CN108374328A - 铝合金-混凝土组合节点结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金‑混凝土组合节点结构，包括铝合金梁、混凝土梁和铝合金棒，铝合金梁设置在混凝土梁内，混凝土梁作为浇筑模板与铝合金梁之间形成有用于混凝土浇筑的空腔，且铝合金梁通过空腔内浇筑的混凝土层与混凝土梁连接成整体；铝合金梁包括腹板以及与腹板垂直连接的翼缘，腹板与翼缘上沿铝合金梁长度方向上均开设有均匀分布的通孔，且所述腹板上通孔与翼缘上通孔交错设置，所述铝合金棒穿过通孔延伸至混凝土梁且通过浇筑混凝土与混凝土梁固定；该结构稳定可靠，耐腐蚀性能强，承载能力强，节点的刚度过渡均匀平顺，有效减小构件的应力集中，提高了整体结构的安全性和耐久性，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及土建工程技术领域，具体涉及一种铝合金-混凝土组合节点结构。
背景技术
在桥梁工程中，钢与混凝土结构是目前使用最为广泛的结构，但钢-混凝土节点处应力集中，钢-混凝土界面易被环境腐蚀；且由于钢筋锈蚀使混凝土结构丧失原有承载力，使其使用功能和可靠性降低，无法满足正常的使用条件，从而影响整体结构的安全性和耐久性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金-混凝土组合节点结构，以解决现有钢-混凝土结构应力集中、易腐蚀的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：铝合金-混凝土组合节点结构，包括铝合金梁、混凝土梁和铝合金棒，所述铝合金梁设置在混凝土梁内，所述混凝土梁作为浇筑模板与铝合金梁之间形成有用于混凝土浇筑的空腔，且所述铝合金梁通过空腔内浇筑的混凝土层与混凝土梁连接成整体；
所述铝合金梁包括腹板以及与腹板垂直连接的翼缘，所述腹板与翼缘上沿铝合金梁长度方向上均开设有均匀分布的通孔，且所述腹板上通孔与翼缘上通孔交错设置，所述铝合金棒穿过通孔延伸至混凝土梁且通过浇筑混凝土与混凝土梁固定。
进一步，所述腹板和翼缘上通孔均为两行，且所述通孔沿铝合金梁长度方向上的数量根据混凝土梁与铝合金梁的接触面积的增大而递增。
进一步，所述腹板上通孔关于腹板中心线对称分布；所述翼缘包括上翼缘与下翼缘，所述腹板固定连接在上翼缘与下翼缘之间，翼缘上通孔分别设置在上翼缘与下翼缘的中心，且上翼缘上通孔与下翼缘上通孔相对称。
进一步，垂直于铝合金梁长度方向上的相邻两通孔之间的距离不小于1.25倍的通孔直径。
进一步，所述上翼缘上的通孔与翼缘上端的距离不小于通孔直径的1/2；所述下翼缘上的通孔与翼缘下端的距离不小于通孔直径的1/2。
进一步，所述铝合金梁上通孔直径不小于60mm。
进一步，所述铝合金棒均由通孔的中心穿过。
进一步，所述铝合金棒为带肋铝合金棒。
本发明具有以下有益效果：本发明所提供的铝合金-混凝土组合节点结构，通过混凝土梁和铝合金梁之间的配合连接为整体结构，该结构稳定可靠；利用通孔内混凝土与铝合金棒共同受力传递载荷，充分保证了节点上各个方向上的强度，提高了承载能力；运用铝合金材料，显著提高了结构的耐腐蚀性能，且节点的刚度过渡均匀平顺，可有效减小构件的应力集中，提高了整体结构的安全性和耐久性，使用寿命长。该结构适应于各种环境温度下的工作，适用范围广，且施工简单，安全可靠。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主视图；
图3为本发明的侧视图；
图1至图3中所示附图标记分别表示为：1-铝合金梁，2-混凝土梁，3-铝合金棒，4-通孔，101-腹板，102-翼缘，201-上翼缘，202-下翼缘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，铝合金-混凝土组合节点结构，包括铝合金梁1、混凝土梁2和铝合金棒3，铝合金梁1设置在混凝土梁2内，混凝土梁2作为浇筑模板与铝合金梁1之间形成有用于混凝土浇筑的空腔，且所述铝合金梁1通过空腔内浇筑的混凝土层与混凝土梁2连接成整体。
附图中所示仅为该结构的部分示意图。该结构的梁体及穿插的加强棒体均采用铝合金材质制成，即铝合金梁1和铝合金棒3。铝合金梁1可采用工字梁或H型梁。当铝合金梁1或铝合金棒3暴露在空气中时，铝和氧气会产生一层约500um厚的非常坚硬且耐腐蚀的氧化膜，该氧化膜与铝合金梁1或铝合金棒3表面粘接牢固，化学稳定，能有效的防止进一步氧化，从而抑制更进一步的腐蚀反应。且铝合金温度特性良好，在冰冻以下和零下200℃时，其强度和弹性模量增加，在低温时不表现脆性；且通过铝合金梁1和铝合金棒3，使节点的刚度过渡均匀平顺，构件的应力集中现象得到显著的缓解。通过浇筑混凝土使铝合金梁1与混凝土梁2形成一体式整体结构，结构稳定，承载能力强，该结构的使用功能和可靠性均得到显著的提高，提高使整体结构的安全性和耐久性。
铝合金梁1包括腹板101和与腹板101垂直连接的翼缘102，腹板101与翼缘102上沿铝合金梁1长度方向上均开设有均匀分布的通孔4，且腹板101上通孔4与翼缘102上通孔4交错设置，铝合金棒3穿过通孔4延伸至混凝土梁2且通过浇筑混凝土与混凝土梁2固定。
腹板101或翼缘102上的通孔4之间相互对应，通过混凝土浇筑将铝合金棒3固连在通孔4内，从而利用通孔4内混凝土与铝合金棒3共同受力来传递载荷。该通孔4节点受力过程分为三个阶段：第一阶段为结构线性阶段，处于该阶段时，几乎仅混凝土受力，混凝土只在局部存在微小的塑性变形，最大的塑形应变在7x10^-5，而穿孔铝合金棒3处于弹性阶段。第二阶段为结构弹性阶段，处于此阶段时，混凝土与铝合金棒3共同受力，随着荷载的增加，混凝土发生塑性变形，但贯穿铝合金棒3仍处于弹性阶段；第三阶段为结构塑形阶段，铝合金棒3承受载荷，通过铝合金棒3的抗剪承载力实现极限承载。通过铝合金-混凝土结构，加强了结构承载能力，充分保证了节点各个方向上的强度，应力集中减小。
为了增加结构的刚度，本发明中，腹板101和翼缘102上通孔4均为两行，且通孔4沿铝合金梁1长度方向上的数量根据混凝土梁2与铝合金梁1的接触面积的增大而递增。由于铝合金弹性模量是钢的三分之一，通过两行通孔4形成双重通孔4结构，铝合金棒3穿过通孔4，可有效地加强结构的刚度，提高承载能力，减小了各个方向上的变形。该结构的尺寸可根据需要进行变化，适用于各种不同的施工场合，适用范围广。
为了使铝合金梁1承载负荷更为均匀，本发明中，腹板101上通孔4关于腹板101中心线对称分布；翼缘102包括上翼缘201与下翼缘202，腹板101固定连接在上翼缘201与下翼缘202之间；翼缘102上通孔4分别设置在上翼缘201与下翼缘202的中心，且上翼缘201上通孔4与下翼缘202上通孔4相对称。通孔4对称均匀分布，使得铝合金梁1和穿过通孔4的铝合金棒3受到的各个方向上的力更为均匀，避免出现应力集中的情况，提高结构强度。
为了使各铝合金棒3的受力更为明确，本发明中，垂直于铝合金梁1长度方向上的相邻两通孔4之间的距离不小于1.25倍的通孔4直径。通过对相邻通孔4之间间距的限定，一方面使内力重分配，减弱了应力集中；另一方面减少了对中误差产生的偏心作用，使通孔4内的铝合金棒3受力更加明确简单，提高承载能力。
为了防止对结构的冲剪破坏，本发明中，所述上翼缘上的通孔与翼缘上端的距离不小于通孔直径的1/2；所述下翼缘上的通孔与翼缘下端的距离不小于通孔直径的1/2。以地面为基准面，上端与下端为方位上的限定。通过对通孔4与翼缘102或腹板101边缘的间距的限定，有效地提高铝合金棒3与铝合金梁1配合连接后的承载能力，加强整体结构强度，避免了载荷对结构的冲剪破坏。
为了便于铝合金棒3与通孔4之间的配合，本发明中，铝合金梁1上通孔4直径不小于60mm。通过对通孔4尺寸的限定，一方面有助于更加方便可靠的放置铝合金棒3，从而满足施工要求；另一方面，铝合金棒3在受力时，能够提供足够的混凝土以承受通孔4内铝合金棒3的压力。
为了避免铝合金棒3受力出现偏心，本发明中，铝合金棒3均由通孔4的中心穿过。铝合金棒3的受力均匀性的好坏影响到铝合金棒3的承载能力，受力均匀时，承载能力强，反之则弱。通过混凝土凝固在通孔4的中心，使铝合金棒3与周围混凝土之间的间距一致，从而避免偏心，提高铝合金棒3的承载能力。
为了加强铝合金棒3与混凝土之间连接的稳定性，本发明中，铝合金棒3为带肋铝合金棒。铝合金棒3的外表面设置有肋条，通过肋条作用，可有效地增强铝合金棒3与混凝土之间的握裹力及结合能力，提高了混凝土构件的安全可靠性。且在一定程度上可节约混凝土使用量，从而节约成本。
以上为本发明的具体实施方式，从实施过程可以看出，本发明所提供的铝合金-混凝土组合节点结构，通过混凝土梁和铝合金梁之间的配合连接为整体结构，该结构稳定可靠；利用通孔内混凝土与铝合金棒共同受力传递载荷，充分保证了节点上各个方向上的强度，提高了承载能力；运用铝合金材料，显著提高了结构的耐腐蚀性能，且节点的刚度过渡均匀平顺，可有效减小构件的应力集中，提高了整体结构的安全性和耐久性，使用寿命长。该结构适应于各种环境温度下的工作，适用范围广，且施工简单，安全可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，包括铝合金梁(1)、混凝土梁(2)和铝合金棒(3)，所述铝合金梁(1)设置在混凝土梁(2)内，所述混凝土梁(2)作为浇筑模板与铝合金梁(1)之间形成有用于混凝土浇筑的空腔，且所述铝合金梁(1)通过空腔内浇筑的混凝土层与混凝土梁(2)连接成整体；
所述铝合金梁(1)包括腹板(101)以及与腹板(101)垂直连接的翼缘(102)，所述腹板(101)与翼缘(102)上沿铝合金梁(1)长度方向上均开设有均匀分布的通孔(4)，且所述腹板(101)上通孔(4)与翼缘(102)上通孔(4)交错设置，所述铝合金棒(3)穿过通孔(4)延伸至混凝土梁(2)且通过浇筑混凝土与混凝土梁(2)固定。
2.根据权利要求1所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述腹板(101)和翼缘(102)上通孔(4)均为两行，且所述通孔(4)沿铝合金梁(1)长度方向上的数量根据混凝土梁(2)与铝合金梁(1)的接触面积的增大而递增。
3.根据权利要求2所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述腹板(101)上通孔(4)关于腹板(101)中心线对称分布；所述翼缘(102)包括上翼缘(201)以及与上翼缘(201)固连的下翼缘(202)，所述腹板(101)固定连接在上翼缘(201)与下翼缘(202)之间，翼缘(102)上通孔(4)分别设置在上翼缘(201)与下翼缘(202)的中心，且上翼缘(201)上的通孔(4)与下翼缘(202)上的通孔(4)相对称。
4.根据权利要求1所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，垂直于铝合金梁(1)长度方向上的相邻两通孔(4)之间的距离不小于1.25倍的通孔(4)直径。
5.根据权利要求1所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述上翼缘上的通孔与翼缘上端的距离不小于通孔直径的1/2；所述下翼缘上的通孔与翼缘下端的距离不小于通孔直径的1/2。
6.根据权利要求3所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述铝合金梁(1)上通孔(4)直径不小于60mm。
7.根据权利要求6所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述铝合金棒(3)均由通孔(4)的中心穿过。
8.根据权利要求6或7所述的铝合金-混凝土组合节点结构，其特征在于，所述铝合金棒(3)为带肋铝合金棒。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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