。
图2是本发明中的单片T形组合梁的结构示意图。
图3是本发明中的单片T形组合梁内部的结构示意图。
图4是本发明中的T形型钢的加工过程示意图。
图5是本发明中的销心的切割路线示意图。
图6是本发明中的T形型钢的侧视结构示意图。
图中各标号表示：1、预制T形组合梁；2、T形混凝土梁；21、第一横向钢筋；22、第二横向钢筋；23、第一纵向钢筋；24、第二纵向钢筋；25、约束钢筋；26、混凝土销；27、横向分布钢筋；28、第四纵向钢筋；3、T形型钢；31、销心；311、销基础；312、销脚；313、销口；32、钢销；4、现浇混凝土桥面层；41、第三纵向钢筋；42、横向抗剪钢筋；5、纵向湿接缝；6、H型钢；61、切割线；62、切割浪费部分。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1至图6示出了本发明钢-混凝土复合销组合梁的一种实施例，本实施例的钢-混凝土复合销组合梁，包括预制T形组合梁1，预制T形组合梁1包括T形混凝土梁2和T形型钢3，T形型钢3的翼缘板设于T形混凝土梁2的腹板下部，T形型钢3的腹板上沿纵向间隔设置有多个销心31并插入T形混凝土梁2的腹板中心位置。其中，纵向即为桥梁的长度方向，相应的横向则为桥梁的宽度方向。
该钢-混凝土复合销组合梁，T形型钢3的翼缘板设于T形混凝土梁2的腹板下部，T形型钢3的腹板上沿纵向间隔设置有多个销心31并插入T形混凝土梁2的腹板中心位置，从而利用T形型钢3的腹板和T形混凝土梁2的腹板共同组成钢销32+混凝土销26的复合销钉结构，一方面由于复合销钉代替了传统钢-混凝土组合梁使用的剪力钉连接件，避免了大量栓钉的焊接，施工更快捷，同时疲劳性能显著优于焊接的栓钉，质量更可靠；另一方面除发挥了传统组合梁利用钢梁抗拉、混凝土抗压的优势外，利用钢梁腹板和混凝土梁腹板共同抗剪，提高了抗剪能力，提高了材料利用率，节约了钢材用量，可以降低工程造价。此外由于T形型钢3的腹板填充了混凝土，T形型钢3的翼缘板及腹板都受到T形混凝土梁2腹板的约束作用，组合梁钢结构失稳的问题得到了大幅改善。
进一步地，本实施例中，销心31包括水平的销基础311，销基础311的两侧设有弧形的销脚312，销脚312上部设有弧形的销口313，两销脚312的圆心位于两销脚312之间(或者说销脚312的圆心位于两销脚312的内侧)，两销口313的圆心位于两销脚312的外侧，且销口313的半径小于销脚312的半径。该结构的销心31在浇筑混凝土之后，可使得T形混凝土梁2的腹板和T形型钢3的腹板之间形成可靠的连接，能够有效抵抗混凝土梁与钢梁之间的水平剪力、两者之间的相对滑移以及钢梁与混凝土梁的掀起作用，钢梁翼缘板及腹板都会受到混凝土梁腹板的有效约束。
更进一步地，本实施例中，销脚312呈C字形，两销口313呈倒置的八字形布置，在保证销心31良好的综合性能的基础上，方便由H型钢6对半切割加工得到两片对称的T字形型钢3。
作为优选的技术方案，本实施例中，T形型钢3由H型钢6对半切割而成，加工过程简单，无需焊接，H型钢6成本较焊接钢材大幅降低，无焊接残余应力和疲劳问题，质量更可控，施工更快捷。
进一步地，本实施例中，T形混凝土梁2的腹板内设有第一横向钢筋21、第二横向钢筋22、第一纵向钢筋23、第二纵向钢筋24以及约束钢筋25，第一横向钢筋21贯穿销心31，第二横向钢筋22位于T形型钢3的腹板上方，第一纵向钢筋23分设于T形型钢3的腹板两侧，第二纵向钢筋24分设于T形混凝土梁2的腹板顶部并与第一纵向钢筋23对齐，约束钢筋25下端绕设于第一纵向钢筋23上，约束钢筋25上端绕设于同侧的第二纵向钢筋24上。T形混凝土梁2腹板内的该种钢筋布置方式，在浇筑混凝土后，可将钢梁与混凝土梁可靠地连接成整体，提高结构性能，能够有效抵抗混凝土梁与钢梁之间的水平剪力、两者之间的相对滑移以及钢梁与混凝土梁的掀起作用，钢梁翼缘板及腹板都会受到混凝土梁腹板的有效约束。
作为优选的技术方案，本实施例中，T形混凝土梁2的翼缘板上部还设有现浇混凝土桥面层4。当然在其他实施例中，为了简化工序，也可取消现浇混凝土桥面层4，仅采用预制T形组合梁1。
进一步地，本实施例中，现浇混凝土桥面层4中设有第三纵向钢筋41，第三纵向钢筋41上部设有横向抗剪钢筋42，横向抗剪钢筋42的两端向下弯折并与同侧的约束钢筋25固定连接，从而可以将现浇混凝土桥面层4与预制T形组合梁1可靠地连接成整体。
作为优选的技术方案，本实施例中，T形混凝土梁2为T形超高性能混凝土(UHPC)梁，有利于进一步减轻自重，提高结构性能。当然在其他实施例中，也可根据需要采用常规混凝土梁。
作为优选的技术方案，本实施例中，预制T形组合梁1沿横向设有三片，相邻两片的T形混凝土梁2的翼缘板之间通过纵向湿接缝5连接。
本发明钢-混凝土复合销组合梁的施工方法如下：
1)采购H型钢6标准件后，运输至加工厂，按照切割线61切割H型钢6标准件成对称的两片T形型钢3；该过程中仅产生少量的切割浪费部分62；
2)将T形型钢3倒置放置于预制场台座上，绑扎各钢筋并安装模板，浇筑混凝土形成预制T形组合梁1；
3)养护完成后将预制T形组合梁1运输至桥位，吊装搁置至临时支座上，通过纵向湿接缝5将三片预制T形组合梁1在横向湿接成整体，形成简支梁；
4)在T形型钢3的上翼缘板上整体现浇混凝土形成现浇混凝土桥面层4；
5)浇筑墩顶横梁混凝土，落梁至永久支座上，完成连续体系转换。
其中，选用H型钢6的型号为HN800*300，宽30cm，翼缘厚2.6cm，腹板厚1.4cm，腹板与翼缘交界处的回转半径2.8cm，腹板高80cm；按照切割线61对H型钢6进行回旋状连续切割，一次成型得到完全对称的两片T形型钢3，切割H型钢6后切割浪费部分62。T形型钢3宽30cm，翼缘厚2.6cm，腹板厚1.4cm，腹板与翼缘交界处的回转半径2.8cm，腹板高40cm。T形混凝土梁2上翼缘板宽230cm，上翼缘板4厚12cm，腹板3宽30cm，梁高1m，现浇混凝土桥面层厚8cm。桥梁主梁由三片预制T形组合梁通过纵向湿接缝5连接成整体，纵向湿接缝5宽40cm。
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。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
