CN108442596B - 预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，包括部分预埋在预制混凝土梁内的横向上层直钢筋及横向下层弯折钢筋，每一预制混凝土梁内横向上层直钢筋与横向下层弯折钢筋在竖直方向上上下对应设置且在接缝内形成末端重合的半封闭钢筋结构，两片预制混凝土梁中对应的半封闭钢筋结构在水平方向上部分重合形成梯形搭接区；预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构进一步包括沿纵向设置在接缝内的纵向上层贯穿钢筋及纵向下层贯穿钢筋。本发明的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构在横向采用上下两层的横向上层直钢筋及横向下层弯折钢筋形成具有梯形搭接区的钢筋结构，纵向采用上下两层的上层贯穿钢筋及纵向下层贯穿钢筋纵向连接梯形搭接区，方便加工与安装。

Description

预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构

技术领域

本发明涉及预制混凝土梁拼装技术领域，具体地指一种预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构。

背景技术

预制拼装混凝土梁能够有利于提高工程质量、缩短项目建设工期、节约建设材料、降低工程造价、提高综合社会经济效益，历来是中小跨径常规桥梁建设的主要组成部分。由于运输、吊装等能力的限制，预制拼装混凝土梁一般采用分片预制，现场沿横向拼装的方式形成整体，安装附属设施后即可开放交通用于营运。因现场工程量小、施工便捷，现浇混凝土湿接缝连接是预制混凝土梁拼装连接最为常用的连接结构。

目前，综合预制混凝土梁受力、预制及运输的需要，现浇湿接缝常选择在两片预制混凝土梁之间的中间部位。在附属设施和营运荷载作用下，该处主要内力为弯矩和剪力，相应的应力在应力空间中可合成为主拉应力及主压应力，现浇湿接缝连接钢筋用于抵抗主拉应力合成的拉力。因此，连接钢筋形式对预制混凝土梁连接的可靠性、施工方便性而言十分重要。目前已有的现浇湿接缝连接钢筋形式主要有环形搭接、带端部增大的钢筋搭接及螺旋筋套接等三种。

环形搭接的钢筋由于上下层钢筋为整体式，搭接区域为封闭空间，不便于中部贯穿钢筋的安装，其端部的圆弧段与主拉应力的方向偏离大且为曲线，不利于钢筋强度的有效利用。带端部增大的钢筋搭接由于端部装置增大需额外加大钢筋的混凝土保护层厚度，不利于弯剪作用下钢筋强度的发挥，且端部增大装置需特殊工艺制造，施工供货受限于供货商，不利用施工工期的协调控制。螺旋筋套接的钢筋连接则存在连接钢筋通过螺旋筋套接段内的混凝土传力，螺旋筋为被动受力，对套接段内混凝土约束有限，螺旋筋套接长度长、连接强度低，需额外加大连接钢筋的混凝土保护层厚度以保证螺旋筋保护层厚度及螺旋筋定位困难、安装精度不易保证等问题。

基于以上，有必要研究一种既受力合理，又便于工地加工、安装的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种便于加工安装的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构。

为实现上述目的，本发明所设计的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，设置在二片纵向拼接的预制混凝土梁与浇筑在二片所述预制混凝土梁之间的现浇接缝混凝土内；所述预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构包括部分预埋在所述预制混凝土梁内的横向上层直钢筋及横向下层弯折钢筋，每一所述预制混凝土梁内的所述横向上层直钢筋、所述横向下层弯折钢筋沿纵向间隔设置，每一所述预制混凝土梁内所述横向上层直钢筋与所述横向下层弯折钢筋在竖直方向上上下对应设置且在接缝内形成末端重合的半封闭钢筋结构，两片所述预制混凝土梁中对应的所述半封闭钢筋结构在水平方向上部分重合形成梯形搭接区；所述预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构进一步包括沿纵向设置在接缝内的纵向上层贯穿钢筋及纵向下层贯穿钢筋，所述纵向上层贯穿钢筋沿纵向顺次连接所述梯形搭接区的梯形上底边的对应的顶点，所述纵向下层贯穿钢筋沿纵向顺次连接所述梯形搭接区的梯形下底边的对应顶点。

作为优选方案，所述横向上层直钢筋为在横向上水平设置的直钢筋，部分预埋在所述预制混凝土梁内，部分自所述预制混凝土梁内从所述预制混凝土梁的侧向拼接面向接缝内水平伸出。

作为优选方案，所述横向下层弯折钢筋顺次包括下水平段、斜上段及上水平段，所述下水平段为在横向上水平设置的直钢筋，部分预埋在所述预制混凝土梁内，部分自所述预制混凝土梁内从所述预制混凝土梁的侧向拼接面向接缝内水平伸出；所述斜上段自所述下水平段在接缝内的末端斜向上弯折弯折角而成；所述上水平段自所述斜上段的上端向着侧向拼接面沿水平方向弯折而成。

作为优选方案，同一所述预制混凝土梁的同一横向截面上，所述上水平段与对应的所述横向上层直钢筋的末段在水平方向上重合。

作为优选方案，所述弯折角选取30°～45°。

作为优选方案，在同一横向截面上，所述横向上层直钢筋与所述上水平段在水平方向上重合、在竖直方向上错开。

作为优选方案，所述上层贯穿钢筋安装在所述横向上层直钢筋与对应的所述上水平段之间在竖直方向上形成的间隙中。

本发明的有益效果是：本发明的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构通过在两片预制混凝土梁间的接缝内横向采用上下两层的横向上层直钢筋及横向下层弯折钢筋形成具有梯形搭接区的钢筋结构，纵向采用上下两层上层贯穿钢筋及纵向下层贯穿钢筋纵向连接梯形搭接区，梯形搭接区的钢筋分为上下两层方便纵向贯穿钢筋的安装，浇筑的现浇接缝混凝土组成内纵梁对湿接缝可起到较好的加强作用，具有改善湿接缝受力性能、方便安装的优点。

附图说明

图1为采用本发明的优选实施例的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构的梁部分剖开后的立体结构示意图。

图2为图1中的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构沿A-A方向的剖视结构示意图。

图3为图2中的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构的两片预制混凝土梁未拼接前的结构示意图。

图4为图2中预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构未现浇湿接缝混凝土的结构示意图。

图5为图2中的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构未现浇湿接缝混凝土的俯视结构示意图。

图6为图2中的横向下层弯折钢筋的放大结构示意图。

图中各部件标号如下：预制混凝土梁10、现浇接缝混凝土20、钢筋连接结构30(其中，横向上层直钢筋31、横向下层弯折钢筋32、纵向上层贯穿钢筋33、纵向下层贯穿钢筋34)；下水平段321、斜上段322、上水平段323。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如前文所述，为克服已有的三种现浇湿接缝连接钢筋存在的问题，本发明旨在通过改变预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构来实现。

请参阅图1和图2，本发明优选实施例的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构30设置在二片拼接的预制混凝土梁10内与之间的现浇接缝混凝土20中，钢筋连接结构30形成预制混凝土梁10和现浇接缝混凝土20的加强、连接钢筋结构。

每一预制混凝土梁10内预埋有横向上层直钢筋31及横向下层弯折钢筋32，相邻的横向上层直钢筋31在纵向上等间距间隔设置，横向下层弯折钢筋32同样地在纵向上等间距间隔设置。同一横向截面上，横向上层直钢筋31与横向下层弯折钢筋32上下对应设置。

结合参阅图3和图4，同一横向截面上，两片预制混凝土梁10在横向截面上对应的横向上层直钢筋31、横向下层弯折钢筋32相互搭接形成倒置梯形的搭接区(长底边在上、短底边在下)，倒置梯形搭接区绑扎固定。倒置梯形的每一顶点处均沿纵向设置有钢筋(纵向上层贯穿钢筋33、纵向下层贯穿钢筋34)。纵向上层贯穿钢筋33沿纵向设置在搭接区的上方交汇点(倒置梯形的上方的两顶点、长底边的两端点)处，纵向下层贯穿钢筋34设置在搭接区的下方交汇点(倒置梯形的下方的两顶点、短底边的两端点)处。纵向上层贯穿钢筋33、纵向下层贯穿钢筋34垂直于倒置梯形搭接区的四顶点。更具体地，横向上层直钢筋31为在横向上水平设置的直钢筋，其部分预埋在预制混凝土梁10内，部分自预制混凝土梁10内从预制混凝土梁10的侧向拼接面向接缝内水平伸出。两片预制混凝土梁10在横向截面上对应的横向上层直钢筋31在水平方向上相互搭接(部分重合)，对应的两根横向上层直钢筋31的重合段为倒置梯形搭接区的长底边。

请结合参阅图5和图6，横向下层弯折钢筋32顺次包括下水平段321、斜上段322及上水平段323，横向下层弯折钢筋32由直钢筋弯折而成。

下水平段321为在横向上水平设置的直钢筋，其部分预埋在预制混凝土梁10内，部分自预制混凝土梁10内从预制混凝土梁10的侧向拼接面向接缝内水平伸出。两片预制混凝土梁10在横向截面上对应的横向下层弯折钢筋32的下水平段321在水平方向上相互搭接(部分重合)，对应的两根下水平段321的重合段为倒置梯形搭接区的短底边。

斜上段322自下水平段321在接缝内的末端斜向上弯折而成。上水平段323自斜上段322的上端向内(向着侧向拼接面)沿水平方向弯折而成。斜上段322自下水平段321斜向上弯折而成，由于在附属设施和营运荷载作用下湿接缝处正应力为下缘为拉应力，上缘为压应力，与剪应力在应力空间中合成的主拉应力，根据正应力与剪应力的大小不同，其方向与水平方向的夹角一般在30°～45°之间，斜上段322的弯折角α选取30°～45°，使其方向与现浇接缝混凝土20中的主拉应力方向基本一致。

上水平段323与横向上层直钢筋31在横向截面上的水平方向上相互搭接，即上水平段323与横向上层直钢筋31在横向截面上的水平方向上部分重合。

为便于排布及绑扎，在倒置梯形搭接区中，横向上层直钢筋31与横向下层弯折钢筋32的上水平段323在水平方向上搭接、竖直方向上错开，上层贯穿钢筋33可通过横向上层直钢筋31的接缝内自由端与对应的上水平段323之间在竖直方向上相对错动形成的间距来安装。倒置梯形搭接区至少四顶点处绑扎固定。

从另一角度来看(如图3中所示)，在同一片预制混凝土梁10内，在横向截面上对应的横向上层直钢筋31、横向下层弯折钢筋32之间在接缝内末端重合形成半封闭钢筋结构(倒置直角梯形)，横向上层直钢筋31与横向下层弯折钢筋32的上水平段323为倒置直角梯形的长底边(横向上层直钢筋31的末端与上水平段323在水平方向上重合)，横向下层弯折钢筋32的下水平段321为倒置直角梯形的短底边，横向下层弯折钢筋32的斜上段322为直角梯形的斜腰。两片预制混凝土梁10的对应的倒置直角梯形的钢筋结构在接缝内部分重合、对接，形成倒置梯形的搭接区。

采用本发明优选实施例的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构的进行预制混凝土梁的拼接施工步骤如下：

a)、在预制混凝土梁10的梁模板中分别固定绑扎横向上层直钢筋31和横向下层弯折钢筋32。

b)、在梁模板中浇筑混凝土，完成预制混凝土梁10的预制。

c)、按接缝中搭接长度需要定位两片预制混凝土梁10，并安装纵向上层贯穿钢筋33、纵向下层贯穿钢筋34。上层贯穿钢筋33可通过横向上层直钢筋31的接缝内自由端与横向下层弯折钢筋32的上水平段323在端部的相对错动形成的间距来安装，通过沿水平方向和竖向适当扳动横向上层直钢筋31的自由端即可安装纵向上层贯穿钢筋33。

d)、在两片预制混凝土梁10间的接缝安装接缝模板，向接缝内浇筑现浇接缝混凝土20，完成预制混凝土梁10的现浇湿接缝连接。

通过上述记载可清楚地了解，本发明的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构的优点主要体现在以下几个方面：

(1)两片预制混凝土梁10间的接缝内横向采用上下两层的横向上层直钢筋31及横向下层弯折钢筋32形成具有倒梯形搭接区的钢筋结构，纵向采用上下两层上层贯穿钢筋33及纵向下层贯穿钢筋34纵向连接梯形搭接区，梯形搭接区的钢筋沿预制混凝土梁10高度方向分布均匀，与浇筑的现浇接缝混凝土20组成内纵梁对湿接缝可起到较好的加强作用，具有改善湿接缝受力性能，方便安装的优点。

(2)倒梯形搭接区中，斜上段322(梯形的腰)的弯起角度(弯折角α)为30°～45°，使其方向与现浇接缝混凝土20中的主拉应力方向基本一致，斜上段322几乎沿现浇接缝混凝土20的厚度均有分布，且分布均匀，最大限度的利用了钢筋轴向受力性能最佳的特性，提高了钢筋的利用率。

(3)横向上层直钢筋31和横向下层弯折钢筋32采用绑扎连接，通过保证两种钢筋合理搭接长度实现横向下层弯折钢筋32顶端的有效锚固。

(4)通过选择设置两侧的梯形搭接钢筋合理交叉长度，使交叉段内混凝土形成周围受约束的内核心混凝土纵梁，根据相关规范的经验，周围受约束内核心混凝土的承载力约可提高2倍。

(5)采用分开设置的横向上层直钢筋31和横向下层弯折钢筋32共同组成梯形搭接钢筋，由于可通过两者钢筋在端部的相对错动形成的间距安装其内部的纵向的贯穿钢筋，与常规环形搭接等连接需要沿纵向长距离穿入的安装相比要简便得多，且横向上层直钢筋31和横向下层弯折钢筋32可采用一般常规工艺加工，在施工现场加工、安装均十分方便。

综上所述，本发明的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构为在预制混凝土梁的接缝内、现浇湿接缝混凝土内设置既受力合理又便于加工安装的钢筋结构，提供新的预制混凝土梁的接缝钢筋连接方案。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，设置在二片纵向拼接的预制混凝土梁(10)与浇筑在二片所述预制混凝土梁(10)之间的现浇接缝混凝土(20)内，其特征在于：所述预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构包括部分预埋在所述预制混凝土梁(10)内的横向上层直钢筋(31)及横向下层弯折钢筋(32)，每一所述预制混凝土梁(10)内的所述横向上层直钢筋(31)、所述横向下层弯折钢筋(32)沿纵向间隔设置，每一所述预制混凝土梁(10)内所述横向上层直钢筋(31)与所述横向下层弯折钢筋(32)在竖直方向上上下对应设置且在接缝内形成末端重合的半封闭钢筋结构，两片所述预制混凝土梁(10)中对应的所述半封闭钢筋结构在水平方向上部分重合形成梯形搭接区；所述预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构进一步包括沿纵向设置在接缝内的纵向上层贯穿钢筋(33)及纵向下层贯穿钢筋(34)，所述纵向上层贯穿钢筋(33)沿纵向顺次连接所述梯形搭接区的梯形上底边的对应的顶点，所述纵向下层贯穿钢筋(34)沿纵向顺次连接所述梯形搭接区的梯形下底边的对应顶点。

2.根据权利要求1所述的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，其特征在于：所述横向上层直钢筋(31)为在横向上水平设置的直钢筋，部分预埋在所述预制混凝土梁(10)内，部分自所述预制混凝土梁(10)内从所述预制混凝土梁(10)的侧向拼接面向接缝内水平伸出。

3.根据权利要求2所述的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，其特征在于：所述横向下层弯折钢筋(32)顺次包括下水平段(321)、斜上段(322)及上水平段(323)，所述下水平段(321)为在横向上水平设置的直钢筋，部分预埋在所述预制混凝土梁(10)内，部分自所述预制混凝土梁(10)内从所述预制混凝土梁(10)的侧向拼接面向接缝内水平伸出；所述斜上段(322)自所述下水平段(321)在接缝内的末端斜向上弯折弯折角(α)而成；所述上水平段(323)自所述斜上段(322)的上端向着侧向拼接面沿水平方向弯折而成。

4.根据权利要求3所述的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，其特征在于：同一所述预制混凝土梁(10)的同一横向截面上，所述上水平段(323)与对应的所述横向上层直钢筋(31)的末段在水平方向上重合。

5.根据权利要求4所述的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，其特征在于：所述弯折角(α)选取30°～45°。

6.根据权利要求4或5种任一项所述的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，其特征在于：在同一横向截面上，所述横向上层直钢筋(31)与所述上水平段(323)在水平方向上重合、在竖直方向上错开。

7.根据权利要求6所述的预制混凝土梁湿接缝钢筋连接结构，其特征在于：所述上层贯穿钢筋(33)安装在所述横向上层直钢筋(31)与对应的所述上水平段(323)之间在竖直方向上形成的间隙中。