CN204983397U - 一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，它由钢板式结构组与结构固定圈组成；其中钢板式结构组由钢筋分段骨架钢板、常规钢筋、加强钢筋分段骨架钢板和加强钢筋组成，结构固定圈用于固定钢板式结构组；本钢板钢孔分段加强式混凝土梁预埋钢结构能够解决依靠传统的方式连接混凝土梁的钢结构存在的问题，实现提高混凝土梁的预应力的功能，能够使被连接的钢筋在同一个水平面上受力，提高了钢筋在连接处的受力强度；在加强固定板上多穿几根加强钢筋，就能使混凝土梁被破坏的断点从中间向两边移动，相当于混凝土梁中下底钢筋受力的长度缩短了，抗拉力的强度提高了，同时现有的技术手段也足可以实现其机械化甚至自动化生产。

Description

一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构

技术领域:

本实用新型涉及一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构。

背景技术:

钢筋之间在混凝土梁中的连接，传统的方法是用扎丝捆绑或者电焊；捆绑只起临时的固定作用，基本上不受力；电焊是钢筋之间表层的连接，故无法在钢筋之间的中心点受力；同时混凝土梁中的下底钢筋直接承受从梁的中心开始向两头的拉力；梁的高度决定下底钢筋受拉力的大小，合理匹配的梁越高，下底钢筋所受的拉力就越少；传统提高预应力的办法是：把上底与下底的大钢筋加粗、加密，把周围的小钢筋加粗、加密；把混凝土梁加宽、加高；这些办法虽然可以见到成效，但成本较高，浪费资源，并且增高、增宽混装土梁受到场地的限制，而且用传统的方式连接混凝土梁的钢结构，集中使用机械化或自动化的前景相对较小。

目前，中国专利文献公开的专利CN103541437A中，公开了一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构及制备方法，该加强结构及制备方法是在原梁柱节点基础上，将柱节点上下两部分，柱截面的四个角部外加L型钢板，采用电阻点焊将钢板与柱节点钢筋笼固定；并在钢板外侧包裹一层钢丝网，用扎丝将钢筋网固定于柱节点钢筋笼上，与L型钢板共同构成节点加强结构；然而该结构虽然整体性较好，但并没有在最易损坏的位置进行加固处理，且钢筋混凝土框架加固过程复杂增加了制造难度。

中国专利文献公开的专利CN203008137U中，公开了一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁顶层节点连接结构，包括钢管混凝土柱和与之连接的钢筋混凝土梁，钢管混凝土柱包括钢管，钢管内设有环向加劲板和竖向加劲肋，钢管外部设有柱端过渡板，柱端过渡板通过高强螺栓与设在钢筋混凝土梁上部的上主筋连接板和下部的下主筋连接板连接，相邻两钢筋混凝土梁的连接处设有节点抗剪钢筋；该钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁顶层节点连接结构之间通过太多节点连接，牢固性上存在很大问题，同时需要耗费大量材料，增加制造成本。

因此，为了解决上述困难，采用了钢板钢孔分段加强式混凝土梁预埋钢结构，能引起混凝土梁的预应力巨幅提高；采用制孔钢板来连接钢筋，能够使被连接的钢筋在同一个水平面上受力，提高了钢筋在连接处的受力强度；钢筋在混凝土梁中受拉力最薄弱的环节就是下底钢筋的中间部分，采用制孔钢板连接，只要在钢板上多加几个孔，在中间多穿几根短钢筋，就能使混凝土梁被破坏的断点从中间向两边移动，相当于混凝土梁中下底钢筋受力的长度缩短了，抗拉力的强度提高了，并且在操作熟练的情况下，制孔钢板条连接钢结构人工成本增加不多，同时现有的技术手段也足可以实现其机械化甚至自动化生产。

发明内容:

本实用新型的目的是为了解决依靠传统的方式连接混凝土梁的钢结构存在的问题，实现提高混凝土梁的预应力的功能，提供一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构。

本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的：一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，它由钢板式结构组1与结构固定圈2组成；其中钢板式结构组1由钢筋分段骨架钢板3、常规钢筋4、加强钢筋分段骨架钢板5和加强钢筋6组成；钢筋分段骨架钢板3设在钢板式结构组1两边；加强钢筋分段骨架钢板5设在钢板式结构组1中间位置；常规钢筋4贯穿钢筋分段骨架钢板3与加强钢筋分段骨架钢板5，并且钢筋分段骨架钢板3与加强钢筋分段骨架钢板5均匀排列；加强钢筋6贯穿加强钢筋分段骨架钢板5，且加强钢筋分段骨架钢板5均匀排列；将长钢筋贯穿钢板后各接触点经点焊焊接，等同于将长钢筋分成数段短钢筋，通过提高各段短钢筋的预应力来提高混凝土梁预埋钢结构的整体预应力；钢板式结构组1的作用是形成牢固钢筋构架，提高混凝土梁的环向预应力；结构固定圈2用于固定钢板式结构组1，使多组钢板式结构组1形成多层式结构。

本实用新型为了使被连接的钢筋在同一个水平面上受力，增加各小段预应力，实现提高钢筋在连接处的受力强度的功能，设有钢筋分段骨架钢板3和常规钢筋4；钢筋分段骨架钢板3是板式结构组中用钢板制成的分设两头的固定板；常规钢筋4贯穿安装在钢筋分段骨架钢板3上，且与钢筋分段骨架钢板3连接在一起，各连接点都使用点焊，使之形成牢固钢筋构架。

本实用新型为了提高钢筋在混凝土梁中受拉力最薄弱的环节即下底钢筋的中间部分的抗拉力及预应力的强度，设有加强钢筋分段骨架钢板5和加强钢筋6；加强钢筋分段骨架钢板5是区别于钢筋分段骨架钢板3，设在板式结构组中间位置，用钢板制成的加强板；加强钢筋6贯穿安装在加强钢筋分段骨架钢板5上，且与加强钢筋分段骨架钢板5连接在一起，各连接点都使用点焊，使之形成牢固钢筋构架；多条加强钢筋6使混凝土梁中下底钢筋受力的长度缩短，抗拉力的强度提高。

本实用新型为了实现根据实际工作中预应力的强度变化灵活排列组装加强钢筋的功能，设有竖排加强钢筋孔10和横排加强钢筋孔11；竖排加强钢筋孔10和横排加强钢筋孔11均是加强钢筋分段骨架钢板5上的加强钢筋孔8，根据实际需要作出横排或竖排选择，竖排加强钢筋孔10和横排加强钢筋孔11也可根据实际情况确定组数。

由于采用了以上技术方案，本实用新型较好的实现了其发明目的，本钢板钢孔分段加强式混凝土梁预埋钢结构能够解决依靠传统的方式连接混凝土梁的钢结构存在的问题，实现提高混凝土梁的预应力的功能；采用常规固定板和常规钢筋，形成牢固钢筋构架，能够使被连接的钢筋在同一个水平面上受力，提高了钢筋在连接处的受力强度；钢筋在混凝土梁中受拉力最薄弱的环节就是下底钢筋的中间部分，在加强固定板上多穿几根加强钢筋，就能使混凝土梁被破坏的断点从中间向两边移动，相当于混凝土梁中下底钢筋受力的长度缩短了，抗拉力的强度提高了，并且竖排加强钢筋孔和横排加强钢筋孔的设计能根据实际工作中预应力的需要作出加强钢筋横排列或竖排列的选择；在操作熟练的情况下，本钢板钢孔分段加强式混凝土梁预埋钢结构成本不高，同时现有的技术手段也足可以实现其机械化甚至自动化生产。

附图说明：

附图1是本实用新型的整体结构示意图。

附图2是本实用新型标记1的结构示意图。

附图3是本实用新型标记1的剖面结构示意图。

附图4是本实用新型标记3的结构示意图。

附图5是本实用新型标记5的结构示意图。

附图6是本实用新型标记5竖排设计的剖面结构示意图。

附图7是本实用新型标记5横排设计的剖面结构示意图。

附图8是本实用新型用制孔钢板条连接钢筋的混凝土梁的初次预应力测试初次被试梁预埋钢结构的结构示意图。

附图9是本实用新型用制孔钢板条连接钢筋的混凝土梁的初次预应力测试初次被试梁预埋钢结构的主视示意图。

附图10是本实用新型用制孔钢板条连接钢筋的混凝土梁的初次预应力测试初次对比梁预埋钢结构的结构示意图。

附图11是本实用新型用制孔钢板条连接钢筋的混凝土梁的初次预应力测试初次对比梁预埋钢结构的主视示意图。

附图12是本实用新型用制孔钢板条制成新的钢筋混凝土梁的预应力测试新被试梁预埋钢结构的结构示意图。

附图13是本实用新型用制孔钢板条制成新的钢筋混凝土梁的预应力测试新被试梁预埋钢结构的主视示意图。

附图14是本实用新型用制孔钢板条制成新的钢筋混凝土梁的预应力测试新对比梁预埋钢结构的结构示意图。

附图15是本实用新型用制孔钢板条制成新的钢筋混凝土梁的预应力测试新对比梁预埋钢结构的主视示意图。

附图标记说明见说明书最后一页表格。

具体实施方式：

下面结合附图对发明内容作进一步说明：

实施例1：

由发明内容可知，一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，它由钢板式结构组1与结构固定圈2组成；其中钢板式结构组1由钢筋分段骨架钢板3、常规钢筋4、加强钢筋分段骨架钢板5和加强钢筋6组成；钢筋分段骨架钢板3设在钢板式结构组1两边；加强钢筋分段骨架钢板5设在钢板式结构组1中间位置；常规钢筋4贯穿钢筋分段骨架钢板3与加强钢筋分段骨架钢板5，并且钢筋分段骨架钢板3与加强钢筋分段骨架钢板5均匀排列；加强钢筋6贯穿加强钢筋分段骨架钢板5，且加强钢筋分段骨架钢板5均匀排列；将长钢筋贯穿钢板后各接触点经点焊焊接，等同于将长钢筋分成数段短钢筋，通过提高各段短钢筋的预应力来提高混凝土梁预埋钢结构的整体预应力；钢板式结构组1的作用是形成牢固钢筋构架，提高混凝土梁的环向预应力；结构固定圈2用于固定钢板式结构组1，使多组钢板式结构组1形成多层式结构。

本实用新型所述的钢板式结构组1是指：混凝土梁预埋钢结构的主要钢板钢孔加强结构；其由钢筋分段骨架钢板3、常规钢筋4、加强钢筋分段骨架钢板5和加强钢筋6组成；其作用是形成牢固钢筋构架，提高混凝土梁的环向预应力；其结构如附图2、3所示，其设计位置如附图1中标记1所示。

本实用新型所述的结构固定圈2是指：由普通钢筋构成结构固定圈2固定钢板式结构组1形成多组钢结构；其作用是固定钢板式结构组1，组成多层架构；其设计位置如附图1中标记2所示。

实施例2：

本实用新型为了使被连接的钢筋在同一个水平面上受力，增加各小段预应力，实现提高钢筋在连接处的受力强度的功能，设有钢筋分段骨架钢板3和常规钢筋4；钢筋分段骨架钢板3是板式结构组中用钢板制成的分设两头的固定板；常规钢筋4贯穿安装在钢筋分段骨架钢板3上，且与钢筋分段骨架钢板3连接在一起，各连接点都使用点焊，使之形成牢固钢筋构架。

本实用新型所述的钢筋分段骨架钢板3是指：设于混凝土梁预埋钢结构的两端的钢板，与常规钢筋4组成一个受力均匀的架构；其上设有常规钢筋孔7；其作用是连接常规钢筋4，提高钢筋在连接处的受力强度；其结构如附图4所示，其设计位置如附图2、3中标记3所示。

本实用新型所述的常规钢筋4是指：与钢筋分段骨架钢板3贯穿连接，形成牢固钢筋构架；其作用是贯穿钢筋分段骨架钢板3，使所有钢筋在同一个水平面上受力，提高钢筋在连接处的受力强度；其设计位置如附图2、3中标记4所示。

实施例3：

本实用新型为了提高钢筋在混凝土梁中受拉力最薄弱的环节即下底钢筋的中间部分的抗拉力及预应力的强度，设有加强钢筋分段骨架钢板5和加强钢筋6；加强钢筋分段骨架钢板5是区别于钢筋分段骨架钢板3，设在板式结构组中间位置，用钢板制成的加强板；加强钢筋6贯穿安装在加强钢筋分段骨架钢板5上，且与加强钢筋分段骨架钢板5连接在一起，各连接点都使用点焊，使之形成牢固钢筋构架；多条加强钢筋6使混凝土梁中下底钢筋受力的长度缩短，抗拉力的强度提高。

本实用新型所述的加强钢筋分段骨架钢板5是指：设于混凝土梁预埋钢结构的中间位置的钢板，与多根加强钢筋6增加抗拉力；其上设有加强钢筋孔8与加强固定板常规钢筋孔9；其作用是提高下底钢筋的中间部分的抗拉力的强度；其结构如附图5所示，其设计位置如附图2、3中标记5所示。

本实用新型所述的加强钢筋6是指：多根加强钢筋6与加强钢筋分段骨架钢板5贯穿连接，受力强度提高；其作用是贯穿加强钢筋分段骨架钢板5，提高下底钢筋的中间部分的抗拉力的强度；其设计位置如附图2、3中标记6所示。

实施例4：

本实用新型为了实现根据实际工作中预应力的强度变化灵活排列组装加强钢筋的功能，设有竖排加强钢筋孔10和横排加强钢筋孔11；竖排加强钢筋孔10和横排加强钢筋孔11均是加强钢筋分段骨架钢板5上的加强钢筋孔8，根据实际需要作出横排或竖排选择，竖排加强钢筋孔10和横排加强钢筋孔11也可根据实际情况确定组数。

本实用新型所述的竖排加强钢筋孔10是指：加强钢筋分段骨架钢板5上的加强钢筋孔8按竖排排列；其作用是根据实际工作中预应力的需要，使加强钢筋6竖排列安装；其设计位置如附图6中标记10所示。

本实用新型所述的横排加强钢筋孔11是指：加强钢筋分段骨架钢板5上的加强钢筋孔8按横排排列；其作用是根据实际工作中预应力的需要，使加强钢筋6横排列安装；其设计位置如附图6中标记11所示。

本实用新型所述的常规钢筋孔7是指：钢筋分段骨架钢板3上的常规钢筋孔；其作用是供常规钢筋4的安装；其设计位置如附图4中标记7所示。

本实用新型所述的加强钢筋孔8是指：加强钢筋分段骨架钢板5上的加强钢筋孔；其作用是供加强钢筋6的安装；其设计位置如附图5中标记8所示。

本实用新型所述的加强固定板常规钢筋孔9是指：加强钢筋分段骨架钢板5上的常规钢筋孔；其作用是供常规钢筋4的安装；其设计位置如附图5中标记9所示。

实施例5：

用制孔钢板条连接钢筋的混凝土梁的初次预应力测试：

（一）初次被试梁

两边下底分别由两根长4500毫米、直径20毫米；长3000毫米、直径16毫米；长2250毫米、直径14毫米组成，上底两边由两根长4500毫米、直径12毫米、长2250毫米、直径14毫米组成，用26块长480毫米、宽36毫米、厚6毫米的带孔钢板条在梁的两边分别按前面阐述的方法连接上述钢筋。再用21根长1800毫米、直径6.5毫米的钢筋制成围筯，然后把由上述材料组成的钢结构（图8、9所示），浇注混凝土，加上保护层以后，制成长4520毫米、高500毫米、宽260毫米的混凝土梁3根。

（二）初次对比梁

按常规设计办法，下底两边各1根长4500毫米、直径25毫米的钢筋；上底两边各1根长4500毫米、直径22毫米的钢筋；31根1800毫米、直径8毫米的围筯，把由上述材料组成的钢梁结构（图10、11所示），浇注混凝土，加上水泥保护层后，制成与被试梁的长、宽、高都相同的3根梁。

初次被试梁的钢材理论计算总重量81.8千克，对比梁是83千克，实称被试梁79千克，实称对照梁82.8千克，初次被试梁实际所用钢材总重量是对比梁的95.4%。

（三）检验方法：直接用200吨的千斤顶在梁的中间将混凝土梁顶断，根据仪表读数的最高值记录。

（四）检验结果：对比梁在中心点受力断裂的平均值是15.12吨；被试梁在中心点断裂的平均值是23.63吨，被试梁中心中心点最大的预应力是对比梁的156.28%。

实施例6：

用制孔钢板条制成新的钢筋混凝土梁的预应力测试：

方案一：

（一）新被试梁

用4根长4500毫米、直径16毫米的钢筋作两边的下底底筋，用两边制孔的长246毫米、宽52毫米、厚0.6毫米的钢板条21块，分别按前面阐述的方法，连接两边上下重叠的两根下底钢筋，再在中间的两边分别穿入长2250毫米、直径16毫米的钢筋各两根，使下底筋中部的两边分别有类似于长2250毫米、边长32毫米的“方钢”，起着十分坚固的作用，解决了混凝土梁的“木桶效应”所形成的“短板”。上底用两根长4500毫米、直径16毫米的钢筋。用25根长1800毫米、直径8毫米的钢筋做成围筋，制成图12、13所示的钢结构，浇注混凝土，加上水泥保护层以后，再制成长4520毫米、高500毫米、宽260毫米的混凝土梁（备注：在下底的中间平面上框的角上焊一个厚10毫米、腰长100毫米的等腰直角三角形的钢板，起稳定作用，阻止下底方形钢框架的摇摆。）

（二）新对比梁（与图10、11所示的初试对比梁相同）

被试梁理论计算钢材的总重量87.1千克、对比梁83.1千克，因钢板不十分规格，被试梁制孔后减少了重量，实称被试梁的总重量84.3千克、对比梁的总重量82.8千克，被试梁所用钢材的总重量是对比梁的101.81%。

（三）检验方法（与初试相同）

（四）检验结果：被试梁距梁的中心点约1130毫米处断裂，最高受力是33.06吨，对比梁在中点断裂，最高受力15.12吨，被试梁中心点最大的预应力是对比梁的218.05%。

方案二：

（一）新被试梁

用4根长4500毫米、直径22毫米作两边下底的底筋，用长246毫米、宽72毫米、厚8毫米的钢板条21块，分别按前面阐述的方法连接两边上下重叠的两根下底钢筋，再在中间向两边分别***长2250毫米、直径22毫米的钢筋各两根，下底筋中间区域的两边分别形成类似于长2250毫米、边长44毫米的“方钢”，起着十分坚固的作用，解决混凝土梁中“木桶效应”所形成的“短板”。上底用2根长4500毫米、直径22毫米的钢筋，用36根长1800毫米、直径8毫米的钢筋做围筋，制成图12、13所示的钢结构，浇注混凝土，制成长4520毫米、宽260毫米、高500毫米的混凝土梁（备注：在下底的中间平面框的角上焊一个厚10毫米、腰长100毫米的等腰直角三角形钢板，起稳定作用，阻止下底方形钢框架的摇摆）。

（二）新对比梁

按常规设计以增加钢筋提高预应力的方法：下底平均放4根长4500毫米、直径25毫米的钢筋；上底平均放4根长4500毫米、直径22毫米的钢筋；用45根长1800毫米、直径8毫米的钢筋做围筯，制成图14、15所示的钢结构。整个混凝土梁的长、宽、高与被试相同。

被试梁按理论计算钢材总重量153.6千克，实际称重量152.2千克，对照梁理论计算重154千克，实际称重是152.5千克，被试梁实际所用的钢材总重量是对比梁的99.8%。

（三）检验方法（与初试相同）

（四）检验结果：被试梁距梁的中心点约1130毫米处断裂，最高受力是45.99吨，对比梁在中心点断裂最高受力28.67吨，被试梁中心点最大的预应力是对比梁的160.41%。

标记数字	标记名称	标记数字	标记名称
				1	钢板式结构组1	7	常规钢筋孔7
2	结构固定圈2	8	加强钢筋孔8
				3	钢筋分段骨架钢板3	9	加强固定板常规钢筋孔9
4	常规钢筋4	10	竖排加强钢筋孔10
				5	加强钢筋分段骨架钢板5	11	横排加强钢筋孔11
6	加强钢筋6

Claims (6)

1.一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，其特征是它由钢板式结构组（1）与结构固定圈（2）组成；结构固定圈（2）将多层钢板式结构组（1）固定为一个整体。

2.根据权利要求1所述的一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，其特征是钢板式结构组（1）由钢筋分段骨架钢板（3）、常规钢筋（4）、加强钢筋分段骨架钢板（5）与加强钢筋（6）组成；钢筋分段骨架钢板（3）设在钢板式结构组（1）两头；加强钢筋分段骨架钢板（5）设在钢板式结构组（1）中间位置；常规钢筋（4）贯穿钢筋分段骨架钢板（3）与加强钢筋分段骨架钢板（5），并且钢筋分段骨架钢板（3）与加强钢筋分段骨架钢板（5）均匀排列；加强钢筋（6）贯穿加强钢筋分段骨架钢板（5），且加强钢筋分段骨架钢板（5）均匀排列；所述的钢板式结构组（1）形成牢固钢筋构架，来提高混凝土梁的环向预应力；所述的结构固定圈（2）用于固定钢板式结构组（1），使多组钢板式结构组（1）形成多层架构；所述的钢板分段加强预应力的含义是将长钢筋贯穿钢板后各接触点经点焊焊接，等同于将长钢筋分成数段短钢筋，通过提高各段短钢筋的预应力来提高混凝土梁预埋钢结构的整体预应力。

3.根据权利要求2所述的一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，其特征是在钢板式结构组（1）上设有钢筋分段骨架钢板（3）与常规钢筋（4）；所述的钢筋分段骨架钢板（3）是钢板式结构组（1）中用钢板制成的分设两头的固定板；所述的常规钢筋（4）贯穿安装在钢筋分段骨架钢板（3）上，且与钢筋分段骨架钢板（3）连接在一起，各连接点都使用点焊，使之形成牢固钢筋构架；钢筋分段骨架钢板（3）与常规钢筋（4）的作用是使被连接的钢筋在同一个水平面上受力，增加各小段预应力，实现提高钢筋在连接处的受力强度。

4.根据权利要求1或2所述的一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，其特征为钢板式结构组（1）上设有加强钢筋分段骨架钢板（5）与加强钢筋（6）；所述的加强钢筋分段骨架钢板（5）区别于钢筋分段骨架钢板（3），设在钢板式结构组（1）中间位置，用钢板制成的加强板；所述的加强钢筋（6）贯穿安装在加强钢筋分段骨架钢板（5）上，且与加强钢筋分段骨架钢板（5）连接在一起，各连接点都使用点焊，使之形成牢固钢筋构架；多条加强钢筋（6）使混凝土梁中下底钢筋受力的长度缩短，抗拉力的强度提高；加强钢筋分段骨架钢板（5）与加强钢筋（6）的作用是提高钢筋在混凝土梁中受拉力最薄弱的环节即下底钢筋的中间部分的抗拉力及预应力的强度。

5.根据权利要求4所述的一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，其特征是在加强钢筋分段骨架钢板（5）上设有竖排加强钢筋孔（10）；所述的竖排加强钢筋孔（10）是加强钢筋分段骨架钢板（5）上的加强钢筋孔（8），竖排加强钢筋孔（10）可根据实际情况确定组数。

6.根据权利要求5所述的一种钢板分段加强预应力式混凝土梁预埋钢结构，其特征是在加强钢筋分段骨架钢板（5）上设有横排加强钢筋孔（11）；所述的横排加强钢筋孔（11）是加强钢筋分段骨架钢板（5）上的加强钢筋孔（8），横排加强钢筋孔（11）可根据实际情况确定组数。