CN211113127U - 单向可滑移的剪力连接件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种单向可滑移的剪力连接件，该剪力连接件包括：T型钢水平翼板、T型钢竖向腹板和低弹模材料，用于连接钢梁和混凝土板，其中，所述T型钢竖向腹板的一端与所述T型钢水平翼板垂直焊接，所述T型钢水平翼板将所述钢梁锚住在所述混凝土板中，所述T型钢竖向腹板的另一端与所述钢梁焊接，并在所述T型钢竖向腹板与所述钢梁之间填充低弹模材料。该剪力连接件可以通过单向滑移释放混凝土板与钢梁之间的约束，避免混凝土板与钢梁协同变形而产生较大的拉应力，提高结构的耐久性，且具有抗拔作用，可以防止混凝土板与钢梁的分离，连接件构造简单，取材方便，材料成本低廉。

Description

单向可滑移的剪力连接件

技术领域

本实用新型涉及结构工程技术领域，特别涉及一种单向可滑移的剪力连接件。

背景技术

如图1为传统的钢-混凝土组合结构桥梁，主要有钢梁和混凝土板组成，两者通常通过剪力连接件相连。剪力连接件的作用主要包括两部分，第一，传递钢梁与混凝土板之间的剪力，限制两者接触界面之间的相对变形，从而保证钢梁和混凝土在界面处协同变形、共同工作，发挥材料间的组合作用，提升结构构件的刚度和承载力；第二，通过剪力连接件的翼板将钢梁上缘在混凝土板中锚住，防止钢梁上缘和混凝土之间的分离，抵抗混凝土板横向受弯时产生的掀起力，保证两种材料共同工作。

图2为传统的钢-混凝土组合结构桥梁的内力图，在常见的荷载工作下，桥梁支座附近通常承受较大的负弯矩作用，而跨中部分则承受较大的正弯矩作用。对于正弯矩区的组合梁，采用传统的剪力连接件之后，混凝土和钢梁能形成组合作用，使得混凝土板处于受压状态，而钢梁大部分处于受压状态，符合混凝土和钢材两大材料的受力特点，能够充分发挥两类材料的力学性能，因此，对于处于正弯矩区的组合梁来说，通过剪力连接件，保证钢梁和混凝土的共同工作，对于结构是有利的，也是组合结构桥梁相比于其他形式桥梁最大的优势。

然而，在支座附近的负弯矩区内，钢梁与混凝土板通过剪力连接件形成的组合作用对于结构来说，反而是极其不利的，这也是组合结构桥梁设计是最大的难题之一，即负弯矩区的混凝土板由于通过剪力连接件与钢梁发生协同变形，导致混凝土板处于受拉状态，这对于混凝土这种材料是极其不利的，在长期的拉应力作用下混凝土板开裂将导致严重的耐久性问题。这是工程中不希望发生的。在传统的设计中，往往会在负弯矩区施加一定的预应力，以抵抗混凝土板的开裂，但是由于负弯矩的混凝土板与钢梁处于完全组合状态，预应力在导入混凝土板的过程中，还会有很大的一部分随着剪力连接件的传递导入到钢梁中，降低了预应力的导入程度，所以，往往需要配置很多预应力束才能保证混凝土板能够具有一定的压应力储备，以抵抗开裂。但预应力的施工增加了建造成本，施工难度，也增加了施工工期。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种单向可滑移的剪力连接件。

为达到上述目的，本实用新型提出了单向可滑移的剪力连接件，包括：T型钢水平翼板、T型钢竖向腹板和低弹模材料，用于连接钢梁和混凝土板，其中，所述T型钢竖向腹板的一端与所述T型钢水平翼板垂直焊接，所述T型钢水平翼板将所述钢梁锚住在所述混凝土板中，所述T型钢竖向腹板的另一端与所述钢梁焊接，并在所述T型钢竖向腹板与所述钢梁之间填充低弹模材料。

本实用新型的单向可滑移的剪力连接件，通过单方向释放钢梁与混凝土板之间的约束，使得钢梁和混凝土板在正弯矩作用下能够协同变形，共同工作，充分发挥组合结构的优势，但是在负弯矩作用下时，钢梁和混凝土之间的约束能够通过剪力连接件的滑移释放，从而混凝土板不会随着钢梁的变形而变形，即不会处于受拉状态，避免了裂缝的产生。另一方面，在需要导入一定的预应力时，由于钢梁与混凝土板在预应力导入方向的约束完全释放，混凝土板在预应力的导入方向是可以通过本实用新型的单向可滑移的剪力连接件发生滑动的，全部的预应力均可以完全导入到混凝土板中，极大地增加混凝土板地预应力导入度，减少预应力施工的工程量。

另外，根据本实用新型上述的单向可滑移的剪力连接件还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，所述T型钢竖向腹板与所述T型钢水平翼板采用焊接方式垂直连接。

进一步地，所述钢梁包括上翼缘板、腹板和底板，所述混凝土板包括钢筋和混凝土。

进一步地，所述钢梁的上翼缘板与所述T型钢竖向腹板焊接。

进一步地，所述T型钢水平翼板将所述钢梁的上翼缘板锚住在所述混凝土板中。

可选地，所述低弹模材料为普通泡沫或海绵之类的材料。

进一步地，仅单侧填充所述低弹模材料，并通过有机胶水将所述低弹模材料与所述T型钢竖向腹板粘结。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为钢-混凝土组合结构桥梁常见形式；

图2为钢-混凝土组合结构桥梁常见内力图；

图3为本实用新型一个实施例的单向可滑移的剪力连接件结构示意图；

图4为组合梁桥中本实用新型单向可滑移的剪力连接件的布置图；

图5为本实用新型一个实施例的单向可滑移的剪力连接件实施方法流程图。

附图标记说明：100-单向可滑移的剪力连接件、1-T型钢水平翼板、2-T型钢竖向腹板、3-低弹模材料、4-钢梁、41-上翼缘板、42-腹板、43-底板、5-混凝土板、51-钢筋和52-混凝土。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的单向可滑移的剪力连接件及实施方法，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出的单向可滑移的剪力连接件。

图3是本实用新型一个实施例的单向可滑移的剪力连接件结构示意图。

如图3所示，该单向可滑移的剪力连接件100包括：T型钢水平翼板1、T型钢竖向腹板2和低弹模材料3。

单向可滑移的剪力连接件用于连接钢梁4和混凝土板5，其中，T型钢竖向腹板2的一端与T型钢水平翼板1垂直焊接，T型钢水平翼板1将钢梁4锚住在混凝土板5中，T型钢竖向腹板2的另一端与钢梁4焊接，并在T型钢竖向腹板2与钢梁4之间填充低弹模材料3。

需要说明的是，T型钢竖向腹板2与T型钢水平翼板1的尺寸均根据结构受力分析计算确定，且采用焊接方式垂直连接。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，钢梁4包括上翼缘板41、腹板42和底板43，混凝土板5包括钢筋51和混凝土52。

具体地，钢梁4的上翼缘板41与T型钢竖向腹板2焊接，T型钢水平翼板1将钢梁4的上翼缘板锚住在混凝土板5中。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，低弹模材料3可以为普通泡沫或海绵之类的材料，其厚度应根据计算确定，且该低弹模材料3与T型钢竖向腹板2一般通过有机胶水粘结，防止施工过程中填塞物的移位。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例仅单侧填充低弹模材料，并通过有机胶水将低弹模材料3与T型钢竖向腹板2粘结。

也就是说，T型钢竖向腹板2与T型钢水平翼板1之间填塞有低弹模材料3，其仅在单侧填充。

具体而言，如图4所示，为典型钢-混凝土组合结构桥梁中本实用新型单向可滑移的剪力连接件的布置示意图，首先，根据桥梁结构在典型工况下的内力图(图2)，可以得到组合梁桥的正负弯矩分区。

其次，在正弯矩分区中，以弯矩值最大点为分界线，对称布置新型单向可滑移剪力连接件，连接件的滑移方向背向弯矩值最大点，朝向弯矩值较小的一侧。这样使得，在正弯矩的作用下，正弯矩区的钢梁与混凝土之间无法发生滑移，受到剪力连接件的约束而协同变形，形成组合作用，提升正弯矩区构件的刚度和承载力。

在负弯矩分区中，以弯矩值最大点为分界线，对称布置新型单向可滑移剪力连接件，连接件的滑移方向背向弯矩值最大点，朝向弯矩值较小的一侧。这样使得，在负弯矩作用下，负弯矩区的钢梁与混凝土板之间可以充分发生滑移，钢梁上缘的变形不会引起顶部混凝土板的协同变形，从而释放了组合作用，混凝土板不参与负弯矩区结构的受弯，拉应力大大减小，防止自身的开裂，提升了结构的耐久性。

如图3所示，在根据图4确定了办实用新型实施例单向可滑移的剪力连接件，在结构中的布置位置和滑移方向之后，即可在工厂加工新型连接件，并在出场之前焊接在钢梁上缘。

在单向可滑移的剪力连接件的加工过程中，首先将连接件翼板焊接在腹板上，然后将连接件腹板与钢梁上缘焊接，连接件翼板的宽度应该根据桥梁结构混凝土板横向拉拔力的大小，根据计算确定，腹板的高度和宽度应根据组合桥梁中剪力连接件的设计方法确定。

在钢梁上缘加工完连接件后，根据图4确定的滑移方向，在不同的分区填塞低碳模材料，低弹模材料通常可以预先切割为矩形块，其厚度可根据释放组合作用所需要的滑移量由结构分析确定。低弹模材料应布置在滑移方向一侧，同时，为了防止在运输和预制过程中，低弹模材料的移位和丢失，可以在低弹模材料与腹板接触的一侧涂满有机胶水，保证两者之间形成有效的粘结。

在单向可滑移的剪力连接件加工完成后，将钢梁运输至现场，绑扎桥面板的钢筋，浇筑完混凝土结合完成组合结构桥梁的施工。

可以理解的是，单向可滑移的剪力连接件适用于各类型钢-混凝土组合结构桥梁的界面之间，尤其是钢-混凝土组合结构桥梁的负弯矩区的界面之间。

综上，本实用新型实施例的剪力连接件主要有T型钢和低弹模填塞物组成，其中，T型钢由两块互相垂直的钢板(翼板和腹板)焊接而成，与常规钢-混凝土组合结构桥梁中的T型连接件类似。低弹模填塞物可以是泡沫或海绵材料，在将T型钢的腹板焊接在钢梁上缘后，将低弹模材料填充在T型钢一侧的腹板与翼板之间，防止混凝土与T型钢腹板的接触，从而使得混凝土浇筑后，在有填充物的一侧，混凝土可以相对于钢梁发生相对滑移，从而释放两种结构间的组合作用，但是在无填充物的一侧，混凝土又不能与钢梁发生相对滑移，从而形成结构间的组合作用。与此同时，在无填充物的一侧，钢梁和混凝土通过T型钢水平翼缘的锚固，在竖直方向上可以防止混凝土与钢梁之间的分离。

此外，本实用新型实施例可以选择性的释放钢-混凝土组合结构的组合作用，适应结构在不同受力模式下的工作特点。例如，在钢-混凝土组合结构连续桥梁的跨中支座附近，在自重和位于支座两侧的车辆荷载下，支座处组合梁承受负弯矩作用，可以通过在该区域布置本实用新型的剪力连接件，通过连接件的滑移释放支座处的组合作用，使得混凝土不随钢梁发生变形，从而防止混凝土板开裂，提高结构的耐久性；同时跨中支座附近在某些车辆荷载的布置情况下(例如离支座较远的边跨)，支座处组合梁承受正弯矩作用，此时，由于该区域布置的本实用新型的剪力连接件是单向可滑移的，在正弯矩作用下钢梁和混凝土板会一同变形，形成组合作用，增加结构的刚度，充分发挥组合结构桥梁的力学性能。

因此，本实用新型实施例相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)在组合梁桥中使用本实用新型的新型连接件，可以实现在正弯矩作用时保证钢梁与混凝土之间的协同变形，形成组合作用，充分发挥材料的优势，提升结构的刚度和承载力，同时，在负弯矩作用时，能够保证钢梁与混凝土之间的约束得以释放，防止混凝土板因协同变形而产生较大的拉应力；

(2)在负弯矩区施加预应力时，由于在预应力的导入方向通过本实用新型的连接件释放了混凝土板与钢梁之间的约束，使得预应力的导入度大大增加，降低了预应力施工的工程量；

(3)本实用新型实施例的单向可滑移的剪力连接件施工方便，取材简单，相比于传统的T型板剪力连接件，仅需要额外在腹板和翼板之间填塞一定厚度的低弹模材料即可，工艺简单，施工速度快。

根据本实用新型实施例提出的单向可滑移的剪力连接件，可以且只能发生单向滑移，当它用于连接钢梁和混凝土板时，可以保证混凝土板和钢梁在正弯矩的作用下不发生相对滑动，协同工作，形成组合作用，充分发挥材料的优势，提升结构的刚度和承载力，但是，在负弯矩作用下，该连接件可以通过单向滑移释放混凝土板与钢梁之间的约束，避免混凝土板与钢梁协同变形而产生较大的拉应力，提高结构的耐久性。同时，该连接件同样具有抗拔作用，可以防止混凝土板与钢梁的分离，且连接件构造简单，取材方便，材料成本低廉。

其次参照附图描述根据本实用新型实施例提出的单向可滑移的剪力连接件实施方法。

图5是本实用新型一个实施例的单向可滑移的剪力连接件实施方法流程图。

如图5所示，该单向可滑移的剪力连接件实施方法包括以下步骤：

在步骤S101中，垂直焊接T型钢竖向腹板与T型钢水平翼板。

在步骤S102中，将T型钢竖向腹板焊接在钢梁的上翼缘板上。

在步骤S103中，将低弹模材料填塞于T型钢竖向腹板与上翼缘板之间的空隙中。

其中，低弹模材料只填塞一侧，填塞侧根据设计确定。

在步骤S104中，将钢梁运输到施工现场后绑扎混凝土板钢筋，浇筑混凝土。

举例而言，本实用新型实施例的单向可滑移的剪力连接件的具体施工方法为：

a.在工厂将T型钢的翼板和腹板垂直焊接；

b.在工厂将T型钢的腹板下边缘焊接在钢梁的上翼缘板上；

c.在工厂将低弹模材料填塞于T型钢腹板与翼缘内部，且只填塞一侧，填塞侧根据设计确定；

d.将钢梁运输到现场后绑扎混凝土板钢筋；

e.浇筑混凝土。

需要说明的是，前述对单向可滑移的剪力连接件实施例的解释说明也适用于该单向可滑移的剪力连接件的施工方法，此处不再赘述。

根据本实用新型实施例提出的单向可滑移的剪力连接件的施工方法，可以且只能发生单向滑移，当它用于连接钢梁和混凝土板时，可以保证混凝土板和钢梁在正弯矩的作用下不发生相对滑动，协同工作，形成组合作用，充分发挥材料的优势，提升结构的刚度和承载力，但是，在负弯矩作用下，该连接件可以通过单向滑移释放混凝土板与钢梁之间的约束，避免混凝土板与钢梁协同变形而产生较大的拉应力，提高结构的耐久性。同时，该连接件同样具有抗拔作用，可以防止混凝土板与钢梁的分离，且连接件构造简单，取材方便，材料成本低廉。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种单向可滑移的剪力连接件，其特征在于，所述剪力连接件包括：T型钢水平翼板、T型钢竖向腹板和低弹模材料，用于连接钢梁和混凝土板，其中，所述T型钢竖向腹板的一端与所述T型钢水平翼板垂直焊接，所述T型钢水平翼板将所述钢梁锚住在所述混凝土板中，所述T型钢竖向腹板的另一端与所述钢梁焊接，并在所述T型钢竖向腹板与所述钢梁之间填充低弹模材料。

2.根据权利要求1所述的剪力连接件，其特征在于，所述T型钢竖向腹板与所述T型钢水平翼板采用焊接方式垂直连接。

3.根据权利要求1所述的剪力连接件，其特征在于，所述钢梁包括上翼缘板、腹板和底板，所述混凝土板包括钢筋和混凝土。

4.根据权利要求3所述的剪力连接件，其特征在于，所述钢梁的上翼缘板与所述T型钢竖向腹板焊接。

5.根据权利要求4所述的剪力连接件，其特征在于，所述T型钢水平翼板将所述钢梁的上翼缘板锚住在所述混凝土板中。

6.根据权利要求1所述的剪力连接件，其特征在于，所述低弹模材料为泡沫或海绵材料。

7.根据权利要求1所述的剪力连接件，其特征在于，仅单侧填充所述低弹模材料，并通过有机胶水将所述低弹模材料与所述T型钢竖向腹板粘结。

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