CN108330829A - 一种采用u型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用U型螺栓剪力连接件的钢板‑混凝土组合桥面板，包括混凝土层，混凝土层浇筑在花纹钢板上，在混凝土层中且在花纹钢板上沿横向连接有多排彼此平行间隔设置的U型螺栓剪力连接件，每一排U型螺栓剪力连接件包括多个结构相同且间隔设置的U型螺栓剪力连接件，每一个U型螺栓剪力连接件包括圆弧段，圆弧段的两个端部均依次固定连接直杆段、滚锥段和螺纹段，直杆段的底部与滚锥段的直径大端固定相连，每一个U型螺栓剪力连接件的滚锥段的下部以及螺纹段穿过开在花纹钢板上的圆孔并且滚锥段的上部与圆孔卡固连接，在混凝土层中布置有钢筋网架。在混凝土浇筑的时候，架立钢筋与底面钢板通过U型螺栓剪力连接件构成类桁架结构。
Description
技术领域
本发明涉及钢板-混凝土组合桥面板,尤其涉及一种采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板。
背景技术
过去开发的很多组合桥面板，许多都在实际工程中得到了应用。这些在实际工程中应用的组合桥面板中，为了在现场浇筑混凝土时承受混凝土的自重，通常需要通过在钢底板底部焊接加劲肋来进行抗弯加固，焊接的成本较高且焊接质量的离散性较大。此外，通常情况下采用焊接栓钉来作为钢板与混凝土的剪力连接件。对于桥梁中的栓钉剪力键，很多研究指出，栓钉根部可能存在疲劳损伤的隐患。
作者聂建国，王宇航在《工程力学学报》2012,29(6):1-11发表了“钢-混凝土组合梁疲劳性能研究综述”，该结构中栓钉由于受到变幅剪力作用而在靠近根部的栓杆处产生初始裂纹并逐渐扩展，栓杆净截面积逐渐减小，当栓杆的净截面积不能承受剪力上作用时，整个截面将突然被剪断使得栓钉发生剪切疲劳破坏，栓钉的剪切破坏模式是最为常见的栓钉疲劳破坏模式。
作者张士红，邵旭东，黄细军，等在《公路交通科技》2016,33(11):111-119发表了“轻型组合桥面板中小栓钉连接件的静力及疲劳性能”，该结构由于栓钉焊趾处的疲劳裂纹沿栓杆截面不断扩展，当栓钉难以承担截面之间的剪力时，使得栓钉发生剪切疲劳破坏且试件发生疲劳破坏时UHPC板保持完好而未开裂，试件的疲劳破坏源于栓钉根部栓杆的疲劳断裂。
作者聂建国，王宇航在《钢-混凝土组合结构桥梁》北京:人民交通出版社,2011中指出了栓钉连接件的疲劳性能是组合桥梁疲劳设计的的关键问题之一。
中国专利CN101858052A公开了“钢超高性能混凝土组合桥面结构”、中国专利CN104631319A公开了“钢-超高性能混凝土无连接件组合桥面结构及其施工方法”、中国专利CN106149562A公开了“一种等厚超薄的带孔T型加劲肋的钢-混凝土组合桥面板构造”、中国专利CN104674657A]公开了“一种压型钢板-超高性能纤维增强混凝土组合桥面板”、中国专利CN102383374A]公开了“装配式纤维混凝土组合桥面结构及其施工方法”、中国以上专利都没有解决混凝土自重问题，需要在钢底板底部焊接加劲肋来抵抗弯矩的作用，成本高，且离散性大。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种构造简单、受力合理、抗弯性能好、施工方便的采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明的一种采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板，包括混凝土层，所述的混凝土层浇筑在花纹钢板上，在所述的混凝土层中且在花纹钢板上沿横向连接有多排彼此平行间隔设置的U型螺栓剪力连接件，每一排U型螺栓剪力连接件包括多个结构相同且间隔设置的U型螺栓剪力连接件，每一个U型螺栓剪力连接件包括圆弧段，所述的圆弧段的两个端部均依次固定连接直杆段、滚锥段和螺纹段，所述的直杆段的底部与滚锥段的直径大端固定相连，每一个所述的U型螺栓剪力连接件的滚锥段的下部以及螺纹段穿过开在花纹钢板上的圆孔并且滚锥段的上部与圆孔卡固连接，每个U型螺栓剪力连接件滚锥段的下部套有钢制垫片并通过与该U型螺栓剪力连接件的螺纹段螺纹连接的螺母压紧在花纹钢板底壁上，在所述的混凝土层中布置有钢筋网架，所述的钢筋网架与U型螺栓剪力连接件固定相连。
本发明相对于现有技术具有以下优点及突出效果：
1.在混凝土浇筑的时候，架立钢筋与底面钢板通过U型螺栓剪力连接件构成类桁架结构，能对混凝土浇筑过程的混凝土自重提供刚度与承载能力，避免了底部钢板在混凝土浇筑过程中出现受弯变形过大的问题。
2.U型螺栓剪力连接件能有效的发挥抗拔作用，避免钢底板与混凝土的剥离。
3.采用花纹钢板作为组合梁的钢底板，花纹钢板表面的突起可以作为机械式剪力键，给混凝土与钢底板的结合面提供一定的抗剪承载力。
4.U型螺栓剪力连接件的滚锥段可以减小螺纹段长度和螺母的数量。
附图说明
图1为采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板的结构图；
图2为图1所示的组合桥面板的横断面图；
图3为图1所示的组合桥面板的纵断面图；
图4为图1所示的组合桥面板的采用的U型螺栓剪力连接件与钢板连接示意图；
图5为图4所示的连接结构中的U型螺栓结构示意图；
图6为图4所示的连接结构中的U型螺栓与钢板连接细部构造图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板，包括混凝土层3，所述的混凝土层浇筑在花纹钢板2上，在所述的混凝土层中且在花纹钢板2上沿横向连接有多排彼此平行间隔设置的U型螺栓剪力连接件1，每一排U型螺栓剪力连接件1包括多个结构相同且间隔设置的U型螺栓剪力连接件1，每一个U型螺栓剪力连接件1包括圆弧段10，所述的圆弧段10的两个端部均依次固定连接直杆段11、滚锥段12和螺纹段13，所述的直杆段11的底部与滚锥段12的直径大端固定相连，每一个所述的U型螺栓剪力连接件1的滚锥段12的下部以及螺纹段13穿过开在花纹钢板2上的圆孔并且滚锥段12的上部与圆孔卡固连接。每个U型螺栓剪力连接件1滚锥段12的下部套有钢制垫片14并通过与该U型螺栓剪力连接件1的螺纹段13螺纹连接的螺母9压紧在花纹钢板2底壁上。在所述的混凝土层3中布置有钢筋网架，所述的钢筋网架与U型螺栓剪力连接件1固定相连。
优选的，所述的钢筋网架由主筋4、架立钢筋5和分布钢筋6构成，每排U型螺栓剪力连接件1的多个U型螺栓剪力连接件1的直杆段11之间通过沿水平横向设置的架立钢筋5绑扎固定，多排U型螺栓剪力连接件1中沿同一纵向设置的多个U型螺栓剪力连接件1的上侧之间通过沿水平横向设置的主筋4绑扎固定，多排U型螺栓剪力连接件1中沿同一纵向设置的多个U型螺栓剪力连接件1的圆弧顶点处通过沿水平纵向设置的分布钢筋6绑扎固定。
如图2、3所示，钢底板为花纹钢板，钢板上的花纹可作为机械剪力键抵抗一定的弯矩；混凝土板为钢筋混凝土层。通过螺母将U型螺栓和钢板紧固，避免了焊接工序；U型螺栓剪力连接件1可发挥传统栓钉的抗拔作用，避免混凝土板和钢板的脱离；架立钢筋绑扎在连接件的直线段上，通过连接件与钢底板构成类桁架结构，在混凝土浇筑过程中的自重提供承载能力，不需额外对钢底板进行加劲。
本发明的施工方法为：在钢结构工厂将花纹钢板2及U型螺栓剪力连接件1如图4、6所示的方式紧固；安装就位后，在施工现场如图1所示于U型螺栓剪力连接件上绑扎主筋4、架立钢筋5和分布钢筋6；在花纹钢板2上浇筑混凝土3，构成混凝土板；最后，形成本发明所述的钢板-混凝土组合面板。该新型组合桥面板能避免焊接，且钢筋、连接件和钢板可以构成类桁架结构，能有效减小组合桥面板在混凝土浇筑过程中的挠度。此外，组合板除混凝土板外可以在钢结构工厂制作完成，减少了施工工序，提高经济效益。
上述对本发明的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对本发明做出各种修改，并应用到其他实施例中去而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板，其特征在于：包括混凝土层，所述的混凝土层浇筑在花纹钢板上，在所述的混凝土层中且在花纹钢板上沿横向连接有多排彼此平行间隔设置的U型螺栓剪力连接件，每一排U型螺栓剪力连接件包括多个结构相同且间隔设置的U型螺栓剪力连接件，每一个U型螺栓剪力连接件包括圆弧段，所述的圆弧段的两个端部均依次固定连接直杆段、滚锥段和螺纹段，所述的直杆段的底部与滚锥段的直径大端固定相连，每一个所述的U型螺栓剪力连接件的滚锥段的下部以及螺纹段穿过开在花纹钢板上的圆孔并且滚锥段的上部与圆孔卡固连接，每个U型螺栓剪力连接件滚锥段的下部套有钢制垫片并通过与该U型螺栓剪力连接件的螺纹段螺纹连接的螺母压紧在花纹钢板底壁上，在所述的混凝土层中布置有钢筋网架，所述的钢筋网架与U型螺栓剪力连接件固定相连。
2.根据权利要求1所述的采用U型螺栓剪力连接件的钢板-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述的钢筋网架由主筋、架立钢筋和分布钢筋构成，每排U型螺栓剪力连接件的多个U型螺栓剪力连接件的直杆段之间通过沿水平横向设置的所述的架立钢筋绑扎固定，多排U型螺栓剪力连接件中沿同一纵向设置的多个U型螺栓剪力连接件的上侧之间通过沿水平横向设置的所述的主筋绑扎固定，多排U型螺栓剪力连接件中沿同一纵向设置的多个U型螺栓剪力连接件的圆弧顶点处通过沿水平纵向设置的所述的分布钢筋绑扎固定。
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