CN102425105A - 纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件及其施工方法，属于结构工程技术领域。该连接件用于连接钢梁和混凝土板，所述的连接件包括螺杆和螺帽，螺杆与螺帽通过螺纹机械连接，螺杆周围外包弹性材料管，并焊接于钢梁的上翼缘板上，若钢梁和混凝土相对滑移量需求较大，可进一步在螺帽周围外包弹性材料管。在钢-混凝土连续组合梁桥以及钢-混凝土组合框架结构的负弯矩区采用该连接件，能有效减小负弯矩区混凝土板的拉应力，提高混凝土板的纵向预应力导入度，改善混凝土板的长期性能和耐久性，同时该连接件具有可靠的抗拔能力，能抵抗混凝土板相对于钢梁的掀起作用。本发明的连接件取材方便、构造简单、施工快速、受力合理，具有良好的技术经济效益。

Description

纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种应用于桥梁结构和建筑结构的连接件，特别涉及一种应用于钢-混凝土连续组合梁桥以及钢-混凝土组合框架结构负弯矩区的连接件，属于结构工程技术领域。

背景技术

如图1所示为钢-混凝土连续组合梁桥，图2所示为钢-混凝土组合框架，其中采用的钢混凝土组合梁均由钢梁和混凝土板组成，两者通常采用栓钉连接件9相连，如图3所示。栓钉连接件9的主要作用包括：(1)抗剪：承担钢梁与混凝土板之间的界面纵向剪力，限制两者之间的界面纵向自由滑动，从而保证钢梁与混凝土板协同变形、共同工作，充分发挥组合作用，提高截面刚度和承载能力；(2)抗拔：抵抗混凝土板因整体纵向弯曲以及局部横向弯曲导致的竖向分离和掀起。

将钢梁和混凝土板采用栓钉连接件相连，对于正弯矩区的组合梁1，钢梁与混凝土的组合作用能使混凝土板受压，钢梁大部分受拉，充分发挥钢梁与混凝土各自的材料性能，大幅提高截面刚度和承载力，降低结构高度。

然而，对于负弯矩区的组合梁2，钢梁与混凝土的组合作用会使混凝土板受拉，导致其更容易开裂。收缩徐变以及温度效应所产生的混凝土板中的拉应力由于栓钉连接件的约束而得不到有效释放，会对混凝土板的长期性能和耐久性产生不利的影响。此外，在连续组合梁桥中，为了降低混凝土板中的拉应力，避免其开裂，需要在组合梁负弯矩区混凝土板内布置大量的纵向预应力束，但施加的预应力会通过栓钉连接件传递至钢梁上翼缘，从而大大降低纵向预应力的效率。综上所述，在连续组合梁桥以及钢-混凝土组合框架结构的负弯矩区，采用栓钉连接件会对结构受力产生不利的影响，但如果不采用栓钉连接件使钢与混凝土不发生组合作用，虽然能改善上述问题，但混凝土板的竖向抗拔问题无法得到有效解决。因此，钢-混凝土连续组合梁桥以及钢-混凝土组合框架结构目前尚缺少一种用于负弯矩区只抗拔但纵向不抗剪的新型连接件，从而制约了这两种结构形式的推广和应用。

针对上述问题，本申请人于2011年3月18日，申请号：201110065691.X，申请的发明专利《纵向不抗剪T型抗拔连接件及其施工方法》，提供了一种有效的用于负弯矩区只抗拔但纵向不抗剪的新型连接件方案，该方案通过在由腹板和顶板组成的T型钢侧面和顶面粘贴泡沫塑料，来实现纵向不抗剪但抗拔的目的，使用该连接件能有效减小负弯矩区混凝土板的拉应力，提高混凝土板的纵向预应力导入度，改善混凝土板的长期性能和耐久性，同时该连接件具有可靠的抗拔能力，能抵抗混凝土板相对于钢梁的掀起作用，具有广阔的应用前景。但该方案现场粘贴泡沫塑料的工作量较大，且泡沫塑料在现场施工中易被损坏，因此其构造有待进一步改进。本发明通过采用一种新的构件，不仅同样能实现不抗剪抗拔的效果，而且减少了现场施工的工作量，现场施工的质量也更易保证。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件及其施工方法，解决连续组合梁桥以及钢-混凝土组合框架结构负弯矩区采用栓钉连接件对结构受力产生不利影响的技术问题。在正弯矩区组合梁1仍然采用传统的栓钉连接件9，在负弯矩组合梁2采用本发明的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，从而能有效减小负弯矩区混凝土板的拉应力，提高混凝土板的纵向预应力效率，改善混凝土板的长期性能和耐久性，同时具有抗拔作用以抵抗混凝土板的竖向分离和掀起作用，构造简单，施工方便，经济性能较优。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，用于连接钢梁和混凝土板，所述的钢梁包括上翼缘板4、腹板5和底板6，所述的混凝土板由混凝土板钢筋7和混凝土8组成：其特征在于：所述的连接件包括螺杆10和螺帽11，螺杆10与螺帽11通过螺纹机械连接，螺杆10周围外包有弹性材料管12，并焊接于上翼缘板4上。

本发明的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件的具体施工方法为：

a.在工厂将螺杆10焊于上翼缘板4；

b.钢梁现场安装就位后在螺杆10周围外包弹性材料管12，并通过螺纹将螺帽11机械连接于螺杆10上，或进一步在螺帽11外包弹性材料管12；

c.绑扎混凝土板钢筋7；

d.浇注混凝土8。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)由于混凝土板和钢梁之间纵向能发生自由滑动，能有效释放钢-混凝土连续组合梁负弯矩区混凝土板中的拉应力，在连续组合梁桥中可少用甚至不用混凝土板纵向预应力的目的，纵向预应力的效率相比采用栓钉连接件的组合梁来说也有显著的提高；(2)能有效降低混凝土收缩徐变以及温度效应引起的混凝土板中的拉应力，改善混凝土板的长期受力性能，提高混凝土板的耐久性。(3)该连接件构造简单，取材方便，螺杆预先在工厂焊于钢梁上，现场只需套弹性材料管，螺帽和螺杆采用机械连接，安装方便快速，经济性能较优；(4)该连接件保留了传统栓钉连接件抗拔的作用，能有效抵抗混凝土板因整体纵向弯曲、局部横向弯曲以及横向偏载作用导致的竖向分离和掀起。

附图说明

图1为钢-混凝土连续组个梁桥中组合梁不同区域采用不同连接件类型示意图。

图2为钢-混凝土组合框架结构中组合梁不同区域采用不同连接件类型示意图。

图3为正弯矩区采用传统栓钉连接件的组合梁横断面图。

图4为负弯矩区采用纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件的组合梁横断面图。

图5为负弯矩区采用仅在螺杆外包有弹性材料管的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件组合梁纵断面图。

图6为负弯矩区采用螺杆与螺帽均包有弹性材料管的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件组合梁纵断面图。

图7为纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件的具体构造和安装步骤示意图。

图中：1-正弯矩区采用传统栓钉连接件的组合梁；2-负弯矩区采用纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件的组合梁；3-组合框架中的柱；4-上翼缘板；5-腹板；6-底板；7-混凝土板钢筋；8-混凝土；9-栓钉连接件；10-螺杆；11-螺帽；12-弹性材料管。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的结构、施工过程作进一步描述如下。

如图4所示，钢梁由上翼缘板4、腹板5和底板6组成，混凝土板由混凝土板钢筋7和混凝土8组成。本发明的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，用以连接钢梁和混凝土板，包括螺杆10和螺帽11组成，螺杆10与螺帽11通过螺纹机械连接，螺杆10焊接于上翼缘板4上，并周围外包有弹性材料管12，弹性材料管可以是塑料管或橡胶管，如图5和图7a、b所示。

当混凝土板和钢梁之间相对滑移需要量较大时，可同时在螺帽11外包弹性材料管12弹性材料管可以是塑料管或橡胶管，(如图6和图7c所示)。螺杆外包弹性材料管12和螺帽外包弹性材料管12可以为塑料管或橡胶管，其管壁厚度根据钢梁与混凝土板的相对滑移需求量确定。

这种连接件由于纵向刚度较弱，几乎不具备抗剪能力，使混凝土板和钢梁之间可纵向自由滑动，但同时具有较强的抗拔能力，使混凝土板和钢梁仍然具有较强的整体性。

本发明的施工方法为：

本发明所述的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，其施工方法如下：在工厂将螺杆10焊于上翼缘板4，钢梁现场安装就位后在螺杆10周围外包弹性材料管12(图7a)，并通过螺纹将螺帽11机械连接于螺杆10上(图7b)，并可进一步在螺帽11外包弹性材料管12(图7c)，最后绑扎混凝土板钢筋7，浇注混凝土8，从而形成如图4～图7所示的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件。

本发明提供了一种纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，可用于钢-混凝土连续组合梁的负弯矩区。该连接件能有效减小负弯矩区混凝土板的拉应力，提高混凝土板的纵向预应力导入度，改善混凝土板的长期性能和耐久性，同时具有抗拔能力，能抵抗混凝土板的竖向分离和掀起作用，构造简单，施工方便，经济性能较优。

Claims (4)

1.一种纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，用于连接钢梁和混凝土板，所述的钢梁包括上翼缘板(4)、腹板(5)和底板(6)，所述的混凝土板由混凝土板钢筋(7)和混凝土(8)组成；其特征在于：所述的连接件包括螺杆(10)和螺帽(11)，螺杆(10)与螺帽(11)通过螺纹机械连接，螺杆(10)周围外包有弹性材料管(12)，并焊接于上翼缘板(4)上。

2.根据权利要求1所述的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，其特征在于，所述螺帽(11)的外部包有弹性材料管(12)。

3.根据权利要求1或2所述的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件，其特征在于，所述的弹性材料管(12)为塑料管或橡胶管。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的纵向不抗剪螺杆式抗拔连接件的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

a.在工厂将螺杆(10)焊于上翼缘板(4)；

b.钢梁现场安装就位后在螺杆(10)周围外包弹性材料管(12)，并通过螺纹将螺帽(11)机械连接于螺杆(10)上，或进一步在螺帽(11)外包弹性材料管(12)。

c.绑扎混凝土板钢筋(7)；

d.浇注混凝土(8)。

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