CN111877156A - 一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，属于钢‑混组合结构领域，包括波形钢板、剪力连接件、贯穿钢筋，所述剪力连接件固定在波形钢板波谷的中线上，剪力连接件的上部均匀地开设有弧形半开口，每个弧形开口对应安装两根贯穿钢筋，贯穿钢筋的弯折形状与波形钢板形状一致，贯穿钢筋中部的下凹部分位于波形钢板的波谷中且从弧形半开口中穿过，贯穿钢筋的两端搭靠在波形钢板波峰上。本发明的焊接工作量较小，剪力连接件为半开口结构，施工时只需要将贯穿钢筋放入指定位置即可，克服了传统的开孔板剪力连接件贯穿钢筋困难的问题；在底部开椭圆孔又进一步提高了抗剪承载能力。由于构造的特点，受荷载时会有一定的变形量，所以具有较好的延性。

Description

一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件

技术领域

本发明属于钢-混组合结构领域，具体地说，涉及一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件。

背景技术

钢-混凝土组合结构能够充分发挥钢和混凝土两种材料的优点，是现代结构的重要发展方向之一。波形钢组合桥面板是一种新型的组合桥面板，是由波形钢底板、混凝土、剪力连接件共同组成。施工时，制作完成的波形钢采用整体吊装，方便快捷，在后续的施工过程中，波形钢可作为永久性模板，现场只需绑扎桥面板上部纵横向普通钢筋即可浇筑桥面混凝土。与普通波形钢组合桥面板具有承载能力高，施工速度快等优点。

组合结构中钢构件和混凝土构件通过剪力连接件实现协同受力，剪力连接件是钢-混凝土组合结构中最为重要的受力构件之一，其设计是组合结构设计的核心内容。目前我国采用的剪力连接件主要是栓钉和开孔板剪力连接件。栓钉受力性能好，施工方便，但是数量庞大，焊接时需要大量的人力物力，费时费力。开孔板剪力连接件通过钢板孔中贯穿穿受力钢筋使其承载力较高；并且，它还具有很好的抗疲劳性能，但是由于开孔板连接件穿钢筋时受到构件构造上的限制，定位贯穿开孔钢板的加强钢筋难度大，施工困难，影响施工进度。因此，设计一种能适用于波形钢组合桥面板的剪力连接件是非常必要的。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，该剪力连接件较栓钉剪力连接件焊接工作量大大减小，同时由于剪力连接件为半开口结构，施工时只需要将贯穿钢筋放入指定位置即可，克服了传统的开孔板剪力连接件贯穿钢筋困难的问题；在底部开椭圆孔又进一步提高了抗剪承载能力。由于构造的特点，受荷载时会有一定的变形量，所以具有较好的延性。该剪力连接件可以实现工厂化预制，拼装焊接简单，节省劳动力成本。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

所述的用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件包括波形钢板1、剪力连接件2、贯穿钢筋3，所述的剪力连接件2固定在波形钢板1波谷的中线上，剪力连接件2的上部均匀地开设有弧形半开口204，每个弧形开口对应安装两根贯穿钢筋3，贯穿钢筋3的弯折形状与波形钢板形状一致，贯穿钢筋3中部的下凹部分位于波形钢板1的波谷中且从弧形半开口204中穿过，贯穿钢筋3的两端搭靠在波形钢板1波峰上。

进一步，所述的剪力连接件2包括剪力销201、剪力座202，剪力座202固定在波形钢板1波谷的中线上，剪力座202的顶部间隔均匀地排列设置有剪力销201，剪力销201与剪力座202一体成型，相邻两个剪力销201之间形成弧形半开口204。

进一步，为提高抗剪能力和抗疲劳性能，所述的剪力销201左右两侧分别通过8段圆弧段拼接形成，八段圆弧段的半径分别是R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈，八段圆弧段依次连接形成一个半开口的弧形口，两个弧形口与剪力座202的上表面形成弧形半开口204，相邻两个成弧形半开口204之间的中心距离为D，其取值范围为200mm～400mm。

进一步，八段圆弧段的半径R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈与间距D为倍数的关系，剪力销201的高度H₂与间距D为倍数的关系，从而实现标准化设计。

进一步，剪力销201的厚度大于100mm。

进一步，每个剪力销201下部的剪力座202上对应开设有一个椭圆开孔203。

进一步，椭圆开孔203的上边缘与下边缘距离剪力连接件2的上端和下端的间距均大于30mm。

本发明的有益效果：

本发明焊接简单，焊接工作量小，质量有保障，传统的栓钉剪力连接件数量庞大，焊接时需要大量的人力物力，耗时费力。采用半开口剪力连接件时，焊接仅需要在波形钢中间焊接一块剪力连接件的钢板，而且可以在工厂焊接，焊接简单，焊接质量能得到保障。

本发明解决了PBL剪力连接件贯穿钢筋困难的问题，传统的PBL剪力连接件由于开孔是闭口的，贯穿钢筋时需从一端向另一端穿入，由于波形板构造尺寸的限制，使得贯穿钢筋非常困难，人工穿钢筋时，工作量极大。采用半开口剪力连接件时，由于剪力连接件是半开口的，施工时只需要将弯折好的钢筋放入指定的位置即可，施工简单，节省人力。

本发明使得抗剪承载力大大提高，剪力连接件底端开椭圆孔，增加了贯入混凝土的面积，贯入的混凝土形成混凝土隼，使得承载能力提高。由推出试验荷载-滑移曲线可知，开长轴30mm，短轴15mm的椭圆孔的剪力连接件承载力比不开椭圆孔的剪力连接件承载力提高了127kN，提高了约33%。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明剪力键的结构示意图；

图3为推出试验荷载-滑移曲线图；

图4为本发明浇筑混凝土后的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，所述的用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件包括波形钢板1、剪力连接件2、贯穿钢筋3，所述的剪力连接件2固定在波形钢板1波谷的中线上，剪力连接件2的上部均匀地开设有弧形半开口204，每个弧形开口对应安装两根贯穿钢筋3，贯穿钢筋3的弯折形状与波形钢板形状一致，贯穿钢筋3中部的下凹部分位于波形钢板1的波谷中且从弧形半开口204中穿过，贯穿钢筋3的两端搭靠在波形钢板1波峰上。所述的剪力连接件2包括剪力销201、剪力座202，剪力座202固定在波形钢板1波谷的中线上，剪力座202的顶部间隔均匀地排列设置有剪力销201，剪力销201与剪力座202一体成型，相邻两个剪力销201之间形成弧形半开口204。所述的剪力销201左右两侧分别通过8段圆弧段拼接形成，八段圆弧段的半径分别是R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈，八段圆弧段依次连接形成一个半开口的弧形口，两个弧形口与剪力座202的上表面形成弧形半开口204，相邻两个成弧形半开口204之间的中心距离为D，其取值范围为200mm～400mm。贯穿钢筋3的形状应与波形钢板1的形状一致，分别将两根贯穿钢筋3的两端搭在波形钢板1的波峰上，然后将使贯穿钢筋3的中部从剪力连接件2上的同一个弧形半开口204中穿过，由于落入到该开口中，浇筑混凝土后，使得贯穿钢筋3不是正对弧形半开口204的开口处，这样能够提高组合桥面板的抗剪能力和抗疲劳性能，保证组合桥面板具有更高的抗剪能力和较好的抗疲劳性能。同时，在浇筑前，可调整贯穿钢筋3的位置，使其弧形半开口204的左右两侧，即位于剪力销201的两端的下方，贯穿钢筋3位于弧形半开口204的两侧弧形区域的中间位置，这样能够保证在现场施工时，贯穿钢筋3与混凝土表层的构造钢筋绑扎在一起，保持其位置固定。每个剪力销201下部的剪力座202上对应开设有一个椭圆开孔203。同时，浇筑后的混凝土4进入剪力连接件2的两个剪力销201之间形成了混凝土隼，起到了抗剪的作用，同时贯穿钢筋3可以进一步提高抗剪承载力；混凝土进入椭圆孔203也形成了混凝土隼的作用，提高了组合桥面板的抗剪和抗拔作用。

所述的贯穿钢筋3采用HRB400带肋钢筋，其形状应与波形钢的形状一致，其位置应放于弧形口的中间位置，可在现场施工时与混凝土表层的构造钢筋绑扎在一起，保持其位置固定。

八段圆弧段的半径R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈与间距D为倍数的关系，剪力销201的高度H₂与间距D为倍数的关系。

剪力销201的厚度大于100mm，以免引起钢销破坏影响抗剪能力。

椭圆开孔203的上边缘与下边缘距离剪力连接件2的上端和下端的间距均大于30mm，以免影响剪力连接件的刚度。

如图3所示，开椭圆孔的剪力连接件比不开椭圆孔的剪力连接件承载力提高了127kN，提高了约33%。

如图4所示，浇筑后的混凝土4进入剪力连接件的两个钢销部分形成了混凝土隼，起到了抗剪的作用，同时贯穿钢筋3可以进一步提高抗剪承载力；混凝土进入椭圆孔203也形成了混凝土隼的作用，提高了组合桥面板的抗剪和抗拔作用。剪力连接件顶端距离混凝土表面间距应大于80mm，以免引起混凝土撬起破坏。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：所述的用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件包括波形钢板（1）、剪力连接件（2）、贯穿钢筋（3），所述的剪力连接件（2）固定在波形钢板（1）波谷的中线上，剪力连接件（2）的上部均匀地开设有弧形半开口（204），每个弧形开口对应安装两根贯穿钢筋（3），贯穿钢筋（3）的弯折形状与波形钢板形状一致，贯穿钢筋（3）中部的下凹部分位于波形钢板（1）的波谷中且从弧形半开口（204）中穿过，贯穿钢筋（3）的两端搭靠在波形钢板（1）波峰上。

2.根据权利要求1所述的一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：所述的剪力连接件（2）包括剪力销（201）、剪力座（202），剪力座（202）固定在波形钢板（1）波谷的中线上，剪力座（202）的顶部间隔均匀地排列设置有剪力销（201），剪力销（201）与剪力座（202）一体成型，相邻两个剪力销（201）之间形成弧形半开口（204）。

3.根据权利要求2所述的一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：为提高抗剪能力和抗疲劳性能，所述的剪力销（201）左右两侧分别通过8段圆弧段拼接形成，八段圆弧段的半径分别是R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈，八段圆弧段依次连接形成一个半开口的弧形口，两个弧形口与剪力座（202）的上表面形成弧形半开口（204），相邻两个成弧形半开口（204）之间的中心距离为D，其取值范围为200mm～400mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：八段圆弧段的半径R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈与间距D为倍数的关系，剪力销（201）的高度H₂与间距D为倍数的关系，从而实现标准化设计。

5.根据权利要求2、3或4所述的一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：剪力销（201）的厚度大于100mm。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：每个剪力销（201）下部的剪力座（202）上对应开设有一个椭圆开孔（203）。

7.根据权利要求6所述的一种用于波形钢组合桥面板中的半开口剪力连接件，其特征在于：椭圆开孔（203）的上边缘与下边缘距离剪力连接件（2）的上端和下端的间距均大于30mm。

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