CN113389133B - 一种螺旋弹簧螺栓的剪力件及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋弹簧螺栓的剪力件及施工方法，包括弹性套管、弹性螺帽、螺杆和螺母，所述弹性套管均套接于螺杆和弹性螺帽，且所述弹性螺帽的一端与弹性套管的顶部相抵，所述弹性螺帽的另一端与螺杆的一端相抵，所述螺杆的另一端与螺母螺纹连接，所述螺杆与弹性螺帽相抵的一端呈锥形，所述弹性套管包括弹性钢板，所述弹性钢板围绕螺杆的杆身至少缠绕三圈。拧紧螺母施加预紧力，可以通过螺杆挤压弹性套管，由于弹性套管自身具备弹性，从而使弹性套管发生膨胀效应时，弹性套管不被破坏，螺杆在螺母和弹性螺帽之间相互作用，还能让弹性套管与混凝土块产生锚固效应，增加此剪力件与钢‑混界面之间的摩擦力，从而增大了桥面板和钢梁的摩擦力。

Description

一种螺旋弹簧螺栓的剪力件及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑物中构件之间组合连接的技术领域，具体涉及一种螺旋弹簧螺栓的剪力件及施工方法。

背景技术

随着城市的发展，公路桥梁交通量不断增长，现有桥梁的承载力已无法满足不断增大的使用荷载的承载要求。为对需要承载能力不足或受到损坏的桥梁进行加固状，或设计建造具有较高承载能力、能满足装配式施工要求的桥梁结构，装配式钢-混凝土组合梁桥应运而生。

组合桥梁结构通过将混凝土板连接到钢梁而产生组合作用，以达到增加结构承载能力的目的。其中混凝土板和钢梁之间的抗剪连接件是保证混凝土板和钢梁能形成组合作用的关键。这使得钢梁与混凝土桥面板一起工作，比在非组合受力状态下更有效地承载交通荷载。

混凝土板和钢梁的组合作用可以通过许多不同类型的抗剪连接件来实现，目前比较常见有粘结式剪力钉抗剪连接件、螺旋弹簧螺栓抗剪连接件和紧固螺栓抗剪连接件，上述连接件中均存在以下问题：1、竖向锚固效应仅靠混凝土板孔洞与螺纹机械摩擦以及粘合剂的粘结作用产生，抗拔性能较弱；2、螺旋弹簧螺栓属于柔性剪力连接件，自身抗剪强度和刚度较低；3、在连接处进行灌浆处理，对连接件拆除时需要对孔洞中的混凝土进行凿除，施工效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种螺旋弹簧螺栓的剪力件。此连接件提升桥面板和钢梁的摩擦力，提高了连接件的抗拔和抗剪性能。

本发明的另一目的是提供一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的施工方法。此施工方法方便剪力件的安装于拆除，提升施工效率，且操作简单。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种螺旋弹簧螺栓的剪力件，包括弹性套管、弹性螺帽、螺杆和螺母，所述弹性套管均套接于螺杆和弹性螺帽，且所述弹性螺帽的一端与弹性套管的顶部相抵，所述弹性螺帽的另一端与螺杆的一端相抵，所述螺杆的另一端与螺母螺纹连接，所述螺杆与弹性螺帽相抵的一端呈锥形，所述弹性套管包括弹性钢板，所述弹性钢板围绕螺杆的杆身至少缠绕三圈。

优选的，所述弹性螺帽包括环形胶套和弹簧，所述环形胶套的一端与弹性套管的顶部相抵，所述环形胶套的另一端与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与螺杆的锥形部的顶点相抵，所述环形胶套与锥形部的斜面相抵。

优选的，所述螺母与弹性套管之间设有垫片，所述垫片套接于螺杆。

优选的，所述螺杆的高度大于弹性套管的高度。

优选的，所述环形胶套的高度大于螺杆的锥形部的高度。

优选的，所述螺母的横截面为正六边形。

优选的，所述螺杆的高度为140～160mm，所述螺杆的直径为8～12mm。

优选的，所述垫片的外径为18～22mm，所述垫片的厚度为1.8～2.2mm。

一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的施工方法，包括以下步骤：

S1、在钢-混凝土组合结构中预留孔洞，将上述中所述的弹性套管压入预留孔洞，在弹性套管内放置弹簧螺帽，采用螺杆的一端的锥形端抵住弹簧螺帽，且将弹簧螺帽压入弹性套管中；

S2、在螺杆的另一端放置垫片，采用螺母拧紧螺杆，施加预紧力，完成剪力件的施工。

本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本发明螺旋弹簧螺栓的剪力件，此剪力件的弹性套管均套接于螺杆和弹性螺帽，所述弹性螺帽与螺杆的一端相抵，所述螺杆的另一端与螺母螺纹连接，所述螺杆与弹性螺帽相抵的一端呈锥形，弹性套管包括弹性钢板，弹性钢板围绕螺杆的杆身至少缠绕三圈，拧紧螺母施加预紧力，可以通过螺杆挤压弹性套管，由于弹性套管自身具备弹性，从而使弹性套管发生膨胀效应时，弹性套管不被破坏，螺杆在螺母和弹性螺帽之间相互作用，还能让弹性套管与混凝土块产生锚固效应，增加此剪力件与钢-混界面之间的摩擦力，从而增大了桥面板和钢梁的摩擦力，有利于提高连接作用的稳定性，提高了剪力件的抗拔和抗剪的性能。

2、本发明螺旋弹簧螺栓的剪力件，此剪力件通过拧紧螺母，锥形状的螺杆对环形胶套和弹簧产生挤推作用，使螺栓产生向下滑动的趋势，从而产生锚固效应，抗拔性能得到保障。

3、本发明螺旋弹簧螺栓的剪力件，此剪力件的螺杆，提高了剪力件刚度，而且螺栓内部的压应力分布更加均匀，受到混凝土挤压，剪力件与混凝土和钢板贴合紧密，增加了剪力件承受混凝土的压力。

4、本发明螺旋弹簧螺栓的剪力件的施工方法，此施工方法采用后安装式的施工，能够便捷的对钢-混凝土组合结构进行有效的安装和拆除，保证桥梁的各个构件的回收与利用，施工时在桥面板底下施工，减少对桥面交通的影响，当此钢-混凝土组合结构拆除时，可以在桥面板的下方先拆除剪力件，可以将钢梁回收利用，且操作方便，节约资源。

附图说明

图1是本发明的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的示意图。

图2是本发明的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的螺杆示意图。

图3是本发明的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的弹性套管俯视图。

图4是本发明的弹性螺帽与锥形部的连接示意图。

图5是本发明的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件与混凝土块的连接示意图。

其中，1为弹性套管，2为弹性螺帽，21为环形胶套，22为弹簧，3为螺杆，31为锥形部，311斜面，312顶点，4为螺母，5为垫片，6为混凝土块，7为钢梁，8为桥面板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1至5所示，一种螺旋弹簧螺栓的剪力件，包括弹性套管1、弹性螺帽2、螺杆3和螺母4，所述弹性套管1均套接于螺杆3和弹性螺帽2，且所述弹性螺帽2的一端与弹性套管1的顶部相抵，所述弹性螺帽2的另一端与螺杆3的一端相抵，弹性螺帽2施加反作用力给螺杆3，所述螺杆3的另一端与螺母4螺纹连接，螺母4施加作用力给螺杆3，所述螺杆3与弹性螺帽2相抵的一端呈锥形，所述弹性套管1包括弹性钢板，所述弹性钢板围绕螺杆3的杆身至少缠绕三圈。拧紧螺母4施加预紧力，可以通过螺杆3挤压弹性套管1，由于弹性套管1自身具备弹性，从而使弹性套管1发生膨胀效应时，弹性套管1不被破坏，螺杆3在螺母4和弹性螺帽2之间相互作用，还能让弹性套管1与混凝土块6产生锚固效应，增加此剪力件与钢-混凝土组合机构之间的摩擦力，从而增大了桥面板8和钢梁7的摩擦力，有利于提高整体结构连接的稳定性，提高了剪力件的抗拔和抗剪的性能。

所述弹性螺帽2包括环形胶套21和弹簧22，所述环形胶套21的一端与弹性套管1的顶部相抵，所述环形胶套21的另一端与弹簧22的一端连接，所述弹簧22的另一端与螺杆3的锥形部31的顶点312相抵，所述环形胶套21与锥形部31的斜面311相抵。弹性螺帽2施加的应力与螺母4施加的应力正好呈相反的方向，从而使螺杆3固定于弹性套管1内，使弹性套管1与钢-混凝土组合结构产生锚固效应，抗拔性能得到保障，螺杆3提高了剪力件刚度，而且螺栓3内部的压应力分布更加均匀，受到混凝土挤压，剪力件与混凝土和钢梁7贴合紧密，增加了剪力件承受混凝土的压力。

所述螺母4与弹性套管1之间设有垫片5，所述垫片5套接于螺杆3。此垫片5增加了螺母4与钢梁7的接触面积，防止螺杆3和螺母4的表面被磨坏，还能防止螺母4产生机械劳损发生松动的现象。

所述螺杆3的高度大于弹性套管1的高度。使螺杆3有足够的长度与弹性套管1产生锚固效应。所述环形胶套21的高度大于螺杆的锥形部31的高度。使螺杆3压入弹性螺帽2后发生挤压效应后，还能与环形胶套21之间具备弹性性能，从而增加剪力件的抗拔性能。

所述螺母4的横截面为正六边形。六边形相对于其它的三角形、四边形和五边形较为稳定，有助于在拧紧时受力均匀，且不易拧坏边角。

所述螺杆3的高度为140～160mm，所述螺杆3的直径为8～12mm。所述螺杆3的直径为8～12mm。此实施例中螺杆3的高度为150mm，保证了螺杆3同时与弹性套管1连接时的接触面积，此实施例中螺杆3的直径为10.5mm，满足了螺杆3的抗剪力要求。

所述垫片5的外径为18～22mm，所述垫片5的厚度为1.8～2.2mm。此实施例中垫片5的外径为20mm，垫片5的厚度为2mm，当钢梁受到车辆振动时，垫片5的厚度与外径尺寸满足螺母4与钢梁连接时，不会出现机械劳损的现象。

一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的施工方法，包括以下步骤：

S1、在钢-混凝土组合结构中预留孔洞，将上述中所述的弹性套管1压入预留孔洞，在弹性套管1内放置弹簧螺帽2，采用螺杆3的锥形端抵住弹簧螺帽2，且将弹簧螺帽2压入弹性套管1中；

S2、在螺杆3的另一端放置垫片5，采用螺母4拧紧螺杆3，施加预紧力，完成剪力件的施工，使剪力件与钢-混凝土组合和结构完全锚固。

此施工方法采用后安装式的施工方法，能够便捷的对钢-混凝土组合结构进行有效的安装和拆除，保证桥梁的各个构件的回收与利用，施工时在桥面板8底下施工，减少对桥面交通的影响，当此钢-混凝土组合结构拆除时，可以在桥面板8的下方先拆除剪力件，可以将钢梁7回收利用，且操作方便，节约资源。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋弹簧螺栓的剪力件，其特征在于：包括弹性套管、弹性螺帽、螺杆和螺母，所述弹性套管均套接于螺杆和弹性螺帽，且所述弹性螺帽的一端与弹性套管的顶部相抵，所述弹性螺帽的另一端与螺杆的一端相抵，所述螺杆的另一端与螺母螺纹连接，所述螺杆与弹性螺帽相抵的一端呈锥形，所述弹性套管包括弹性钢板，所述弹性钢板围绕螺杆的杆身至少缠绕三圈；

所述弹性螺帽包括环形胶套和弹簧，所述环形胶套的一端与弹性套管的顶部相抵，所述环形胶套的另一端与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与螺杆的锥形部的顶点相抵，所述环形胶套与锥形部的斜面相抵；

所述螺母与弹性套管之间设有垫片，所述垫片套接于螺杆；

所述螺杆的高度大于弹性套管的高度；

所述环形胶套的高度大于螺杆的锥形部的高度。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件，其特征在于：所述螺母的横截面为正六边形。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件，其特征在于：所述螺杆的高度为140~160mm，所述螺杆的直径为8~12mm。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件，其特征在于：所述垫片的外径为18~22mm，所述垫片的厚度为1.8~2.2mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种螺旋弹簧螺栓的剪力件的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在钢-混凝土组合结构中预留孔洞，将弹性套管压入预留孔洞，在弹性套管内放置弹簧螺帽，采用螺杆的一端的锥形端抵住弹簧螺帽，且将弹簧螺帽压入弹性套管中；

S2、在螺杆的另一端放置垫片，采用螺母拧紧螺杆，施加预紧力，完成剪力件的施工。