專利名稱：縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于橋梁結構和建筑結構的連接件，特別涉及一種應用于鋼-混凝土連續組合梁橋以及鋼-混凝土組合框架結構負彎矩區的連接件，屬于結構工程技術領域。
背景技術：
如圖1所示為鋼-混凝土連續組合梁橋，圖2所示為鋼-混凝土組合框架，其中采用的鋼混凝土組合梁均由鋼梁和混凝土板組成，兩者通常采用栓釘連接件9相連，如圖3所示。栓釘連接件9的主要作用包括(1)抗剪承擔鋼梁與混凝土板之間的界面縱向剪力， 限制兩者之間的界面縱向自由滑動，從而保證鋼梁與混凝土板協同變形、共同工作，充分發揮組合作用，提高截面剛度和承載能力；( 抗拔抵抗混凝土板因整體縱向彎曲以及局部橫向彎曲導致的豎向分離和掀起。將鋼梁和混凝土板采用栓釘連接件相連，對于正彎矩區的組合梁1，鋼梁與混凝土的組合作用能使混凝土板受壓，鋼梁大部分受拉，充分發揮鋼梁與混凝土各自的材料性能， 大幅提高截面剛度和承載力，降低結構高度。然而，對于負彎矩區的組合梁2，鋼梁與混凝土的組合作用會使混凝土板受拉，導致其更容易開裂。收縮徐變以及溫度效應所產生的混凝土板中的拉應力由于栓釘連接件的約束而得不到有效釋放，會對混凝土板的長期性能和耐久性產生不利的影響。此外，在連續組合梁橋中，為了降低混凝土板中的拉應力，避免其開裂，需要在組合梁負彎矩區混凝土板內布置大量的縱向預應力束，但施加的預應力會通過栓釘連接件傳遞至鋼梁上翼緣，從而大大降低縱向預應力的效率。綜上所述，在連續組合梁橋以及鋼-混凝土組合框架結構的負彎矩區，采用栓釘連接件會對結構受力產生不利的影響，但如果不采用栓釘連接件使鋼與混凝土不發生組合作用，雖然能改善上述問題，但混凝土板的豎向抗拔問題無法得到有效解決。因此，鋼-混凝土連續組合梁橋以及鋼-混凝土組合框架結構目前尚缺少一種用于負彎矩區只抗拔但縱向不抗剪的新型連接件，從而制約了這兩種結構形式的推廣和應用。針對上述問題，本申請人于2011年3月18日，申請號201110065691.X，申請的發明專利《縱向不抗剪T型抗拔連接件及其施工方法》，提供了一種有效的用于負彎矩區只抗拔但縱向不抗剪的新型連接件方案，該方案通過在由腹板和頂板組成的T型鋼側面和頂面粘貼泡沫塑料，來實現縱向不抗剪但抗拔的目的，使用該連接件能有效減小負彎矩區混凝土板的拉應力，提高混凝土板的縱向預應力導入度，改善混凝土板的長期性能和耐久性，同時該連接件具有可靠的抗拔能力，能抵抗混凝土板相對于鋼梁的掀起作用，具有廣闊的應用前景。但該方案現場粘貼泡沫塑料的工作量較大，且泡沫塑料在現場施工中易被損壞，因此其構造有待進一步改進。本發明通過采用一種新的構件，不僅同樣能實現不抗剪抗拔的效果，而且減少了現場施工的工作量，現場施工的質量也更易保證
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件及其施工方法，解決連續組合梁橋以及鋼-混凝土組合框架結構負彎矩區采用栓釘連接件對結構受力產生不利影響的技術問題。在正彎矩區組合梁1仍然采用傳統的栓釘連接件 9，在負彎矩組合梁2采用本發明的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，從而能有效減小負彎矩區混凝土板的拉應力，提高混凝土板的縱向預應力效率，改善混凝土板的長期性能和耐久性，同時具有抗拔作用以抵抗混凝土板的豎向分離和掀起作用，構造簡單，施工方便，經濟性能較優。本發明的技術方案如下本發明的一種縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，用于連接鋼梁和混凝土板，所述的鋼梁包括上翼緣板4、腹板5和底板6，所述的混凝土板由混凝土板鋼筋7和混凝土 8組成 其特征在于所述的連接件包括螺桿10和螺帽11，螺桿10與螺帽11通過螺紋機械連接， 螺桿10周圍外包有彈性材料管12，并焊接于上翼緣板4上。本發明的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件的具體施工方法為a.在工廠將螺桿10焊于上翼緣板4 ；b.鋼梁現場安裝就位后在螺桿10周圍外包彈性材料管12，并通過螺紋將螺帽11 機械連接于螺桿10上，或進一步在螺帽11外包彈性材料管12 ；c.綁扎混凝土板鋼筋7 ；d.澆注混凝土 8。本發明相對于現有技術具有以下有益效果(1)由于混凝土板和鋼梁之間縱向能發生自由滑動，能有效釋放鋼-混凝土連續組合梁負彎矩區混凝土板中的拉應力，在連續組合梁橋中可少用甚至不用混凝土板縱向預應力的目的，縱向預應力的效率相比采用栓釘連接件的組合梁來說也有顯著的提高；(2) 能有效降低混凝土收縮徐變以及溫度效應引起的混凝土板中的拉應力，改善混凝土板的長期受力性能，提高混凝土板的耐久性。(3)該連接件構造簡單，取材方便，螺桿預先在工廠焊于鋼梁上，現場只需套彈性材料管，螺帽和螺桿采用機械連接，安裝方便快速，經濟性能較優；(4)該連接件保留了傳統栓釘連接件抗拔的作用，能有效抵抗混凝土板因整體縱向彎曲、局部橫向彎曲以及橫向偏載作用導致的豎向分離和掀起。


圖1為鋼-混凝土連續組個梁橋中組合梁不同區域采用不同連接件類型示意圖。圖2為鋼-混凝土組合框架結構中組合梁不同區域采用不同連接件類型示意圖。圖3為正彎矩區采用傳統栓釘連接件的組合梁橫斷面圖。圖4為負彎矩區采用縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件的組合梁橫斷面圖。圖5為負彎矩區采用僅在螺桿外包有彈性材料管的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件組合梁縱斷面圖。圖6為負彎矩區采用螺桿與螺帽均包有彈性材料管的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件組合梁縱斷面圖。圖7為縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件的具體構造和安裝步驟示意圖。圖中1-正彎矩區采用傳統栓釘連接件的組合梁；2-負彎矩區采用縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件的組合梁；3-組合框架中的柱；4-上翼緣板；5-腹板；6-底板；7-混凝土板鋼筋；8-混凝土 ；9-栓釘連接件；10-螺桿；11-螺帽；12-彈性材料管。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明的結構、施工過程作進一步描述如下。如圖4所示，鋼梁由上翼緣板4、腹板5和底板6組成，混凝土板由混凝土板鋼筋 7和混凝土 8組成。本發明的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，用以連接鋼梁和混凝土板，包括螺桿10和螺帽11組成，螺桿10與螺帽11通過螺紋機械連接，螺桿10焊接于上翼緣板 4上，并周圍外包有彈性材料管12，彈性材料管可以是塑料管或橡膠管，如圖5和圖7a、b所
7J\ ο當混凝土板和鋼梁之間相對滑移需要量較大時，可同時在螺帽11外包彈性材料管12彈性材料管可以是塑料管或橡膠管，(如圖6和圖7c所示)。螺桿外包彈性材料管 12和螺帽外包彈性材料管12可以為塑料管或橡膠管，其管壁厚度根據鋼梁與混凝土板的相對滑移需求量確定。這種連接件由于縱向剛度較弱，幾乎不具備抗剪能力，使混凝土板和鋼梁之間可縱向自由滑動，但同時具有較強的抗拔能力，使混凝土板和鋼梁仍然具有較強的整體性。本發明的施工方法為本發明所述的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，其施工方法如下在工廠將螺桿10 焊于上翼緣板4，鋼梁現場安裝就位后在螺桿10周圍外包彈性材料管12 (圖7a)，并通過螺紋將螺帽11機械連接于螺桿10上(圖7b)，并可進一步在螺帽11外包彈性材料管12 (圖 7c)，最后綁扎混凝土板鋼筋7，澆注混凝土 8，從而形成如圖4 圖7所示的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件。本發明提供了一種縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，可用于鋼-混凝土連續組合梁的負彎矩區。該連接件能有效減小負彎矩區混凝土板的拉應力，提高混凝土板的縱向預應力導入度，改善混凝土板的長期性能和耐久性，同時具有抗拔能力，能抵抗混凝土板的豎向分離和掀起作用，構造簡單，施工方便，經濟性能較優。
權利要求
1.一種縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，用于連接鋼梁和混凝土板，所述的鋼梁包括上翼緣板、腹板( 和底板(6)，所述的混凝土板由混凝土板鋼筋(7)和混凝土( 組成； 其特征在于所述的連接件包括螺桿(10)和螺帽(11)，螺桿(10)與螺帽(11)通過螺紋機械連接，螺桿(10)周圍外包有彈性材料管(12)，并焊接于上翼緣板(4)上。
2.根據權利要求1所述的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，其特征在于，所述螺帽(11) 的外部包有彈性材料管(12)。
3.根據權利要求1或2所述的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件，其特征在于，所述的彈性材料管(1 為塑料管或橡膠管。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件的施工方法， 其特征在于，具體步驟如下a.在工廠將螺桿(10)焊于上翼緣板；b.鋼梁現場安裝就位后在螺桿(10)周圍外包彈性材料管(12)，并通過螺紋將螺帽 (11)機械連接于螺桿(10)上，或進一步在螺帽(11)外包彈性材料管(12)。c.綁扎混凝土板鋼筋(7)；d.澆注混凝土⑶。
全文摘要
本發明的縱向不抗剪螺桿式抗拔連接件及其施工方法，屬于結構工程技術領域。該連接件用于連接鋼梁和混凝土板，所述的連接件包括螺桿和螺帽，螺桿與螺帽通過螺紋機械連接，螺桿周圍外包彈性材料管，并焊接于鋼梁的上翼緣板上，若鋼梁和混凝土相對滑移量需求較大，可進一步在螺帽周圍外包彈性材料管。在鋼-混凝土連續組合梁橋以及鋼-混凝土組合框架結構的負彎矩區采用該連接件，能有效減小負彎矩區混凝土板的拉應力，提高混凝土板的縱向預應力導入度，改善混凝土板的長期性能和耐久性，同時該連接件具有可靠的抗拔能力，能抵抗混凝土板相對于鋼梁的掀起作用。本發明的連接件取材方便、構造簡單、施工快速、受力合理，具有良好的技術經濟效益。
文檔編號E01D21/00GK102425105SQ20111041503
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者聶建國, 陶慕軒 申請人:清華大學