CN110656573B - 一种灌胶高强螺栓剪力连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑构件连接技术领域，公开了一种灌胶高强螺栓剪力连接件。该灌胶高强螺栓剪力连接件包括面板以及多个平行布置在面板下侧的主梁，各个主梁上分别设有用于与面板固定的螺栓穿孔，面板上设有与各个螺栓穿孔一一对应连通的通孔，面板于通孔的外侧设有灌浆孔，所述灌浆孔与通孔相连通。本发明运输和吊装的工作难度明显减小；面板与主梁之间通过螺栓连接，无需二次混凝土现浇，易于安装施工，工期明显缩短。螺栓与主梁和面板连接处的缝隙通过灌浆孔灌注高性能的化学贴钢胶达到密实，使得两者的工作性能更好的发挥。面板与主梁连接处铺设橡胶垫圈防止发生浆体渗漏，进一步增加密实。相邻的面板之间铺设橡胶垫圈，防止了化学贴钢胶泄露。

Description

一种灌胶高强螺栓剪力连接件

技术领域

本发明属于建筑构件连接技术领域，特别是涉及一种灌胶高强螺栓剪力连接件。

背景技术

随着新型城镇化进程不断推进和可循环结构概念的提出，大力发展可持续和低碳桥梁结构已经成为当前工程结构发展的重要方向。当前，大量的中小跨桥梁已经使用了30～40年，由于超载车辆长期作用、缺乏养护和早期设计荷载偏低等原因，该批桥梁受损严重，寿命大为缩短，亟待更换。组合可循环装配式桥梁结构应运而生。由于组合可循环桥梁结构不但具有传统单一桥梁结构强度高，抗屈服能力强，受力变形小的特点，兼具易于施工，经济效益良好，可回收利用等优点，可充分发挥组合结构性能优势，提升公路桥梁品质，而且符合绿色、节能、环保的发展趋势，助推公路建设转型升级，是当今桥梁结构发展的主流方向。

钢-混凝土组合梁是一种较为常见的组合梁，然而传统的钢-混凝土组合梁需要现浇，装配式程度低，现场浇筑是一种昂贵的劳动密集型施工，不利于施工和维修。现浇施工或者后浇施工的梁，均需要现场养护，并达到28天的龄期，才能投入使用，因此，养护成本较高，质量参差、工期较长。传统的组合梁，一般采用栓钉或带孔钢板为剪力连接件，焊接于工字梁上翼板。但是，这种焊接的连接件疲劳性能差，容易发生疲劳断裂。在新的桥梁结构和整个桥梁或桥面板更换应用中使用插入件或贯穿螺栓的主要缺点是需要高公差要求，以确保预制面板中的插入件或孔与梁法兰中的孔对齐，并且面板水平放置在梁上，故会给后期的更换桥面板增加难度。一般的螺栓式装配式钢-混凝土组合梁既存在接合面连接不可靠、螺栓滑移量大、结构刚度较低的问题，又因螺栓用量大，对混凝土板，尤其是该板的螺栓孔精度要求高，造成混凝土板制作工艺复杂，装配施工不方便，造价高等缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种灌胶高强螺栓剪力连接件，以解决使用现有技术中的剪力连接件施工不便、施工成本高、施工周期长的技术问题。

本发明的一种灌胶高强螺栓剪力连接件的技术方案是：

一种灌胶高强螺栓剪力连接件包括面板以及多个平行布置在面板下侧的主梁，各个所述主梁上分别设有用于与面板固定的螺栓穿孔，所述面板上设有与各个螺栓穿孔一一对应连通的通孔，所述面板于通孔的外侧设有灌浆孔，所述灌浆孔与通孔相连通。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述螺栓穿孔具有四个，四个螺栓穿孔分别位于主梁的四角处，所述灌浆孔具有两个，两个灌浆孔位于与螺栓穿孔对应的四个通孔内部，每个灌浆孔与两个通孔相连通。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述灌浆孔贯穿面板上下两侧，所述灌浆孔与所述通孔水平连通。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述主梁与面板之间设有橡胶垫圈。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述主梁为工字型钢梁或者钢箱梁或者钢板。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述通孔的上侧设有供螺母进入的沉孔结构。

本发明提供了一种灌胶高强螺栓剪力连接件，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件，运输和吊装的工作难度明显减小；面板与主梁之间通过螺栓连接，无需二次混凝土现浇，易于安装施工，工期明显缩短。螺栓与主梁和面板连接处的缝隙通过提前预留在面板上的灌浆孔灌注高性能的化学贴钢胶达到密实，使得两者的工作性能能更好的发挥。面板与主梁连接处铺设橡胶垫圈来防止发生浆体渗漏，进一步增加密实。相邻的面板之间铺设橡胶垫圈，防止了化学贴钢胶泄露。

面板的两侧分别搭在主梁，并通过高强度螺栓连接形成型构造，其力学模型可简化为两端铰支的一次超静定简支梁体系，当面板承受均布荷载时，板体横向受弯其裂缝必然出现在板底，便于早发现早处理，避免了主梁发生脆性破坏。

附图说明

图1是使用本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件的桥梁的断面示意图；

图2是图1中桥梁的面板与主梁的断面图；

图3是图1中桥梁的俯视图；

图4是图1中桥梁的侧视图；

图5是本发明的结构关系图；

图6是本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件的局部示意图；

图7是试验件注浆前后性能对比图；

图中：1-工字型钢梁；2-混凝土面板；3-螺栓；4-沥青砼铺装层；5-栏杆；6-第一橡胶垫圈；7-第二橡胶垫圈；8-桥墩；9-灌浆孔；10-水平连通部；11-化学贴钢胶；12-栓钉滑移荷载关系曲线；13-灌浆螺栓滑移荷载关系曲线；14-未灌浆螺栓滑移荷载关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件的具体实施例，如图1至图6所示，包括面板以及多个平行布置在面板下侧的主梁。

本实施例中，主梁为工字型钢梁1，面板为预制的混凝土面板2。其他实施例中，主梁还可以是钢箱梁或者钢板。工字型钢梁1的上侧与混凝土面板2下侧相接触，工字型钢梁1的下侧与桥墩8上的支架接触。各个工字型钢梁1的四角处具有贯穿上下两侧的螺栓穿孔，混凝土面板2上具有与各个螺栓穿孔对应贯通的通孔，螺栓3穿装在螺栓穿孔与通孔内。通孔的上侧具有沉孔结构，用于供与螺栓3上端连接的螺母进入。

本实施例中，螺栓穿孔与通孔的孔径相同，且螺栓穿孔与通孔的孔径大于螺栓3的直径。混凝土面板2于通孔的外侧具有贯穿混凝土面板2上下两侧的灌浆孔9，灌浆孔9包括与通孔相连通的水平连通部10，化学贴钢胶11通过灌浆孔9进入至通孔内，将螺栓3与螺栓穿孔之间的间隙填满密封，使螺栓3与工字型钢梁1以及混凝土面板2的连接处更加密实。混凝土面板2上与其中一个工字型钢梁1一一对应连通的通孔具有四个，四个连通孔内部具有两个灌浆孔9，两个灌浆孔9在前后方向上间隔布置。前侧的灌浆孔9与前侧的两个通孔连通，后侧的灌浆孔9与后侧的两个通孔相连通。

混凝土面板2上的通孔与灌浆孔9均预制，使用时混凝土面板2置于工字型钢梁1的上侧，并使混凝土面板2上的通孔与工字型钢梁1上的螺栓穿孔一一对应连通。为了防止化学贴钢胶11从混凝土面板2与工字型钢梁1的接触处泄露。混凝土面板2与工字型钢梁1之间设置有第二橡胶垫圈7，用于防止灌注的化学贴钢胶11泄露。前后方向上相邻的两个混凝土面板2之间设置有第一橡胶垫圈6，用于防止灌注的化学贴钢胶11泄露。

本实施例中，混凝土面板2的上侧具有沥青砼铺装层4，用于增强桥面的平整度。混凝土面板2的左右两端分别设置有栏杆5，用于增强桥梁的安全性。

本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件可用于桥梁、房屋中。本实施例以桥梁为例，对本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件的施工方法进行说明。桥梁包括多个桥墩8，多个桥墩8沿前后方向间隔布置。相邻两个桥墩8之间架设有多个主梁，多个主梁在左右方向上平行间隔布置。施工时，先在工厂将工字型钢梁1和下侧具有第二橡胶垫圈7的混凝土面板2加工预制完毕，待桥墩8就位后，便可运至施工现场，准备安装。现场安装时，先将工字型钢梁1吊装就位于桥墩8上的支座上，再将混凝土面板2吊装就位于工字型钢梁1上，并使混凝土面板2的通孔和工字型钢梁1的螺栓穿孔一一对应连通。安装螺栓3，并通过扭力扳手来对其施加至30％设计紧力，由于结构自重和预紧力的作用，第二橡胶垫圈7被压紧。重复上述步骤，安装所有的工字型钢梁1和面板。对所有的灌浆孔9进行压力灌浆使螺栓3与螺栓穿孔间、混凝土面板2与工字型钢梁1之间、混凝土面板2与混凝土面板2间达到密实。再次使用扭力扳手对全部螺栓3施加至100％设计紧力，同时，使浆体进一步被加注至空隙中。至此，完成桥面铺装。

本发明通过向灌浆孔9内灌注化学贴钢胶11，使螺栓3与螺栓穿孔间、混凝土面板2与工字型钢梁1之间、混凝土面板2与混凝土面板2间达到密实。为了验证该结构的固定效果，本实施例进行了模拟实验。制作了5组，共9个试件钢-混凝土试件，其中栓钉连接件试件1组、未灌浆螺栓3式试件2组，灌浆后张螺栓3式试件2组。全部试件均利用MTS的2000kN万能试验机进行实验。

实验结果如图7所示，12代表栓钉滑移荷载关系曲线，13代表灌浆螺栓3滑移荷载关系曲线，14代表未灌浆螺栓3滑移荷载关系曲线。由该结果可知，灌浆后试件的滑移总量大幅小于未灌浆试件，而且，消除了突变滑移台阶，整体工作性能明显更优；与栓钉连接件试件比较，灌浆后试件不仅初始滑移明显更小，而且，延性更优。综述上述，灌浆后试件的滑移量的性能与栓钉连接件接近，能解决未灌浆试件的连接不可靠，结构刚度较低的问题，而且，同时具备螺栓3结构的可装配和可拆卸性能。

本发明的灌胶高强螺栓剪力连接件运输和吊装的工作难度明显减小；混凝土面板2与工字型钢梁1之间通过螺栓3连接，无需二次混凝土现浇，易于安装施工，工期明显缩短。螺栓3与工字型钢梁1和混凝土面板2连接处的缝隙通过提前预留在混凝土面板2上的灌浆孔9灌注高性能的化学贴钢胶11达到密实，使得两者的工作性能能更好的发挥。混凝土面板2与工字型钢梁1连接处铺设橡胶垫圈来防止发生浆体渗漏，进一步增加密实。相邻的混凝土面板2之间铺设橡胶垫圈充分达到密实。

混凝土面板2的两侧分别搭在工字型钢梁1，并通过高强度螺栓3连接形成型构造，其力学模型可简化为两端铰支的一次超静定简支梁体系，当混凝土面板2承受均布荷载时，板体横向受弯其裂缝必然出现在板底，便于早发现早处理，避免了工字型钢梁1发生脆性破坏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种灌胶高强螺栓剪力连接件，其特征在于：包括面板以及多个平行布置在面板下侧的主梁，各个所述主梁上分别设有用于与面板固定的螺栓穿孔，所述面板上设有与各个螺栓穿孔一一对应连通的通孔，所述面板于通孔的外侧设有灌浆孔，所述灌浆孔与通孔相连通；

所述螺栓穿孔具有四个，四个螺栓穿孔分别位于主梁的四角处，所述灌浆孔具有两个，两个灌浆孔位于与螺栓穿孔对应的四个通孔内部，每个灌浆孔与两个通孔相连通；

所述灌浆孔贯穿面板上下两侧，所述灌浆孔与所述通孔水平连通；

灌浆孔包括与通孔相连通的水平连通部，化学贴钢胶通过灌浆孔进入至通孔内，将螺栓与螺栓穿孔之间的间隙填满密封。

2.根据权利要求1所述的灌胶高强螺栓剪力连接件，其特征在于：所述主梁与面板之间设有橡胶垫圈。

3.根据权利要求1所述的灌胶高强螺栓剪力连接件，其特征在于：所述主梁为工字型钢梁或者钢箱梁或者钢板。

4.根据权利要求1所述的灌胶高强螺栓剪力连接件，其特征在于：所述通孔的上侧设有供螺母进入的沉孔结构。