本發(fā)明涉及土木工程，具體涉及一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁及其抗剪連接構(gòu)造。

背景技術(shù)：

1、橋梁發(fā)展至今，橋梁體系已涵蓋混凝土橋梁、鋼橋、鋼-混凝土組合橋梁等多種類型。超高性能混凝土是一種抗壓強(qiáng)度超120mpa、抗拉強(qiáng)度超7mpa的新型復(fù)合水泥基材料，而超高性能混凝土的問世推動(dòng)了橋梁結(jié)構(gòu)的革新，特別是它在鋼-混凝土組合橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)混凝土抗拉強(qiáng)度不足帶來的諸多問題。

2、在鋼-混凝土組合橋梁的設(shè)計(jì)中最為薄弱的環(huán)節(jié)是兩者的連接界面，界面上鋼與混凝土的粘結(jié)作用很小，極易發(fā)生粘結(jié)破壞。如何將鋼和超高性能混凝土兩種材料有效連接起來是技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn)。由于兩種材料連接界面處在受車輛荷載的作用下會(huì)發(fā)生剪切滑移，因而抗剪連接構(gòu)件就成為了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的重要組成部分?？辜暨B接構(gòu)件的設(shè)計(jì)需要有效防止鋼和混凝土界面處發(fā)生水平滑移分離,使彈性模量差異較大的鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，從而將車輛荷載安全地傳遞到橋墩上。

3、抗剪連接件的主要作用是抵抗水平剪力和豎向的掀起力。目前常見的抗剪連接構(gòu)造多采用栓釘和挖孔鋼板等焊接在鋼結(jié)構(gòu)上，這兩種構(gòu)造工藝成熟，但是從受力層面上分析仍然存在不足，例如栓釘有效承壓面僅為根部區(qū)域，挖孔鋼板的有效承壓面為挖孔區(qū)域，兩者的受力截面面積均比較小，從而造成其剪切連接結(jié)構(gòu)的承載能力不高，需要增加栓釘和挖孔鋼板的焊接數(shù)量才能提高結(jié)構(gòu)承載力。此外，抗剪連接構(gòu)造需要解決的另一重要問題是混凝土結(jié)構(gòu)部分的鋼筋布置問題，密集的栓釘和挖孔鋼板將會(huì)妨礙布置鋼筋，施工難度增加。

4、因此，迫切需要一種新的抗剪連接構(gòu)造來解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，克服了現(xiàn)有連接件承壓面小和抗剪承載能力低效等問題，能夠有效地連接鋼結(jié)構(gòu)和超高性能混凝土結(jié)構(gòu)，提高抗剪承載能力，并利于布置鋼筋。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，包括型鋼構(gòu)件、超高性能混凝土構(gòu)件、以及用于連接所述型鋼構(gòu)件和超高性能混凝土構(gòu)件的剪力鍵；所述剪力鍵為單排或多排設(shè)置，每排剪力鍵由多個(gè)剪力鍵單元沿型鋼構(gòu)件的縱向依次連接形成，所述剪力鍵單元包括波形鋼板和形成于所述波形鋼板上的豎向構(gòu)件，所述波形鋼板與所述型鋼構(gòu)件固定連接，且所述剪力鍵單元與型鋼構(gòu)件之間、以及相鄰兩個(gè)剪力鍵單元之間形成縱向阻力腔室；

4、所述超高性能混凝土構(gòu)件與型鋼構(gòu)件連接時(shí)，超高性能混凝土填充所述縱向阻力腔室，形成榫卯結(jié)構(gòu)。

5、進(jìn)一步地，所述剪力鍵呈梯形波形狀。

6、進(jìn)一步地，所述波形鋼板包括第一斜板、與所述第一斜板連接的第一水平板、與所述第一水平板另一端連接的第二斜板、與所述第二斜板連接的第二水平板，且前一個(gè)剪力鍵單元的第二水平板與后一個(gè)剪力鍵單元的第一斜板連接，所述第二水平板與所述型鋼構(gòu)件固定連接。

7、進(jìn)一步地，所述第一斜板與第一水平板的夾角、所述第一水平板與所述第二斜板的夾角、以及所述第二斜板與所述第二水平板的夾角均為30-150°。

8、進(jìn)一步地，所述型鋼構(gòu)件的寬度與剪力鍵的寬度差值大于3倍纖維長度，所述纖維為超高性能混凝土中所含的纖維。

9、進(jìn)一步地，所述剪力鍵為雙排結(jié)構(gòu)，相鄰兩排剪力鍵的間距大于等于1.5倍纖維長度。

10、進(jìn)一步地，所述豎向構(gòu)件包括形成于第一水平板和第二水平板上的豎向連接件、形成于所述豎向連接件的定位槽、以及設(shè)于所述定位槽的箍筋。

11、進(jìn)一步地，所述豎向連接件對(duì)稱分布于第一水平板/第二水平板的縱向中心線兩側(cè)，由切割第一水平板/第二水平板后彎折90°得到，其切割線與第一水平板/第二水平板的橫向中心線平行。

12、進(jìn)一步地，所述定位槽開口為槽型、半圓形或v型，所述箍筋定位于所述定位槽內(nèi)。

13、本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁，包括第一個(gè)方面所述的抗剪連接構(gòu)造。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁及其抗剪連接構(gòu)造，有益效果在于：

15、一、本發(fā)明提供的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，剪力鍵由多個(gè)剪力鍵單元沿型鋼構(gòu)件的縱向依次連接形成，剪力鍵單元包括波形鋼板和豎向構(gòu)件，且剪力鍵單元與型鋼構(gòu)件之間、以及相鄰兩個(gè)剪力鍵之間形成縱向阻力腔室，超高性能混凝土構(gòu)件與型鋼構(gòu)件連接時(shí)，超高性能混凝土填充縱向阻力腔室，形成榫卯結(jié)構(gòu)，在縱向提供抗剪作用，可有效削弱發(fā)生界面滑移的剪力，且由于縱向阻力腔室受力面積大，提供了更高的抗剪承載能力；同時(shí)，縱向阻力腔室和豎向構(gòu)件在高度方向上提供雙重抗拔作用。因此，本發(fā)明提供的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，克服了現(xiàn)有連接件承壓面小和抗剪承載能力低效等問題，能夠有效地連接鋼結(jié)構(gòu)和超高性能混凝土結(jié)構(gòu)，提高抗剪承載能力。

16、二、本發(fā)明提供的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，剪力鍵的第二水平板焊接固定在型鋼構(gòu)件上，然后將箍筋定位于定位槽后，搭設(shè)模板，澆筑超高性能混凝土，實(shí)現(xiàn)超高性能混凝土與型鋼構(gòu)件的連接，施工效率高，且箍筋布置方便、操作簡單。

技術(shù)特征：

1.一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，包括型鋼構(gòu)件、超高性能混凝土構(gòu)件、以及用于連接所述型鋼構(gòu)件和超高性能混凝土構(gòu)件的剪力鍵；所述剪力鍵為單排或多排設(shè)置，每排剪力鍵由多個(gè)剪力鍵單元沿型鋼構(gòu)件的縱向依次連接形成，所述剪力鍵單元包括波形鋼板和形成于所述波形鋼板上的豎向構(gòu)件，所述波形鋼板與所述型鋼構(gòu)件固定連接，且所述剪力鍵單元與型鋼構(gòu)件之間、以及相鄰兩個(gè)剪力鍵單元之間形成縱向阻力腔室；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述剪力鍵呈梯形波形狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述波形鋼板包括第一斜板、與所述第一斜板連接的第一水平板、與所述第一水平板另一端連接的第二斜板、與所述第二斜板連接的第二水平板，且前一個(gè)剪力鍵單元的第二水平板與后一個(gè)剪力鍵單元的第一斜板連接，所述第二水平板與所述型鋼構(gòu)件固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述第一斜板與第一水平板的夾角、所述第一水平板與所述第二斜板的夾角、以及所述第二斜板與所述第二水平板的夾角均為30-150°。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述型鋼構(gòu)件的寬度與剪力鍵的寬度差值大于3倍纖維長度，所述纖維為超高性能混凝土中所含的纖維。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述剪力鍵為雙排結(jié)構(gòu)，相鄰兩排剪力鍵的間距大于等于1.5倍纖維長度。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述豎向構(gòu)件包括形成于第一水平板和第二水平板上的豎向連接件、形成于所述豎向連接件的定位槽、以及設(shè)于所述定位槽的箍筋。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述豎向連接件對(duì)稱分布于第一水平板/第二水平板的縱向中心線兩側(cè)，由切割第一水平板/第二水平板后彎折90°得到，其切割線與第一水平板/第二水平板的橫向中心線平行。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼-超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，其特征在于，所述定位槽開口為槽型、半圓形或v型，所述箍筋定位于所述定位槽內(nèi)。

10.一種鋼-超高性能混凝土組合橋梁，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的抗剪連接構(gòu)造。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鋼?超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，包括型鋼構(gòu)件、超高性能混凝土構(gòu)件、以及用于連接所述型鋼構(gòu)件和超高性能混凝土構(gòu)件的剪力鍵；所述剪力鍵為單排或多排設(shè)置，每排剪力鍵由多個(gè)剪力鍵單元沿型鋼構(gòu)件的縱向依次連接形成，所述剪力鍵單元包括波形鋼板和形成于所述波形鋼板上的豎向構(gòu)件，所述波形鋼板與所述型鋼構(gòu)件固定連接，且所述剪力鍵單元與型鋼構(gòu)件之間、以及相鄰兩個(gè)剪力鍵單元之間形成縱向阻力腔室；所述超高性能混凝土構(gòu)件與型鋼構(gòu)件連接時(shí)，超高性能混凝土填充所述縱向阻力腔室，形成榫卯結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的鋼?超高性能混凝土組合橋梁的抗剪連接構(gòu)造，能夠有效地連接鋼結(jié)構(gòu)和超高性能混凝土結(jié)構(gòu)，提高抗剪承載能力，并利于布置鋼筋。

技術(shù)研發(fā)人員：張黎明,王振龍,王歡,黃群標(biāo),趙超,曾濤,王領(lǐng),陳榕,馮家輝,邵旭東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19