CN116219866A - 一种抗剪抗拔连接件及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的抗剪抗拔连接件及其施工方法属于桥梁工程或土建工程技术领域，该抗剪抗拔连接件包括Ω形钢板和螺栓，Ω形钢板包括Ω形钢板n形中部、Ω形钢板底板、Ω形钢板侧板，Ω形钢板底板上开设有底板连接孔。螺栓穿过底板连接孔后并用于与钢梁的连接孔连接。Ω形钢板侧板和螺栓主要承受剪力作用，达到抗剪目的。Ω形钢板n形中部的水平板和套筒的凸台主要承受抗拔作用。通过在抗剪抗拔连接件上浇筑混凝土，利用孔洞中的混凝土来抵抗纵向剪力，将部分剪力通过贯穿钢筋传递，提高抗剪极限承载力。本发明采用Ω形钢板和可拆卸的螺栓结合，无需焊接工作，安装和拆卸方便。抗剪抗拔连接件可以采用工厂预制，装配化程度高。

Description

一种抗剪抗拔连接件及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程或土建工程技术领域，具体涉及一种抗剪抗拔连接件及其施工方法。

背景技术

波形钢腹板组合梁桥通过波形钢腹板将混凝土顶板、底板结合形成一种新型组合结构，发挥了波形钢腹板优异的抗剪性能，具有自重轻、力学性能好、施工便捷、造型美观等优点，近年来广泛应用于桥梁结构领域。

目前波形钢腹板组合梁的混凝土顶板、底板和波形钢腹板的组合效用大多通过钢梁上的焊接连接件（焊钉连接件、PBL连接件、型钢连接件等）来实现。但是焊接会使连接区域附近的材料也受到高温产生焊接应力和焊接变形，导致材料脆化，对构件的疲劳强度和稳定性产生影响。而且运营期间组成构件在发生损坏后，很难甚至无法对其进行更换，缩短了使用寿命。另外使用寿命结束后，结构的材料回收等需要大量的切割拆卸工作，此过程需要消耗大量资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗剪抗拔连接件及其施工方法，以解决上述技术问题。

为此，本发明一方面提供一种抗剪抗拔连接件，包括：

Ω形钢板，包括Ω形钢板n形中部、连接在Ω形钢板n形中部的底部外侧的Ω形钢板底板、以及连接在Ω形钢板底板外侧的Ω形钢板侧板，所述Ω形钢板底板上开设有底板连接孔；

螺栓，穿过底板连接孔后并用于与钢梁的连接孔连接。

优选地，所述螺栓包括：

螺杆，穿过钢梁后与螺母连接，进而将Ω形钢板底板与钢梁的连接孔连接；

套筒，连接在Ω形钢板底板顶部的螺杆外部。

优选地，所述螺杆为一体成型构件，所述螺杆从上至下依次包括第一螺杆段、第二螺杆段和第三螺杆段，所述第一螺杆段的外壁设有与套筒内壁配合的螺纹，所述第二螺杆段的上下两部分分别与底板连接孔、钢梁的连接孔贴合设置，所述第三螺杆段的外壁设有与螺母配合的螺纹。

优选地，所述第二螺杆段包括贴合设置在底板连接孔内的第二螺杆段中部圆柱段、以及贴合设置在钢梁的连接孔内的第二螺杆段倒圆台段和第二螺杆段下部圆柱段，所述第二螺杆段中部圆柱段的直径大于第一螺杆段的直径并且第二螺杆段中部圆柱段的顶部与Ω形钢板底板的顶部平齐。

优选地，所述第二螺杆段还包括设置在第二螺杆段中部圆柱段顶部的第二螺杆段上部圆柱段，所述第二螺杆段上部圆柱段的外壁光滑并与套筒的底部光滑内壁贴合设置，所述第二螺杆段上部圆柱段的直径等于第二螺杆段中部圆柱段的直径。

优选地，所述第二螺杆段下部圆柱段的底部低于钢梁的底部，并且钢梁底部的第二螺杆段下部圆柱段外部连接有垫片。

优选地，所述Ω形钢板n形中部的竖板和Ω形钢板侧板上均开设有贯穿孔，贯穿钢筋水平穿过Ω形钢板n形中部的竖板、Ω形钢板侧板上的贯穿孔，并且贯穿钢筋的两端用于与UHPC桥面板内的伸出钢筋搭接。

优选地，所述Ω形钢板n形中部的水平板上开设有贯穿孔。

本发明另一方面还提供一种如上所述的抗剪抗拔连接件的施工方法，包括以下步骤：

S1、将套筒拧入螺栓的上部；

S2、将底板连接孔与钢梁的连接孔对齐，将螺栓穿过底板连接孔和钢梁的连接孔，此时套筒的底端与Ω形钢板底板的顶面平齐；

S3、将螺母从螺栓的下部拧入，使得Ω形钢板与钢梁连接紧密牢固。

优选地，S3之后，将贯穿钢筋水平穿过Ω形钢板n形中部的竖板、Ω形钢板侧板上的贯穿孔，并且贯穿钢筋的两端用于与UHPC桥面板内的伸出钢筋搭接。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

（1）本发明的抗剪抗拔连接件采用Ω形钢板和可拆卸的螺栓结合，无需焊接工作，安装和拆卸方便。而且抗剪抗拔连接件可以采用工厂预制，装配化程度高。

（2）本发明的抗剪抗拔连接件中的Ω形钢板侧板和螺栓主要承受剪力作用，达到抗剪目的。Ω形钢板n形中部的水平板和套筒的凸台主要承受抗拔作用。Ω形钢板n形中部的竖板和Ω形钢板侧板上均开设贯穿孔，可使贯穿钢筋穿过。Ω形钢板n形中部的水平板设置贯穿孔，便于混凝土对抗剪抗拔连接件通道内的空间进行浇筑。通过在抗剪抗拔连接件上浇筑混凝土，利用孔洞中的混凝土来抵抗纵向剪力，将部分剪力通过贯穿钢筋传递，起到类似PBL连接件的作用，可增强连接件的整体抗剪水平，提高抗剪极限承载力。

附图说明

图1为本发明的抗剪抗拔连接件的示意图；

图2为Ω形钢板的示意图；

图3为螺栓与Ω形钢板底板、钢梁的连接示意图；

图4为图3的剖面示意图；

图5为抗剪抗拔连接件的安装示意图。

附图标注：1-Ω形钢板、11-Ω形钢板n形中部、12-Ω形钢板底板、13-Ω形钢板侧板、14-底板连接孔、2-螺栓、21-螺杆、211-第一螺杆段、212-第二螺杆段、2121-第二螺杆段上部圆柱段、2122-第二螺杆段中部圆柱段、2123-第二螺杆段倒圆台段、2124-第二螺杆段下部圆柱段、213-第三螺杆段、22-套筒、3-钢梁、4-螺母、5-垫片、6-贯穿钢筋、7-凸台、8-UHPC桥面板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种抗剪抗拔连接件，该抗剪抗拔连接件用于桥梁工程中，具体用于连接钢梁3和UHPC桥面板8。该抗剪抗拔连接件包括Ω形钢板1和螺栓2。如图2所示，Ω形钢板1包括Ω形钢板n形中部11、连接在Ω形钢板n形中部11的底部外侧的Ω形钢板底板12、以及连接在Ω形钢板底板12外侧的Ω形钢板侧板13。其中Ω形钢板侧板13主要承受剪力作用，达到抗剪目的。Ω形钢板n形中部11的水平板主要承受抗拔作用。Ω形钢板底板12上开设有底板连接孔14，用于供螺栓2穿过。螺栓2穿过底板连接孔14后并用于与钢梁3的连接孔连接。本发明采用螺栓连接的方式替代传统的焊接连接，由于螺栓连接件具有耐疲劳、安装拆卸方便等优点，可以避免常规焊钉焊接之后由于工艺问题存在的残余应力，同时实现可拆卸目的。本发明为了便于在整个抗剪抗拔连接件中浇筑混凝土，在Ω形钢板n形中部11的水平板上开设有贯穿孔，便于在Ω形钢板n形中部11的通道内浇筑混凝土。

如图3所示，螺栓2包括螺杆21和套筒22。螺杆21穿过钢梁3后与螺母4连接，进而将Ω形钢板底板12与钢梁3的连接孔连接。螺杆21的顶部高于Ω形钢板底板12的顶部，螺杆21的底部低于钢梁3的底部。套筒22连接在Ω形钢板底板12顶部的螺杆21外部，套筒22的顶部设有凸台7。凸台7为环绕套筒22设置的圆环形结构，凸台7向外延伸的长度为1cm~2cm。

如图4所示，螺杆21为一体成型构件，螺杆21从上至下依次包括第一螺杆段211、第二螺杆段212和第三螺杆段213，第一螺杆段211的外壁设有与套筒22内壁配合的螺纹，第二螺杆段212的上下两部分分别与底板连接孔14、钢梁3的连接孔贴合设置，第三螺杆段213的外壁设有与螺母4配合的螺纹。在一个优选的实施方式中，第二螺杆段212包括贴合设置在底板连接孔14内的第二螺杆段中部圆柱段2122、以及贴合设置在钢梁3的连接孔内的第二螺杆段倒圆台段2123和第二螺杆段下部圆柱段2124，第二螺杆段中部圆柱段2122的直径大于第一螺杆段211的直径并且第二螺杆段中部圆柱段2122的顶部与Ω形钢板底板12的顶部平齐。通过设置第二螺杆段倒圆台段2123和第二螺杆段下部圆柱段2124，可降低连接处的初始滑移，增大了螺杆21与钢梁3之间的抗剪切面积，提高连接处的抗剪刚度。在一个更加优选的实施方式中，第二螺杆段212还包括设置在第二螺杆段中部圆柱段2122顶部的第二螺杆段上部圆柱段2121，第二螺杆段上部圆柱段2121的外壁光滑并与套筒22的底部光滑内壁贴合设置，第二螺杆段上部圆柱段2121的直径等于第二螺杆段中部圆柱段2122的直径。设置第二螺杆段上部圆柱段2121，将套筒22的内壁分为螺纹段和底部光滑段，并且第二螺杆段上部圆柱段2121的外壁与套筒22的底部光滑段内壁贴合设置，可使套筒22在拧入螺杆21时贴合紧密，避免产生过拧，提高两者结合精度。拆除受损的UHPC桥面板8后，拧出螺杆21时，可避免螺杆21上的螺纹刺入Ω形钢板底板12的孔壁，造成Ω形钢板底板12和螺杆21的螺纹损坏。

在一个更加优选的实施方式中，第二螺杆段下部圆柱段2124的底部低于钢梁3的底部，并且钢梁3底部的第二螺杆段下部圆柱段2124外部连接有垫片5，以增加螺母4与钢梁3的接触面积。垫片5为钢制垫片。

为了增强抗剪抗拔连接件的整体抗剪水平，本发明的Ω形钢板n形中部11的竖板和Ω形钢板侧板13上均开设有贯穿孔，贯穿钢筋6水平穿过Ω形钢板n形中部11的竖板上的贯穿孔、Ω形钢板侧板13上的贯穿孔，并且贯穿钢筋6的两端用于与UHPC桥面板8内的伸出钢筋搭接。安装好抗剪抗拔连接件后，需要在抗剪抗拔连接件上浇筑混凝土，利用Ω形钢板n形中部11的竖板上的贯穿孔、Ω形钢板侧板13上的贯穿孔中的混凝土榫来抵抗纵向剪力，将部分剪力通过贯穿钢筋6传递，起到类似PBL连接件的作用，可增强抗剪抗拔连接件的整体抗剪水平，提高抗剪极限承载力。这里需要说明的是，PBL连接件源自德国Leonhardt等教授首次开发的一种开孔钢板连接件，德文称为Perfobond Leiste (PBL)。PBL连接件是由开孔钢板、混凝土榫以及贯穿钢筋组成的剪力连接件。

具体以某抗剪抗拔连接件为例，Ω形钢板1沿钢梁3的长度方向的长度为40cm~50cm，沿端面方向的宽度为40cm~45cm。Ω形钢板n形中部11的水平板沿横断面长度为10cm~20cm，Ω形钢板n形中部11的水平板高度应低于钢梁3的顶面10cm以上。Ω形钢板底板12沿横断面长度为10cm~15cm。底板连接孔14对称设置在Ω形钢板n形中部11的两侧，每侧的底板连接孔14为一排，每排底板连接孔14为两个，底板连接孔14沿钢梁3的长度方向的间距为20cm~30cm。底板连接孔14的开孔位置与钢梁3上的连接孔位置对应。

第一螺杆段211、第二螺杆段下部圆柱段2124、第三螺杆段213的直径相同，具体可以选用16mm或20mm。第二螺杆段上部圆柱段2121、第二螺杆段中部圆柱段2122、以及第二螺杆段倒圆台段2123的顶面直径相同且比第三螺杆段213的直径大6mm以上为宜。螺母4可采用M16、M20的六角螺母，螺母4的规格型号与第三螺杆段213的直径相匹配。具有内螺纹的套筒22部分的壁厚为5mm，内壁光滑的套筒22部分的壁厚为2mm。

上述抗剪抗拔连接件的施工方法包括以下步骤：

S1、将套筒22拧入螺栓2的上部。具体地，内壁光滑的套筒22部分贴合第二螺杆段上部圆柱段2121外壁设置，具有内螺纹的套筒22部分与第一螺杆段211螺纹连接。

S2、将底板连接孔14的中轴线与钢梁3的连接孔中轴线对齐，将螺杆21穿过底板连接孔14和钢梁3的连接孔，此时套筒22的底端与Ω形钢板底板12的顶面平齐，螺杆21的底端低于钢梁3的底面。

S3、将垫片5和螺母4依次从螺栓2的下部拧入，使得Ω形钢板1与钢梁3连接紧密牢固。

最后将贯穿钢筋6水平穿过Ω形钢板n形中部11的竖板上的贯穿孔、Ω形钢板侧板13上的贯穿孔，并且贯穿钢筋6的两端用于与UHPC桥面板内的伸出钢筋搭接，如图5为安装好贯穿钢筋6后的示意图。需要说明的是，UHPC桥面板8为预制超高性能混凝土板，本发明中的UHPC桥面板8在预制过程中开设有用于安装抗剪抗拔连接件的槽口，UHPC桥面板8内的部分钢筋伸入槽口内部，用于后续与贯穿钢筋6搭接。

待抗剪抗拔连接件安装完成后，将贯穿钢筋6与伸入槽口内部的UHPC桥面板8内的钢筋搭接，并在UHPC桥面板8的槽口内浇筑UHPC现浇混凝土，槽口内混凝土的高度与UHPC桥面板8的厚度相等。利用槽口内的混凝土榫来抵抗纵向剪力，将部分剪力通过贯穿钢筋6传递，起到类似PBL连接件的作用，增强抗剪抗拔连接件的整体抗剪水平，提高抗剪极限承载力。

运营期间需要更换损伤的UHPC桥面板8时，切除受损的UHPC桥面板8部分，将抗剪抗拔连接件中的螺母4、垫片5拧出，即可顶出受损的UHPC桥面板8，实现钢梁3与受损的UHPC桥面板8的分离。如果抗剪抗拔连接件中的螺杆21、螺母4和垫片5未受损，将套筒22、Ω形钢板1留在混凝土内，可拧出螺杆21、螺母4和垫片5以重复利用，在后期维护修复的过程中更加经济便利。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗剪抗拔连接件，其特征在于，包括：

Ω形钢板（1），包括Ω形钢板n形中部（11）、连接在Ω形钢板n形中部（11）的底部外侧的Ω形钢板底板（12）、以及连接在Ω形钢板底板（12）外侧的Ω形钢板侧板（13），所述Ω形钢板底板（12）上开设有底板连接孔（14）；

螺栓（2），穿过底板连接孔（14）后并用于与钢梁（3）的连接孔连接。

2.根据权利要求1所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述螺栓（2）包括：

螺杆（21），穿过钢梁（3）后与螺母（4）连接，进而将Ω形钢板底板（12）与钢梁（3）的连接孔连接；

套筒（22），连接在Ω形钢板底板（12）顶部的螺杆（21）外部，所述套筒（22）的顶部设有凸台（7）。

3.根据权利要求2所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述螺杆（21）为一体成型构件，所述螺杆（21）从上至下依次包括第一螺杆段（211）、第二螺杆段（212）和第三螺杆段（213），所述第一螺杆段（211）的外壁设有与套筒（22）内壁配合的螺纹，所述第二螺杆段（212）的上下两部分分别与底板连接孔（14）、钢梁（3）的连接孔贴合设置，所述第三螺杆段（213）的外壁设有与螺母（4）配合的螺纹。

4.根据权利要求3所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述第二螺杆段（212）包括贴合设置在底板连接孔（14）内的第二螺杆段中部圆柱段（2122）、以及贴合设置在钢梁（3）的连接孔内的第二螺杆段倒圆台段（2123）和第二螺杆段下部圆柱段（2124），所述第二螺杆段中部圆柱段（2122）的直径大于第一螺杆段（211）的直径并且第二螺杆段中部圆柱段（2122）的顶部与Ω形钢板底板（12）的顶部平齐。

5.根据权利要求4所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述第二螺杆段（212）还包括设置在第二螺杆段中部圆柱段（2122）顶部的第二螺杆段上部圆柱段（2121），所述第二螺杆段上部圆柱段（2121）的外壁光滑并与套筒（22）的底部光滑内壁贴合设置，所述第二螺杆段上部圆柱段（2121）的直径等于第二螺杆段中部圆柱段（2122）的直径。

6.根据权利要求4所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述第二螺杆段下部圆柱段（2124）的底部低于钢梁（3）的底部，并且钢梁（3）底部的第二螺杆段下部圆柱段（2124）外部连接有垫片（5）。

7.根据权利要求1所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述Ω形钢板n形中部（11）的竖板和Ω形钢板侧板（13）上均开设有贯穿孔，贯穿钢筋（6）水平穿过Ω形钢板n形中部（11）的竖板、Ω形钢板侧板（13）上的贯穿孔，并且贯穿钢筋（6）的两端用于与UHPC桥面板（8）内的伸出钢筋搭接。

8.根据权利要求1所述的抗剪抗拔连接件，其特征在于，所述Ω形钢板n形中部（11）的水平板上开设有贯穿孔。

9.一种如权利要求2-8任意一项所述的抗剪抗拔连接件的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将套筒（22）拧入螺栓（2）的上部；

S2、将底板连接孔（14）与钢梁（3）的连接孔对齐，将螺栓（2）穿过底板连接孔（14）和钢梁（3）的连接孔，此时套筒（22）的底端与Ω形钢板底板（12）的顶面平齐；

S3、将螺母（4）从螺栓（2）的下部拧入，使得Ω形钢板（1）与钢梁（3）连接紧密牢固。

10.根据权利要求9所述的抗剪抗拔连接件的施工方法，其特征在于，S3之后，将贯穿钢筋（6）水平穿过Ω形钢板n形中部（11）的竖板、Ω形钢板侧板（13）上的贯穿孔，并且贯穿钢筋（6）的两端用于与UHPC桥面板（8）内的伸出钢筋搭接。

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