[发明专利]刚度异性型组合剪力连接件

说明书

技术领域

本发明属于钢与混凝土组合结构领域，尤其是一种钢与混凝土结合面的剪力连接件。

背景技术

组合结构是仅次于钢结构、混凝土结构的第三种结构形式。其中，钢与混凝土组合结构将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土，分别合理地用在构件的拉伸区及其压缩区，具有优良的力学性能和较高的经济性，在桥梁工程和结构工程中得到了广泛应用。

钢与混凝土组合结构中，钢与混凝土结合面的剪力连接件起到了将这两种材料组合在一起的作用，对组合结构的受力性能有较大的影响。焊钉连接件是组合结构中最常用的连接件形式。请参阅图1a、图1b，其为现有技术的焊钉示意图，焊钉4的钉杆由实心构成。实际应用中，先将焊钉4连接件焊接在钢构件上，然后浇筑混凝土构件，最终形成组合结构。

焊钉连接件各个方向的抗剪性能相同。在恒活载、混凝土收缩和温度等作用下，当采用规范上规定的很有限的几种规格的焊钉进行布置设计时，常常出现结合面抗剪刚度、抗剪承载力，混凝土受力，以及焊钉受力的相互制约与不协调：采用小尺寸焊钉，焊钉布置过密，结合面各个方向抗剪刚度大，可能引起混凝土中较大的拉应力；采用大尺寸焊钉，焊钉布置过稀，结合面抗剪强度较弱，焊钉受力较大，可能导致焊钉直接剪断或发生疲劳破坏。因此，在结合面抗剪刚度可控、抗剪承载力储备可靠的情况下，优化剪力连接件布置方案、改善结构受力性能是一个很重要的课题。

发明内容

针对上述的技术缺陷和应用时的不利影响，本发明的目的是提供一种抗剪承载力储备可靠，不同受剪方向前期抗剪刚度可控的剪力连接件。

本发明的技术方案如下：

一种组合剪力连接件，包括焊钉，所述焊钉在其根部沿钉杆方向设有至少一条缝隙，所述缝隙内填有弹性件。

所述焊钉设有一条缝隙，所述缝隙在所述钉杆截面的直径位置。

所述焊钉设有一条缝隙，所述缝隙位置偏离所述钉杆截面直径。

所述缝隙的弧线高度H与弧线的水平投影长度L的比值小于等于1/10。

所述焊钉上设有两条缝隙，且所述两条缝隙对称位于所述钉杆截面直径两侧。

所述焊钉设有两条正交的缝隙。

所述缝隙宽度大于等于0.5mm，小于等于1.0mm，所述缝隙高度小于等于所述焊钉高度的3/4。

进一步，所述弹性材料为硬度较低的橡胶片、橡胶颗粒、塑料片、塑料颗粒中的任一种。

进一步，所述橡胶片或橡胶颗粒为邵氏硬度为45的橡胶。

本发明还提出了一种组合结构：

一种使用所述组合剪力连接件与钢构件、混凝土构件形成的组合结构，所述焊钉与钢构件焊接连接，所述组合剪力连接件与钢构件焊接连接，所述混凝土构件浇筑于钢构件上，所述缝隙的缝宽方向和钢构件与混凝土构件结合面的较小抗剪刚度方向一致，所述缝隙的缝宽方向和钢构件与混凝土构件结合面的较大抗剪刚度方向正交。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

采用此连接件，可在结合面抗剪刚度可控、抗剪承载力储备可靠的情况下，改进剪力连接件的布置方案，改善剪力连接件、混凝土构件与钢构件的受力。在保证了钢与混凝土结合面可靠的抗剪强度同时，减小结合面的抗剪刚度；有效地减小钢与混凝土组合结构中由混凝土收缩、温度变化引起的混凝土拉应力；减小预应力混凝土桥面板与钢梁结合面初期抗剪刚度，有效增大预应力施加效果；改善钢-混凝土组合梁负弯矩区混凝土桥面板受力性能；解决用于钢-混凝土构件中焊钉连接件群由过大结合面抗剪刚度引起的剪力分布不均匀；降低了连接件自身疲劳破坏甚至直接剪断的可能性；可获得刚度多样化的剪力连接件，优化连接件布置方案。

本发明对连接件的研究较为全面，具有通用性广、准确性高的特点，创造良好的经济效益和科研价值。

附图说明

图1a为现有的焊钉的整体示意图；

图1b为现有的焊钉的根部截面图；

图2a为本发明实施例一的焊钉的整体示意图；

图2b为本发明实施例一的焊钉的根部截面图；

图3为本发明实施例一在钢-混组合结构中的应用示意图；

图4a为本发明实施例二的焊钉的整体示意图；

图4b为本发明实施例二的焊钉的根部截面图；

图5a为本发明实施例三的焊钉的整体示意图；

图5b为本发明实施例三的焊钉的根部截面图；

图6a为本发明实施例四的焊钉的整体示意图；

图6b为本发明实施例四的焊钉的根部截面图；