梁腹材料具有多种形态的花纹的复合梁的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种由钢材的梁腹材料、混凝土下弦材、及混凝土上部底板构成的复合梁。具备混凝土下弦材的现有的复合桁架梁存在由于使用刚结节点而在节点区间内产生局部的大剖面力、中间支点部隔壁设置等问题。本发明提出如下复合梁桥而代替现有的三角形的桁架结构：使用可以在构件之间顺利地传递力的具有多种形态的花纹的梁腹材料，并根据主要施工步骤使主梁的结构方式从桁架结构变换为桁条结构。由此，本发明的复合梁具备：由钢材构成的框架结构，其发挥与桁架相似的结构性能；混凝土下弦材，其用于包围整个框架结构的下部钢材；混凝土梁腹材料，其用于填充框架结构的梁腹空间的一部分；及混凝土底板，其与框架结构的上弦材结合。本发明的复合梁根据施工条件和施工步骤可以适当地活用桁架结构和桁条结构的优点及钢材和混凝土所具有的优点。
【专利说明】梁腹材料具有多种形态的花纹的复合梁
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合梁，其主要特征在于:在组合梁结构中，即，首先在工厂制作仅由钢材构成的框架结构而向架设现场搬运后，在制作场所或桥墩上通过剪切连接件与混凝土构件成为一体而抵抗外部载荷的组合梁结构中，钢管、方管、或轧制型钢通过利用高频加热的弯曲加工而制作具有规定形状的单元构件，之后，通过连接板结合这些单元构件而制作具有多种花纹的梁腹材料，在该梁腹材料的上部及下部分别结合纵向桁条构件，从而制作钢材的框架结构，之后，进而使粘结于框架结构下部的纵向桁条构件与具有规定形状的混凝土构件结合，由混凝土填充中空的梁腹材料的一部分，从而制作由发挥梁结构性能的复合剖面形成的主梁，之后粘结于框架结构的上部的纵向桁条构件与混凝土上部底板结口 O
[0002]本申请主张以韩国专利申请第10-2012-0038850号为基础的优先权，本说明书中包括韩国专利申请第10-2012-0038850号的申请说明书中记载的全部内容。
【背景技术】
[0003]现有的主梁是梁腹以壁式堵塞的实心结构或具有三角形的贯通空间的桁架结构。实心结构的主梁通过梁腹材料的剪切力来抵抗铅直方向的外力，桁架结构通过斜撑的轴力来抵抗外力，这是主梁与实心结构的主梁的最大的区别。
[0004]主梁为实心结构的情况下，在材料使用方面优选根据剪切力的大小变化而改变梁腹材料的厚度或高度。根据剪切力的大小而改变梁腹材料的厚度的方案适用于梁腹材料由钢板构成的情况，但是，为了防止剪切挫曲，需要一定厚度以上的钢板，因此，存在不能够仅由剪切力的大小而决定构成梁腹材料的钢板的厚度的问题。
[0005]另外，梁腹由混凝土构成的情况下，一般以剪切力最大处为基准，决定梁腹材料厚度，其结果，梁腹材料对于剪切力的抵抗能力一直绰绰有余，导致主梁重量超出需要重量以上的现象。
[0006]为了防止由于梁腹材料的过度使用而引起的梁重量增加的现象，减小主梁高度是一种有效的方法，但是，问题在于，主梁的高度不是由剪切力决定德尔，而是主要通过限制在主梁处产生的弯矩的大小和下沉等而决定的。增大对于弯矩和下沉的主梁的抵抗性的最有效的方法是增大主梁的高度，但是若增大主梁的高度，则对于剪切力的抵抗能力的超出度会相应地增加，从而导致增加不必要的重量和由此引起的弯矩增加的结果。
[0007]此时,在连续梁结构中，剪切力增大时弯矩的大小也随之增大，因此,也能够部分使用改变主梁的高度以对应剪切力变化的方法，但是，在单梁结构中，存在剪切力与弯矩的变化互相不一致或相反的倾向，因此，并不意味减小剪切力就能降低主梁高度。
[0008]另一方面，梁腹是桁架结构的情况下，在实心结构中引起剪切力的铅直载荷以斜撑的轴力形式传递，因此，能够与剪切力的大小相应地改变各斜撑的剖面，从而能够从根本上解决由于梁腹材料的过度使用而引起的重量增加的问题。作为减少主梁重量的最有效的方案有将材料效率性优异的钢材用于梁腹中并且使用结构效率性优异的桁架结构形式的方案。桁架结构形式的外观与名称根据梁腹材料的配置形状而不同，其中双重结构特性及材料效率性最优选的方式是交替配置受到压缩力和拉力的斜撑的华伦式桁架(warrentruss)结构。
[0009]华伦式桁架结构用于复合桁架梁，其中，复合桁架梁用于使施加在构造物处的铅直载荷经过最短路径传递到支点，并在对于外部水平载荷如预应力的抵抗能力优异的桁架下弦材处使用混凝土。即，作用于相邻的斜撑处的轴力在与混凝土下弦材相汇的下部节点处从压缩力转换成拉力，在该过程中，水平力传递到混凝土下弦材。此时，相邻的斜撑的中心轴线与混凝土下弦材的质心轴不重合于一点时，在节点区间，会产生大的剪切力和偏心力矩，为了使混凝土下弦材能够稳定地抵抗这些力，需要使用PS钢材，其中PS钢材用于在使用连接两个斜撑的具有适当形状的埋入钢材和钢筋的节点部补强和混凝土下弦材导入张紧力。
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]如上所述，在大部分情况下，桁条结构的主梁以用于抵抗剪切力的梁腹材料部分具有比实际作用的铅直力更大的抵抗能力的方式制作，由此导致增加不必要的梁重量。净跨长度越长，基于梁重量的剖面力所占的比重越大，因此为了更有效的结构性能和减少施工费用，需要一种通过最优化梁腹材料形状从而减少梁重量的方案。
[0012]另一方面，若在梁腹处使用桁架结构则在减轻重量方面是非常有效的方案，但是由于桁架结构形式所具有的下面几项特殊性，在设计及施工时需要格外注意。在组合直线构件而形成的三角形桁架结构中，在所有节点区间，互相连接的构件之间实现力方向的急剧转换。越靠近支点，作用于斜撑的轴力越大，从而施加于节点的局部的剪切力的大小也急剧增大。但是，在简单支撑结构方式或连续支撑结构的最外侧净跨的支点，斜撑轴力增大，但是在上弦材产生的弯矩所引起的轴力的大小随着靠近支点反而会急剧减小。即，发生如下的构件之间的严重的厚度差的问题:在此区间的上弦材处需要薄的钢板厚度，然而斜撑处需要厚的钢板厚度，从而，为了顺利地传递力和防止上弦材的局部的剪切变形，需要额外使用节点补强板。
[0013]另外，就桁架结构而言，在抵抗轴力的斜撑与抵抗弯矩的上弦材和下弦材互相相汇的节点处，具有互相不同的作用方向的力会互相交差，因此为了使这些力沿着各构件的质心轴在节点区间内的一点一致，在设计时需要格外注意。在现有的钢桁架结构中，在节点区间额外粘合非常大的节点板，以使互相连接的桁架结构构件的作用力在节点内相汇于一点。
[0014]但是，就在梁腹材料处使用钢管并且具有由混凝土形成的下弦材的复合桁架梁桥而言，由于存在使用暴露的大规模的节点板时产生的各种问题、因混凝土与钢材的接触面的腐蚀引起的维护管理问题与因相对较低的梁高度引起的妨碍美观等问题，因此，主要使用在由混凝土形成的弦材内埋入的刚结节点结构，该情况下作用于相邻的斜撑的轴力只能直接或间接地通过混凝土弦材传递力。此过程中作用于斜撑的轴力的铅直成分和由刚结处理引起的局部斜撑的弯矩在节点区间产生，因此设计时需要格外注意以防止这些力导致在混凝土下弦材处产生不良裂缝。
[0015]另一方面，净跨长度越长，根据位置而作用到斜撑的轴力的绝对大小的差距越大，由此所使用的斜撑及节点的尺寸也需要多样化。但是，为了满足设计及制作上的简化，会避免使用太多种的斜撑和节点，其结果通常会发生使用超出预算很多的钢材的情况。
[0016]为了解决构成桁架的斜撑之间的显著的剖面力差所引起的增加不必要钢材的使用量的问题，有时会采用将华伦式桁架适用于以桁架的半节点间隔重叠的双重华伦式桁架结构的方案，但由于在该情况下存在下列问题，一般只在非常特殊的情况下使用该方案:反而使需要持续维护管理的节点数增加至两倍量；互相交差的斜撑区间的处理问题；在中间桥墩的斜撑的支点处理；及透视性的降低等。
[0017]另外，将具有混凝土下弦材的复合桁架梁用于连续结构时所产生的其他问题中的一个是，由于在中间支点部的局部的弯曲变形抑制而在混凝土下弦材产生非常大的弯矩的现象。这是因为，与构成桁架的所有构成要素在节点处彼此以销结构结合的理想的桁架功能不同地，混凝土下弦材在节点区间结合成具有弯曲强度的连续桁条结构所产生的现象。
[0018]为了解决上述问题，与现有的钢桁架桥不同地，在复合桁架梁桥中，在各中间支点额外设置刚性非常大的混凝土隔壁，其以隔着桁架的一个节点至三四个节点的方式设置，从而抵抗在混凝土下弦材产生的局部的弯矩，但是也会存在由基于设置隔壁的费用增加、重量增加引起的使用底座的用量增加及下部支撑结构的规格增加等问题。
[0019]如上所述，具备混凝土下弦材的现有的复合桁架梁从整体的力的流向来看发挥了桁架的结构性能，从而能够实现减少重量的最初目的，但是进一步具有如下待解决的问题:根据位置的斜撑与上弦材之间的剖面力产生倾向的不一致；多种规格的斜撑及节点尺寸使用的限制；由于使用刚结节点从而在节点区间内产生局部的大剖面力；在中间支点部设置隔壁等。
[0020]技术方案
[0021]本发明是为了解决上述复合桁架梁的问题而提出的，代替现有的三角形的桁架结构，提出一种如下复合梁桥:使用可以在构件之间顺利地传递力的具有多种形态的花纹的梁腹材料，并根据主要施工步骤将主梁的结构方式从桁架结构变换为桁条结构的复合梁桥。
[0022]为了达到上述目的，本发明的复合梁具备:由钢材构成的框架结构，其发挥与桁架相似的结构性能；混凝土下弦材，其用于包围整个框架结构的下部钢材；混凝土梁腹材料，其用于填充框架结构的梁腹空间的一部分；及混凝土底板，其与框架结构的上弦材结合。
[0023]此处，作为由钢材构成的框架结构，代替直线的一对斜撑在与上弦材或下弦材相汇的位置以一定的倾斜角交替的现有的桁架结构，而使用梁腹材料呈圆形或半圆形形状的构件，从而形成施加到梁腹材料的铅直力不通过上弦材和下弦材也可直接传递到相邻的梁腹材料的载荷路径，梁腹材料以在与上弦材或下弦材相汇的位置，作用于梁腹材料处的轴力与原有的轴力的方向互相平行或呈直角的方式构成，由此实现由以最短距离达成传递力的直接剪切(direct shear)实现的构件之间的力的传递。
[0024]在由钢材构成的框架结构的梁腹材料，通过使用心形构件，也能够使铅直力通过梁腹材料之间的直接结合来进行传递，梁腹材料与上弦材之间的力的传递是通过水平并排两个构件而实现直接剪切，对于梁腹材料与下弦材之间的力的传递，能够使构件之间的交叉角呈约70°，因此节点规模与现有的桁架结构相比大幅度地减小。并且，形成直线的轴方向构件这一部分的长度大幅度地减小，因此，受到压缩力时对于挫曲的抵抗能力得到很大提高，并且得到在维持相同节点间隔的情况下使斜撑的倾斜角大的效果，因此，梁腹材料的规格降低。梁腹材料与上弦材几乎在节点整个区间重叠，因此，铅直力的一部分也能够通过上弦材和梁腹材料的剪切抵抗来进行传递。
[0025]另外，若将菱形状的构件连续地配置成框架结构的梁腹材料，则如现有的双重华伦式桁架能够确保与分散作用于梁腹材料的轴力相同的结构性能。并且，在梁腹材料处产生的铅直力即使不通过上弦材及下弦材也能够通过梁腹材料之间的直接剪切进行传递，由作用于梁腹材料处的轴力的方向变换产生的水平力也能够以直接剪切的形式传递到上弦材和下弦材处。
[0026]与现有技术中改变梁腹材料的形状从而减小作用于节点处的力的大小的方式不同，本发明的另一主要目的在于，通过主梁的结构形式根据施工步骤从类似桁架结构变换为桁条结构的方法，制作作用于主梁处的铅直力不仅是能够由梁腹材料的轴向抵抗来支撑,还能够由梁腹材料、上弦材、下弦材、及连接部补强板的剪切抵抗来支撑的轻质的复合梁。即，利用作为主梁的基本框架的钢材的框架结构而形成主梁的步骤中，与桁架相似的结构性能成为主要结构，在与上部底板混凝土结合的步骤及正在公用的状态下，主梁实现桁条的结构性能。
[0027]本发明的复合梁若以各结构构件的重量相比较，则在总重量中，钢材的框架结构占15%左右的比重,混凝土下弦材占30%左右的比重,及混凝土上部底板占55%左右的比重；复合梁用于桥梁构造物的情况下，路缘石及铺路等额外固定载荷以及车辆等移动载荷的大小约占复合梁重量的30%左右。即，直至形成混凝土下弦材的步骤的铅直力约占总大小的35%左右，之后直到共用步骤中额外施加于主梁处的铅直力约占65%，若是能够通过主梁的剪切抵抗分担铅直力的结构，则能够降低梁腹材料的规格，最终能够大幅度地减小在梁腹材料与上弦材或下弦材相汇的位置设置的节点的规模。
[0028]为了达到上述目的，就本发明的复合梁而言，在梁腹设置的开口部中，除了仅由梁腹材料包围的空间之外的剩余空间由150_左右厚度的薄钢筋混凝土结构填充，从而实现与桁条相同的结构性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是示出本发明的用于制作梁腹材料的单元构件的俯视图。
[0030]图2是示出本发明的用于制作单元构件的构件的剖视图。
[0031]图3是示出本发明的用于对单元构件进行弯曲加工的装置的示意图。
[0032]图4是示出本发明的钢材框架结构的形状图。
[0033]图5是示出本发明的钢材框架结构的构件之间的力的流向图
[0034]图6是示出本发明的能够通过组合单元构件来制作的钢材框架结构的示意图。
[0035]图7是示出本发明优选的第一实施例的复合梁施工顺序图。
[0036]图8是示出本发明优选的第二实施例的复合梁施工顺序图。
[0037]图9是示出本发明优选的第三实施例的复合梁施工顺序图。
[0038]附图标记说明
[0039]1:用于制作梁腹材料的圆形单元构件
[0040]2:用于制作梁腹材料的心形单元构件
[0041]3:用于制作梁腹材料的不等号形单元构件
[0042]4:用于制作梁腹材料的半圆形单元构件
[0043]5:用于对单元构件进行弯曲加工的固定夹具
[0044]6:高频加热装置
[0045]7:固定辊轮
[0046]8:钢材框架结构的上弦材
[0047]9:钢材框架结构的下弦材
[0048]10:单元构件连接板
[0049]11:支点补强板
[0050]12:单元构件下部连接板
[0051]13:剪切连接件
[0052]14:混凝土下弦材
[0053]15:混凝土上部底板
[0054]16:梁腹混凝土
[0055]17:高强度PS钢材
【具体实施方式】
[0056]下面，为了具体说明本发明的内容，参照示出实施例的附图进行详细说明。
[0057]图1示出本发明的用于制作梁腹材料的单元构件的形状。如图1所示，本发明的复合梁的梁腹材料，利用以规定半径R弯曲加工的、具有圆形1、心形2、不等号3、及半圆4形状的单元构件，从而以一定间隔制作成具有多种花纹的梁腹材料。
[0058]图2示出本发明的用于单元构件的剖面形状，形成为根据弯曲加工的材料特性的变化最小的圆形钢管、四角方管、或轧制型钢(H型钢、C型钢)的剖面。
[0059]图3是示出本发明的用于制作单元构件的装置的示意图。如图3所示，粘附固定夹具5以在圆曲线开始形成处维持一定半径，之后直线构件经过位于固定辊轮7的前方的高频加热装置6并以具有规定半径R的方式进行弯曲加工。即，实施通过高温的高频加热的弯曲加工，能够使钢材固有的材料特性的损伤最小化，与在常温下的冷加工相比能够使曲线半径减小2倍以上。
[0060]图4示出本发明的能够利用单元构件构成的钢材框架结构的形状。本发明的能够使用单元构件构成的类似桁架结构大体分为四种基本形状。
[0061]首先，圆形的单元构件I通过焊接连接板10互相连接而形成梁腹材料，之后在梁腹材料的上部和下部分别焊接上弦材8和下弦材9从而形成框架结构，在设置有支点的两端部粘附梁腹补强板11从而制作在梁腹处具有圆形的开口部的钢材框架结构(图4(a))。
[0062]在梁腹处具有心形花纹的开口部的钢材框架结构通过如下方式制作:将心形单元构件2中经过曲线加工的部分通过焊接连接板10来互相连接从而形成梁腹材料，之后将梁腹材料的上部沿着水平的直线区间与上弦材8焊接，在梁腹材料的下部为了闭合心形单元构件2而将焊接的补强板12与下弦材9互相焊接(图4(b))。
[0063]在梁腹处具有菱形花纹的开口部的钢材框架结构通过如下方式制作:将不等号形的单元构件3中经过曲线加工的部分以互相对置的方式配置，之后通过焊接连接板10来互相连接从而形成梁腹材料，此后，在梁腹材料的上部和下部分别焊接上弦材8和下弦材9(图 4(c))。
[0064]在梁腹处具有半圆形花纹的开口部的钢材框架结构通过如下方式制作:将半圆形的单元构件4的下端通过焊接来互相连接从而形成梁腹材料，之后在梁腹材料的上部和下部分别焊接上弦材8和下弦材9 (图4 (d))。
[0065]图5是示出本发明的钢材框架结构的构件之间的力的流向图。如图5(a)所示，将圆形的单元构件用于梁腹材料时，对于由外部载荷产生的铅直力，以剪切力的形式作用于梁腹材料与上弦材及下弦材相汇的位置，并在梁腹材料互相相汇的梁腹中央处力的方向转换成铅直方向的轴力；由于作用于单元构件的前方和后方的连接点的铅直轴力V1、V2的差距，产生单元构件欲向铅直力小的方向旋转的性能，而为了抑制该旋转性能，分别在上弦材处产生压缩力Cl、C2，在下弦材处产生拉力T1、T2。即，在现有的桁架结构中所有的铅直力仅通过直线的斜撑轴力传递，但是在本发明的具有圆形的梁腹结构的框架结构中具有通过高次超静定的结构抵抗能力优异的圆结构而抵抗铅直力的结构特性。
[0066]如5(b)所示，将心形的单元构件用于梁腹材料时，以单元构件之间的连接点为基准，向上弦材和下弦材侧分别形成三角形的桁架结构，其结果施加在单元构件连接点处的铅直力V1、V2由位于上下的两桁架结构分担，通过传递到上部桁架的铅直力成分而在上弦材处产生压缩力C1、C2，通过传递到下部桁架的铅直力成分而在下弦材处产生拉力T1、T2。在现有的桁架结构中，作用到斜撑的轴力在构件的整个长度上其大小和方向一直维持固定值，只有在与弦材相汇的节点区间具有作用力的大小和方向变化的特性，因此，发生所有铅直力仅在一个节点处集中的现象，但是，在本发明的具有心形梁腹结构的框架结构中，作用到一个梁腹材料的力的大小和方向可以被设置成随着构件位置不同而不同，因此，减小作用到与弦材相汇的节点的铅直力的绝对大小。另外，将铅直力聚集的梁腹材料之间的连接点置于上弦材和下弦材之间，因此，也可以通过上弦材和下弦材的剪切抵抗分担铅直力的一部分。
[0067]如图5(c)所示，利用不等号形状的单元构件而建造菱形形状的梁腹材料时，以梁腹材料之间的连接点为基准，向上弦材和下弦材侧形成相同尺寸的两个三角形的桁架结构，其结果，施加在单元构件连接点处的铅直力V1、V2由位于上下的两个桁架结构均等地分担，通过传递到上部桁架的铅直力成分而在上弦材处产生压缩力C1、C2，通过传递到下部桁架的铅直力成分而在下弦材处产生拉力Tl、T2。即，本发明的具有菱形形状的梁腹结构的框架结构实现与现有双重华伦式桁架结构相同的结构性能。
[0068]另外，如图5(d)所示，具有半圆形梁腹材料的情况下，作用于上弦材的铅直载荷以集中载荷的形式作用到上弦材的梁腹材料相汇的位置，该集中载荷通过梁腹材料的拱形作用，在梁腹材料和下弦材相汇的位置转换成水平力和铅直反作用力，此时的水平力在下弦材处引起拉力Tl、T2，铅直反作用力通过梁腹材料之间的直接剪切传递到相邻的梁腹材料。另一方面，作用于下弦材的铅直载荷通过下弦材的挠曲而传递到支点，而传递到支点的铅直力通过梁腹材料的拱形作用传递到半圆的顶点处，其中下弦材作为以半圆的梁腹材料的末端为支点的连续桁条结构发挥性能。并且，该铅直力在半圆的顶点转换成水平力和剪切力，其中，由水平力引起上弦材的压缩力Cl、C2，而剪切力V1、V2通过梁腹材料的拱形作用传递到相反侧梁腹材料的末端。
[0069]图6示出本发明的具有组合两个以上的相同或不同形状的单元构件而形成的花纹的梁腹材料钢材框架结构的形状。
[0070]首先，如图6 (a)所示，圆形单元构件I利用在通过连接板10互相连接的梁腹材料处具有直角内角的不等号形状的单元构件3，使得圆形单元构件I分别在上弦材8和下弦材9处进行额外连接，从而能够大幅度地减小在圆形的梁腹材料I处产生的剪切力和力矩的大小，进而能够得到分散作用于上弦材和下弦材的铅直载荷的效果。
[0071]作为能够减小在圆形单元构件I处产生的剪切力和力矩的另一种方案，还可以将具有直角内角的一对不等号形状的单元构件3焊接在圆形的单元构件I的内部，从而使梁腹材料形成如汽车的轮胎的形状(图6(b))。
[0072]另外，如图6 (C)所示，使一对心形单元构件2相对于水平线对置设置，之后焊接连接板10，从而能够制作具有蝶状花纹的梁腹材料的钢材框架结构。
[0073]另外，具有半圆形梁腹材料的钢材框架结构，与具有其他花纹的梁腹材料相比，具有梁腹材料高度相同时，存在能够确保具有最大面积的开口部的优点；但是也存在与在半圆形梁腹材料处产生的剪切力和力矩的大小与其他方式相比显著大的缺点。为了弥补这种缺点，如图6(d)所示，若在半圆形构件4的内部和外部额外设置大小互相不同的两个不等号形状的单元构件3，新生成连接于上弦材8和下弦材9的载荷传递路径，则能够显著地减少在半圆形构件处产生的剪切力和弯矩的大小，并且在上弦材和下弦材处产生的弯矩也会大幅度地减小。
[0074]图7示出本发明的优选第一实施例的复合梁施工顺序。对于本发明的复合梁，在使用将包括形成梁之前的重量的施工载荷通过独立的梁支撑设施支撑的架设施工方法的情况下，可以仅利用钢材框架结构而制作复合梁，其中钢材框架结构仅由梁腹材料构成。首先，如图7(a)所示，为了与混凝土结合，将具备剪切连接件13的梁腹材料4通过连接板12连接，之后，如图7(b)所示，使梁腹材料4与混凝土下弦材14、混凝土上部底板15结合，将混凝土上部底板15与梁腹材料4之间的空间用梁腹混凝土 16填充，从而制作能够实现桁条(beam)的结构性能的复合梁。此时，由外部载荷产生拉伸应力的混凝土下弦材利用埋入于混凝土内部的高强度PS钢材17来导入张紧力P。
[0075]图8示出本发明的优选的第二实施例的复合梁施工顺序。就本发明的复合梁而言，具有可通过起重机一并举起组合前的主梁的架设条件的情况下，可以仅利用钢材框架结构能够制作复合梁，其中钢材框架结构仅由梁腹材料和上弦材构成。首先，如图8(a)所示，在规定形状的单元构件2处焊接连接板10、12而形成梁腹材料，为了结合梁腹材料和混凝土底板，焊接具备剪切连接件13的钢材的上弦材(纵向桁条，8)和梁腹材料而制作钢材框架结构。之后，如图8(b)所示，对于钢材框架结构，在另行组成的地上的空间，结合混凝土下弦材14和梁腹混凝土 16而制作复合主梁，其中混凝土下弦材14利用埋入于内部的高强度PS钢材17而导入张紧力P。之后，将制作的主梁利用起重机放置在桥墩或柱子上，使放置的主梁和混凝土上部底板15组合，从而完成复合梁(图8(c))。
[0076]图9示出本发明的优选第三实施例的复合梁施工顺序。本发明的复合梁在净跨长度非常长或难以使用大型起重机从而无法以如图8所示的施工顺序进行架设的情况下，会将梁腹材料、上弦材、及下弦材全部具备以可以仅由钢材框架结构抵抗外部载荷。首先，如图9 (a)所示，在规定形状的单元构件I处焊接连接板10而形成梁腹材料，为了结合梁腹材料和混凝土底板，将具备到切连接件13的钢材的上弦材(纵向祐1条，8)和下弦材(纵向祐1条，9)分别焊接在梁腹材料，从而制作钢材框架结构。之后，如图10(b)所示，利用起重机将钢材框架结构放置在桥墩或柱子上并使该钢材框架结构与混凝土下弦材14结合，利用埋入到混凝土下弦材14的高强度PS钢材17而导入张紧力P。之后，如图10(c)所示，将钢材框架结构的上弦材9和混凝土上部底板15组合，由钢材框架结构的梁腹材料I和混凝土下弦材、及钢材框架结构的梁腹材料I和混凝土上部底板分别包围的空间用梁腹混凝土 16填充，从而完成复合梁。
[0077]在上文中说明的本发明的实施例可以以各种形式变形，应理解为本发明的范围不限定于上文中说明的实施例。另外，为了说明本发明的实施例所使用的术语是用以说明本发明的，并不是用于限定含义或限定权利要求书中所记载的本发明的范围的。
[0078]产业上的可利用性
[0079]本发明的复合梁的主要效果如下所述:
[0080]首先，能够简化梁腹材料与上弦材或下弦材互相相汇的位置的节点结构，从而能够大幅度地提高施工性和维护管理性；
[0081]其次，施加在梁腹材料处的轴力的绝对大小变小，从而使用在长净跨的结构时，也能够使所使用的梁腹材料的规格降低至2到3种以下，从而容易购买产品并且钢构件的制作效率也得到大幅度提高；
[0082]第三，在梁腹空间处具有多种形状的图案，因此能够建设感觉新颖且具有美观性优异的组合梁结构；
[0083]第四，可以根据施工条件和施工步骤，适当地组合桁架结构和桁条结构的优点和钢材和混凝土所具有的优点，从而能够建设同时满足经济性和施工性的组合梁结构。
【权利要求】
1.一种复合梁，其特征在于， 所述复合梁具备具有梁腹材料的钢材的框架结构，其中所述梁腹材料通过并排连接由弯曲加工分别制作的具有规定形状的钢构件来形成， 所述框架结构的下部与导入张紧力的混凝土下弦材结合，所述框架结构的上部与混凝土上部底板结合，由所述框架结构的梁腹材料和混凝土下弦材、及框架结构的梁腹材料和混凝土上部底板包围的各个梁腹空间由混凝土填充，最终发挥作为桁条的结构性能。
2.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于， 所述钢材框架结构的梁腹材料具备仅由单元构件形成的连续的花纹，所述单元构件具有以圆形、心形、不等号形、或半圆形制作的相同形状单元。
3.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于， 所述钢材框架结构的梁腹材料具备互相组合单元构件而形成的连续的花纹，所述单元构件是以圆形、心形、不等号形、及半圆形中的至少两个形状制作的。
4.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于， 所述钢材框架结构仅由梁腹材料构成，其中所述梁腹材料是通过以圆形、心形、不等号形、或半圆形制作的单元构件形成的。
5.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于， 对于所述钢材框架结构，在梁腹材料的上部具备:梁腹材料，其通过以圆形、心形、不等号形、或半圆形制作的单元构件形成；和纵向桁条，其焊接有用于实现所述钢材框架结构与混凝土底板的组合性能的剪切连接件。
6.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于， 所述钢材框架结构分别在梁腹材料的上部和下部具备梁腹材料和纵向桁条以独立地抵抗外部载荷，其中所述梁腹材料是通过以圆形、心形、不等号形、或半圆形制作的单元构件形成的，所述纵向桁条焊接有用于实现所述钢材框架结构与混凝土构件的组合性能的剪切连接件。
【文档编号】E01D2/00GK104246074SQ201380020174
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年4月15日
【发明者】元大渊 申请人:元大渊