CN110965700A - 采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢‑混凝土组合梁，包括H型钢梁、栓钉、螺栓、预制混凝土板和环氧砂浆；H型钢梁的内外表面平行且在上部腹板的左右两侧对称预留孔洞，所述孔洞沿钢梁轴线方向按照一定的间距布置；所述螺栓的一端穿过孔洞后与螺帽固定；所述上部腹板在孔洞之间的位置焊接有所述栓钉，所述栓钉沿着上部腹板的轴线左右对称设置；所述预制混凝土板上对应所述孔洞和栓钉的位置留有贯穿孔；所述预制混凝土板的下表面通过环氧砂浆与上部腹板固定连接。上述的混凝土组合梁构造简单，性能优良。
Description
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及装配式钢-混凝土组合结构体系中。
背景技术
钢-混凝土组合结构自从80年代以来，得到了越来越广泛的应用，而且前景越来越好。作为受弯结构的组合梁，用混凝土承受压力，钢承受拉力，两者间通过剪力件连接成整体而共同工作，发挥了混凝土、钢各自材料性能的优点，克服了各自的缺点。与钢桥相比，提高了刚度，减小了结构在荷载下的挠度。与混凝土相比，可以降低上部结构的高度，有较轻的自重。结构延性提高，有良好的抗震性能，并且有较低的造价。
剪力连接件可以防止界面处的水平滑移以及沿法向的剥离，是钢-混凝土组合结构必不可少的重要部件。目前我国传统的钢-混凝土组合结构是将栓钉作为剪力连接件，但是栓钉作为焊接构件，根部会有应力集中现象,也会形成热影响区，影响构件的疲劳特性。在工程中栓钉虽然焊接方便，但是会存在有焊接质量问题。栓钉预埋在混凝土中会使混凝土板产生裂缝，降低耐久，也会导致钢筋混凝土梁的挠度增大，进而产生裂缝。预埋的栓钉也会导致剪应力力在混凝土桥面板与钢梁上的传递不连续。疲劳荷载会降低栓钉的抗剪刚度，应用在桥梁中的组合梁在车辆荷载的作用下也易于受损。而且一旦在疲劳荷载下栓钉发生了滑移，会加快组合结构的破坏。如果出现部分损坏，在维修过程中会产生较大的不便，而且并未达到设计强度的结构也会产生浪费。
相对于金属剪力键，非金属剪力键是近年来在国外逐渐开展研究的新型剪力键。单纯的非金属连接件例如环氧砂浆具有良好的密闭性，可以保护界面不受雨水的侵袭，大大延缓钢梁粘结面的生锈情况。而且环氧砂浆粘结面积较大，粘结可以较为均匀，使力在混凝土板与钢梁上的传递变的连续，受力变得更加合理。但是单纯的环氧砂浆的界面会有脆性破坏，因此可以采用栓钉结合环氧砂浆的方式来避免界面脆性破坏。环氧砂浆也可以改善栓钉的应力集中现象，而且环氧砂浆通过包裹住栓钉可以降低栓钉的滑移效应，避免了焊接引起的疲劳问题。
螺栓可以提供预紧力，施加预压力可以显著增强界面的抗剪承载力，且施加预压力能有效抑制裂缝增长。螺栓抗剪连接相对于传统的栓钉连接具有较高的疲劳强度。
发明内容
针对以上的不足，本发明提供了一种构造简单，性能优良的新型预制装配式组合梁。
本方案是通过以下技术方案实现的：采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁，包括H型钢梁、栓钉、螺栓、预制混凝土板和环氧砂浆；
H型钢梁的内外表面平行且在上部腹板的左右两侧对称预留孔洞，所述孔洞沿钢梁轴线方向按照一定的间距布置；所述螺栓的一端穿过孔洞后与螺帽固定；
所述上部腹板在孔洞之间的位置焊接有所述栓钉，所述栓钉沿着上部腹板的轴线左右对称设置；
所述预制混凝土板上对应所述孔洞和栓钉的位置留有贯穿孔；所述预制混凝土板的下表面通过环氧砂浆与上部腹板固定连接。
在一较佳实施例中：所述环氧砂浆通过贯穿孔包裹栓钉以及螺栓。
在一较佳实施例中：所述环氧砂浆、栓钉和螺栓构成H型钢梁与预制混凝土板之间的剪力连接件。
与现有技术相比，本发明的优势体现在：
1、本发明采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁，所有构件均在工厂加工完成，运输至现场后在现场装配施工，拥有较快的现场效率。
2、本发明通过贯穿孔将环氧砂浆灌入，使环氧砂浆，栓钉，螺栓三者连成一个整体。环氧砂浆粘结面积较大使力在混凝土板与钢梁上的传递变的连续，受力变得更加合理。环氧砂浆包裹住栓钉以及螺栓，弥补栓钉焊接缺陷，降低栓钉及螺栓的滑移效应。栓钉及螺栓可以避免环氧砂浆界面的脆性破坏。螺栓为一定面积环氧砂浆提供预紧力，可以显著增强界面的抗剪承载力，也具有较高的疲劳强度，并可以有效抑制预制混凝土板的裂缝增长，整体结构耗能能力和延性更加优越。
附图说明
图1为本发明的整体剖切示意图；
图2为本发明的整体图；
图3为本发明的整体侧视图；
图4为本发明的整体俯视图；
图5为本发明的钢梁示意图；
图6为本发明的环氧砂浆模板示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。图中标号：1为H型钢梁，2为孔洞，3为预制混凝土板，4为贯穿孔，5为栓钉，6为螺栓，7为螺帽，8为环氧砂浆。
参考图1-图6，采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁，包括H型钢梁1、栓钉5、螺栓6、预制混凝土板3和环氧砂浆8；
H型钢梁1的内外表面平行且在上部腹板的左右两侧对称预留孔洞2，所述孔洞2沿钢梁1轴线方向按照一定的间距布置；所述螺栓6的一端穿过孔洞2后与螺帽7固定；
所述上部腹板在孔洞2之间的位置焊接有所述栓钉5，所述栓钉5沿着上部腹板的轴线左右对称设置；
所述预制混凝土板3上对应所述孔洞2和栓钉5的位置留有贯穿孔4；所述预制混凝土板3的下表面通过环氧砂浆8与上部腹板固定连接。从而使得所述环氧砂浆8通过贯穿孔4包裹栓钉5以及螺栓6。进而使得所述环氧砂浆8、栓钉5和螺栓6构成H型钢梁1与预制混凝土板3之间的剪力连接件。
安装时先将螺栓6的螺纹端穿过留有螺栓孔径的小洞的小木片，将小木片通过粘结剂粘于H型钢梁1上部腹板下侧，螺栓6则可穿过型钢预留孔洞。
再将如图6所示的由木条装订而成的环氧砂浆模具定位放置于H型钢梁1上，再将混凝土板吊装到H型钢梁1上，定位后装配，将环氧砂浆注入预制混凝土板3的贯穿孔4中。待环氧砂浆达到设计强度后，拆去模板包括木片，将螺栓的螺帽按照设计扭矩安装到位。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (3)
1.采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁，其特征在于包括H型钢梁、栓钉、螺栓、预制混凝土板和环氧砂浆；
H型钢梁的内外表面平行且在上部腹板的左右两侧对称预留孔洞，所述孔洞沿钢梁轴线方向按照一定的间距布置；所述螺栓的一端穿过孔洞后与螺帽固定；
所述上部腹板在孔洞之间的位置焊接有所述栓钉，所述栓钉沿着上部腹板的轴线左右对称设置；
所述预制混凝土板上对应所述孔洞和栓钉的位置留有贯穿孔；所述预制混凝土板的下表面通过环氧砂浆与上部腹板固定连接。
2.根据权利要求1所述的采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述环氧砂浆通过贯穿孔包裹栓钉以及螺栓。
3.根据权利要求1所述的采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述环氧砂浆、栓钉和螺栓构成H型钢梁与预制混凝土板之间的剪力连接件。
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