專利名稱：局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土具有就地取材、施工簡便、可模性強(qiáng)、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，迄 今在世界范圍內(nèi)已廣泛應(yīng)用于建筑和橋梁結(jié)構(gòu)。但因混凝土的抗拉強(qiáng)度極低， 普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常為帶裂縫工作。裂縫的存在明顯降低了結(jié)構(gòu)的剛度 和耐久性，極大地限制了其實(shí)用范圍，因此提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力 成為世界范圍內(nèi)工程師們追求的一個(gè)目標(biāo)，為此人們開發(fā)并實(shí)踐了預(yù)應(yīng)力混 凝土結(jié)構(gòu)，較好地解決了大跨徑混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂問題，但對復(fù)雜狀況下局 部區(qū)域混凝土的受拉問題(如混凝土無鉸拱拱腳區(qū)段頂部和連續(xù)梁中間支座 區(qū)段頂部通常拉應(yīng)力較大，但經(jīng)過較短區(qū)段即變化為壓應(yīng)力)至今沒有很好 的解決方法，以致因局部控制區(qū)域的抗裂需要而增大了整個(gè)構(gòu)件的截面尺寸， 造成對大部分梁段而言的浪費(fèi)，否則會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，影響結(jié)構(gòu)的安全性 和耐久性。因此需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以便有針對性地提高鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的抗裂性能和延性抗震能力，并在開裂后能夠有效限制裂縫的 發(fā)展速度，顯著減小裂縫寬度，增加結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力，提高結(jié)構(gòu)的安全性和 耐久性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié) 構(gòu)，能夠明顯提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂彎矩，增大結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力和延性 抗震能力，能夠抑制裂縫.的發(fā)展速度，顯著減小裂縫寬度，有效提高鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，同時(shí)，在抗裂或裂縫寬度限定條件下，可以有 效減小結(jié)構(gòu)尺寸，減小結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約成本。本發(fā)明的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)本體，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體承受拉應(yīng)力區(qū)段的表面澆注為一體設(shè)置鋼板增強(qiáng)層。進(jìn)一步，所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體為鋼筋混凝土拱肋，所述鋼板增強(qiáng)層設(shè)置于承受拉應(yīng)力的鋼筋混凝土拱肋拱腳區(qū)段的上表面；所述鋼板增強(qiáng)層下 端與拱座固定連接，上端延伸至鋼筋混凝土拱肋上表面受壓區(qū)段；進(jìn)一步，所述鋼板增強(qiáng)層下端與拱座通過鋼箱固定連接；所述鋼箱包圍 在鋼筋混凝土拱肋根部周圍并與鋼筋混凝土拱肋澆注為一體；鋼箱上端與鋼 板增強(qiáng)層制成一體，鋼箱伸入拱座內(nèi)并與拱座澆注為一體；進(jìn)一步，所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體為連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，所述鋼板增強(qiáng)層設(shè)置 于承受拉應(yīng)力的中間支座處連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的上表面，所述鋼板增強(qiáng)層兩端延伸 至連續(xù)梁結(jié)構(gòu)上表面的受壓區(qū)；進(jìn)一步，所述鋼板增強(qiáng)層兩端設(shè)置為鋼箱，所述鋼箱包圍鋼筋混凝土連 續(xù)梁結(jié)構(gòu)周圍并與連續(xù)梁結(jié)構(gòu)澆注為一體；進(jìn)一步，所述在鋼板增強(qiáng)層和/或鋼箱與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體澆注為一體 的表面布置剪力連接鍵；進(jìn)一步，所述剪力連接鍵包括至少二條縱向固定設(shè)置在鋼板增強(qiáng)層上的 肋板和設(shè)置在肋板上的剪力鍵孔，所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體的箍筋穿過剪力 鍵孔；進(jìn)一步，所述剪力連接鍵為栓釘。本發(fā)明的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體受拉表面設(shè)置鋼板的結(jié)構(gòu)，能夠明顯提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂彎 矩，增大結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力和延性抗震能力，抑制裂縫的發(fā)展速度，顯著減小裂縫寬度，有效提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性；經(jīng)過試驗(yàn)得出數(shù)據(jù) 證明同等條件下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明，可以抗裂彎矩4 5倍； 抑制裂縫的發(fā)展速度，顯著減小裂縫寬度，有效提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全 性和耐久性；當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體為拱肋時(shí)，鋼板下端通過與結(jié)構(gòu)本體澆 注為一體的鋼箱錨固在拱座內(nèi)，進(jìn)一步增強(qiáng)了鋼板的抗拉作用，從而提高整 個(gè)結(jié)構(gòu)的抗裂性能，可以有效減小拱肋的控制截面尺寸；對于連續(xù)梁，鋼板 的兩端設(shè)置鋼箱結(jié)構(gòu)，使鋼板兩端與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體錨固為一體，進(jìn)一 步增強(qiáng)了鋼板的抗拉作用，從而提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗裂性能，可以有效減小連 續(xù)梁的控制截面尺寸；鋼板與鋼筋混凝土澆注的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置縱向肋板，鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)本體的箍^^穿過肋板，進(jìn)一步增加了鋼板增強(qiáng)層與鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)本體的聯(lián)結(jié)，增加結(jié)構(gòu)的抗裂能力和延性抗震能力，使整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全 性和耐久性進(jìn)一步增強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1沿A—A向剖視圖； 圖3為圖1沿B—B向剖視圖； 圖4為圖1沿C—C向剖視圖； 圖5為發(fā)明實(shí)施例一受力分析示意圖; 圖6本發(fā)明實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為圖6沿D—D向剖視圖； 圖8為圖6沿E—E向剖視圖； 圖9為圖6沿F—F向剖視圖；圖10為發(fā)明實(shí)施例二受力分析示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1沿A—A向視圖，圖3為 圖1沿B—B向視圖，圖4為圖1沿C—C向剖視圖，圖5為發(fā)明實(shí)施例一受 力分析示意圖，如圖所示本實(shí)施例局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)為拱肋，包括鋼筋混凝土拱肋l、澆注在拱肋內(nèi)的箍筋5和縱向鋼筋6， 在鋼筋混凝土拱肋1承受拉應(yīng)力的拱肋拱腳區(qū)段的上表面澆注為一體設(shè)置鋼 板增強(qiáng)層2;鋼板增強(qiáng)層2下端通過鋼箱4與拱座7固定連接，鋼箱4包圍 在鋼筋混凝土拱肋根部周圍并與鋼筋混凝土拱肋澆注為一體；鋼箱4上端與 鋼板增強(qiáng)層2固定設(shè)置，本實(shí)施例為制成一體；鋼箱4伸入拱座7內(nèi)并與拱 座7澆注為一體；鋼板增強(qiáng)層2上端延伸至鋼筋混凝土拱肋上表面受壓區(qū)段。在鋼板增強(qiáng)層2與鋼筋混凝土拱肋1澆注為一體的表面和鋼箱4與鋼筋 混凝土拱肋1上表面澆注為一體的表面布置剪力連接鍵3，剪力連接鍵3包 括六條縱向焊接在鋼板增強(qiáng)層2上的肋板31和設(shè)置在肋板上的多個(gè)剪力鍵孔 32，鋼筋混凝土拱肋1的箍筋5穿過剪力鍵孔32;鋼箱4其他與鋼筋混凝土 拱肋1澆注為一體的表面布置栓釘，可充分節(jié)約制造成本，簡化制造工序。圖5為發(fā)明實(shí)施例一受力分析示意圖，參照圖1，如圖所示，在鋼筋混 凝土拱肋1的a-b區(qū)段上表面，拉應(yīng)力T在a處最大，沿b向逐漸減小并過 渡到壓應(yīng)力；根據(jù)受力分析，鋼板增強(qiáng)層2布置在鋼筋混凝土拱肋1的a-b 區(qū)段上表面。本實(shí)施例在制造時(shí)，在工廠或預(yù)制場地按設(shè)計(jì)制作完成鋼板并焊接完成 肋板設(shè)置；按設(shè)計(jì)要求安裝構(gòu)件的模板，同時(shí)將帶肋板的鋼板可作為模板的 一部分；澆筑混凝土，完成構(gòu)件的制作。工藝簡單，成本低。圖6本發(fā)明實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖，圖7為圖6沿D—D向剖視圖，圖8為 圖6沿E—E向剖視圖，圖9為圖6沿F—F向剖視圖，圖10為發(fā)明實(shí)施例二 受力分析示意圖，如圖所示本實(shí)施例局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，包括筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)1、澆注在連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的箍 筋5和縱向鋼筋6,在筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)1上部承受拉應(yīng)力的中間支座處 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的上表面澆注為一體設(shè)置鋼板增強(qiáng)層2，鋼板增強(qiáng)層2兩端延伸至連續(xù)梁結(jié)構(gòu)上表面受壓區(qū)段，兩端固定設(shè)置有鋼箱4，鋼箱4包圍在鋼筋 混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)周圍并與連續(xù)梁結(jié)構(gòu)澆注為一體。在鋼板增強(qiáng)層2和鋼箱 4與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體1澆注為一體的表面布置栓釘3。圖IO為發(fā)明實(shí)施例二受力分析示意圖，參照圖6，如圖所示，在鋼筋混 凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)l的a' -b'區(qū)段上表面，拉應(yīng)力T在a'和b'最小，在本 實(shí)施例中為負(fù)值，即為壓應(yīng)力，在a' -b'區(qū)段中間最大，中間向兩側(cè)逐漸 減小并過渡到壓應(yīng)力；根據(jù)受力分析，鋼板增強(qiáng)層2布置在鋼筋混凝土連續(xù) 梁結(jié)構(gòu)l的a' -b'區(qū)段上表面。本實(shí)施例在制造時(shí)，在工廠或預(yù)制場地按設(shè)計(jì)制作完成鋼板并焊接栓釘； 按設(shè)計(jì)要求安裝構(gòu)件的模板，同時(shí)將帶栓釘?shù)匿摪蹇勺鳛槟０宓囊徊糠?；?筑混凝土，完成構(gòu)件的制作。工藝簡單，成本低。當(dāng)然，以上是實(shí)施例中的鋼板是指與鋼筋混凝土具有共同的澆注平面的 結(jié)構(gòu)，沒有澆注的一面并不局限于平面，橫截面可以是其他形狀，都不影響 本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡 管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù) 方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體(1)，其特征在于在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體(1)承受拉應(yīng)力區(qū)段的表面澆注為一體設(shè)置鋼板增強(qiáng)層(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體(1)為鋼筋混凝土拱肋，所述鋼板增 強(qiáng)層(2)設(shè)置于承受拉應(yīng)力的鋼筋混凝土拱肋拱腳區(qū)段的上表面；所述鋼板 增強(qiáng)層(2)下端與拱座(7)固定連接，上端延伸至鋼筋混凝土拱肋上表面 受壓區(qū)段。
3. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼板增強(qiáng)層(2)下端與拱座(7)通過鋼箱(4)固定連接；所述鋼箱(4)包圍在鋼筋混凝土拱肋根部周圍并與鋼筋混凝土拱肋澆注為一 體；鋼箱(4)上端與鋼板增強(qiáng)層(2)固定設(shè)置，鋼箱(4)伸入拱座(7) 內(nèi)并與拱座(7)澆注為一體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體(1)為連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，所述鋼板增強(qiáng)層(2)設(shè)置于承受拉應(yīng)力的中間支座處連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的上表面，所述鋼板增強(qiáng)層 (2)兩端延伸至連續(xù)梁結(jié)構(gòu)上表面的受壓區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述鋼板增強(qiáng)層(2)兩端設(shè)置為鋼箱(4)，所述鋼箱(4)包 圍鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)周圍并與連續(xù)梁結(jié)構(gòu)澆注為一體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于所述在鋼板增強(qiáng)層(2)和/或鋼箱(4)與鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)本體(1) ^注為一體的表面布置剪力連接鍵(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于所述剪力連接鍵(3)包括至少二條縱向固定設(shè)置在鋼板增強(qiáng)層(2)上的肋板(31)和設(shè)置在肋板上的剪力鍵孔(32)，所述鋼筋混凝土結(jié) 構(gòu)本體(1)的箍筋(5)穿過剪力鍵孔(32)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述剪力連接鍵(3)為栓釘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種局部表面設(shè)置鋼板增強(qiáng)層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本體承受拉應(yīng)力區(qū)段的表面澆注為一體設(shè)置鋼板增強(qiáng)層；本發(fā)明能夠明顯提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂彎矩，增大結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力和延性抗震能力，抑制裂縫的發(fā)展速度，顯著減小裂縫寬度，有效提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。
文檔編號E04C3/00GK101245610SQ200810069479
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者周志祥, 勇 徐 申請人:重慶交通大學(xué)