一种钢梁混凝土板装配化连接装置及其施工方法

本发明涉及装配式组合梁桥，尤其涉及一种钢梁混凝土板装配化连接装置及其施工方法。

背景技术：

1、钢-混凝土组合梁桥是将钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形式。该结构形式能够充分发挥钢和混凝土两种材料的性能，并且施工简便快捷，结构性能可靠，因而成为桥梁结构的发展趋势。由于人力成本迅速提高和快速、绿色、环保施工要求日益迫切，相对于传统现浇组合梁，新型装配式组合梁优势更加突出，是桥梁工程的重要发展方向。

2、但由于普通混凝土的抗拉强度较低，混凝土桥面一般较厚且抗裂性能较差。因此，该类型桥梁跨越能力、耐久性和施工效率都受到一定程度的影响。超高性能混凝土(uhpc)作为一种新型的水泥基复合材料，由于其在抗压强度、抗拉强度、延性和耐久性等方面的优异力学性能，近年来被越来越多地应用于钢-混凝土组合梁桥中。

3、然而，钢-uhpc组合梁桥通常桥面板使用uhpc材料，uhpc材料价格远高于普通混凝土。主梁采用焊接钢结构，而焊接钢结构工艺复杂，焊接工作量大，导致钢-uhpc组合梁桥成本较高。再者，uhpc桥面板全部处于受压区，钢梁大部分腹板处于低拉应力区，未能充分发挥uhpc和钢材优异的力学性能。同时，uhpc养护的条件也较为苛刻，自收缩较大，因此钢-uhpc组合结构更加适宜工厂预制，现场装配化施工。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种钢梁混凝土板装配化连接装置及其施工方法，通过钢结构连接件连接混凝土t型梁和钢梁。将uhpc和热轧型钢通过设计合理的几何形状并连接起来，可以形成一种具有优异经济效益和力学性能的装配式t型钢-超高性能混凝土组合梁桥。更加简洁的预制构件设计和更少现场作业，可大幅简化施工工艺，提升桥梁建造效率。同时，钢梁采用无焊接的热轧型钢，构件在工厂规格化生产并且其质量高，生产速度快且成本较低，疲劳性能也更加优异。并且取消传统钢-uhpc组合梁桥工字钢的上翼缘，减少了用钢量，进一步改善了其经济性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种钢梁混凝土板装配化连接装置，包括混凝土t型梁，混凝土t型梁通过栓钉连接组件与钢结构连接件的顶端连接，钢结构连接件的底端通过垫板栓钉组件与型钢连接；栓钉连接组件包括栓钉和u型槽，u型槽设置于钢结构连接件的顶端，u型槽通过栓钉与混凝土t型梁的底端连接；垫板栓钉组件包括垫板和螺栓，钢结构连接件底端与型钢的连接处两侧分别设置有垫板，连接处两侧的垫板通过螺栓锁紧连接。

3、优选的，混凝土t型梁的内部设置有纵横钢筋网，纵横向钢筋网为混凝土t型梁的受力钢筋。

4、优选的，混凝土t型梁上翼缘为华夫桥面板，华夫桥面板上表面呈水平分布，华夫桥面板的下表面均匀设置有横肋和纵肋。

5、优选的，横肋和纵肋呈正交分布，横肋和纵肋的设置高度一致。

6、优选的，混凝土t型梁腹板下部设置在u型槽内，若干栓钉均匀焊接在u型槽两侧的槽壁上，u型槽通过栓钉与混凝土t型梁腹板下部连接。

7、优选的，垫板上设置有垫板孔，钢结构连接件的下部预留连接通孔，型钢的上部预留型钢通孔。

8、优选的，螺栓设置有上下两排，上排的螺栓依次贯穿垫板孔、连接通孔、垫板孔与螺母锁紧连接，下排的螺栓依次贯穿垫板孔、型钢通孔、垫板孔与螺母锁紧连接。

9、优选的，混凝土t型梁的混凝土采用超高性能混凝土。

10、优选的，型钢采用规格化的倒t型或l型热轧型钢。

11、本发明还提供了一种钢梁混凝土板装配化连接装置的施工方法，包括以下步骤：

12、步骤一，根据规范要求在工厂预制型钢节段，同时在型钢腹板上部开出与螺栓相匹配的型钢通孔；

13、步骤二，制作钢结构连接件，钢结构连接件上端u型槽内焊接栓钉，钢结构连接件下部钢板上开出与型钢腹板相同直径的连接通孔；

14、步骤三，立模浇筑超高性能混凝土t型梁节段，混凝土t型梁内部布置有纵横向钢筋网，混凝土t型梁上翼缘华夫桥面板中，纵横向钢筋网末端均延伸至华夫桥面板外部，混凝土t型梁下部通过栓钉作为剪力连接件将混凝土t型梁和钢结构连接件连接起来，混凝土t型梁、钢结构连接件两者共同预制；

15、步骤四，达到设计强度后，将钢结构连接件下部与两块垫板连接起来，然后使用螺栓和螺母将其固定；

16、步骤五，上部结构安装好后，将型钢插入两块垫板之间，使用螺栓和螺母将其固定，形成组合梁桥主梁节段。

17、本发明具有以下有益效果：

18、1、本发明提出的钢梁混凝土装配化连接装置及其施工方法，能实现装配化施工，工厂规模化预制组合梁节段，无需现场大量钢筋连接和支模浇筑，大大提高施工的效率；

19、2、本发明提出的钢梁混凝土装配化连接装置及其施工方法，混凝土和钢梁能够实现现场装配，方便运输的同时提高了施工效率，采用可拆卸式结构，也有利于后期桥面的维修与更换。

20、3、本发明提出的钢梁混凝土装配化连接装置及其施工方法，通过垫板螺栓与型钢连接的这种形式，可以减少焊接工作量，避免出现焊缝缺陷多残余应力高、质量难以控制的问题，故而影响主梁的安全性及抗疲劳性能。

21、4、本发明提出的钢梁混凝土装配化连接装置及其施工方法，下部结构采用工厂规格化生产的型钢，能够降低焊接工作量，同时型钢生产速度快、质量高、造价低，适用于装配式桥梁工程规模化施工，并取消传统工字钢的上翼缘，采用t型钢，减少了用钢量，进一步改善了其经济性。

22、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：包括混凝土t型梁，混凝土t型梁通过栓钉连接组件与钢结构连接件的顶端连接，钢结构连接件的底端通过垫板栓钉组件与型钢连接；栓钉连接组件包括栓钉和u型槽，u型槽设置于钢结构连接件的顶端，u型槽通过栓钉与混凝土t型梁的底端连接；垫板栓钉组件包括垫板和螺栓，钢结构连接件底端与型钢的连接处两侧分别设置有垫板，连接处两侧的垫板通过螺栓锁紧连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：混凝土t型梁的内部设置有纵横钢筋网，纵横向钢筋网为混凝土t型梁的受力钢筋。

3.根据权利要求1所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：混凝土t型梁上翼缘为华夫桥面板，华夫桥面板上表面呈水平分布，华夫桥面板的下表面均匀设置有横肋和纵肋。

4.根据权利要求3所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：横肋和纵肋呈正交分布，横肋和纵肋的设置高度一致。

5.根据权利要求1所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：混凝土t型梁腹板下部设置在u型槽内，若干栓钉均匀焊接在u型槽两侧的槽壁上，u型槽通过栓钉与混凝土t型梁腹板下部连接。

6.根据权利要求1所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：垫板上设置有垫板孔，钢结构连接件的下部预留连接通孔，型钢的上部预留型钢通孔。

7.根据权利要求6所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：螺栓设置有上下两排，上排的螺栓依次贯穿垫板孔、连接通孔、垫板孔与螺母锁紧连接，下排的螺栓依次贯穿垫板孔、型钢通孔、垫板孔与螺母锁紧连接。

8.根据权利要求1所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：混凝土t型梁的混凝土采用超高性能混凝土。

9.根据权利要求1所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置，其特征在于：型钢采用规格化的倒t型或l型热轧型钢。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种钢梁混凝土板装配化连接装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种钢梁混凝土板装配化连接装置及其施工方法，属于装配式组合梁桥领域，其中连接装置包括混凝土T型梁，混凝土T型梁通过栓钉连接组件与钢结构连接件的顶端连接，钢结构连接件的底端通过垫板栓钉组件与型钢连接；栓钉连接组件包括栓钉和U型槽，U型槽设置于钢结构连接件的顶端，U型槽通过栓钉与混凝土T型梁的底端连接；垫板栓钉组件包括垫板和螺栓，钢结构连接件底端与型钢的连接处两侧分别设置有垫板，连接处两侧的垫板通过螺栓锁紧连接。本发明采用上述装置及其施工方法，采用可拆卸结构，能够实现现场装配，方便运输的同时能够提高施工效率，钢梁混凝土板装配化连接装置具有自重轻、焊接少、构造简单的优点。技术研发人员：邹杨,周建庭,狄谨,周志祥,郭彤,刘乐,杨俊,张中亚,秦凤江,王秀满,杜疆受保护的技术使用者：重庆交通大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27