[发明专利]钢结构与钢筋混凝土组合结构

说明书

技术领域

本发明涉及大土木工程，尤其涉及了一种钢结构与钢筋混凝土组合结构。

背景技术

当前钢结构与钢筋混凝土组合结构已逐步应用于我国桥梁工程及相关领域，其组合结构关键部位——钢和钢筋混凝土的连接，大部分采用翼缘板、双开孔钢板以及角钢等形式。此类连接有如下问题：1、用钢量增大，本类设计连接件的用量约占波形钢腹板总用钢量的25%—50%，造价高；2、上述连接大部分为钢性连接，需采用大量的焊接工艺，故抗疲劳性能和耐久性较差；3、上述连接件均为厚而短的钢板插入钢筋混凝土，一方面割裂了混凝土的整体性，另一方面在钢和混凝土连接的较小空间范围造成应力集中，没有达到将荷载最大限度地传递分配到钢筋混凝土较大空间的目的。以上的设计造成了波形钢腹板的耐久性和经济性被降低。

在钢筋、混凝土组合连接部位，荷载如何传递，应力如何分配扩散，并保持耐久，也就是钢和钢筋混凝土结构连接部位的耐久性和疲劳性的研究，是组合结构研究的重点，也是组合结构能否广泛应用的关键瓶颈所在。

发明内容

本发明针对现有技术中钢结构和钢筋混凝土结构的连接过渡区域应力集中等缺点，提供了一种在该连接过渡区域内，沿深入混凝土的方向逐渐减少钢板的用钢量，从而使得钢结构与钢筋混凝土结构自然连续的平稳过渡，减轻了连接部位的应力集中的问题，具有连接稳定，耐疲劳性高的钢结构与钢筋混凝土组合结构。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

钢结构与钢筋混凝土组合结构，包括钢结构部分、钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分、钢筋混凝土结构部分，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。钢连接键用钢量计量值=钢连接键用钢量/钢连接键深入钢筋混凝土的长度。

作为优选，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为三个以上区段，区段A、区段B、区段C……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B、区段C……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。

作为优选，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。

作为优选，所述的钢结构为钢板，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板埋入钢筋混凝土的埋入段，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板、中段钢板和里段钢板，埋入段上设有通孔，外段钢板、中段钢板和里段钢板上所有通孔面积之和按深入钢筋混凝土的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土的方向逐渐增大。减少钢板用钢量的方法包括减小钢板的厚度以及在钢板上开孔，通过减少钢板的厚度，使得外段钢板厚度大于等于中段钢板厚度，中段钢板厚度大于等于里段钢板厚度，从而实现钢板沿深入混凝土的方向，用钢量逐渐减少。

作为优选，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为三个以上区段，区段A、区段B、区段C……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B、区段C……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。

作为优选，所述的钢结构为钢板，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板埋入钢筋混凝土的埋入段，埋入段沿深入钢筋混凝土的方向，钢板的厚度逐渐减小。

取相同面积的外段钢板、中段钢板和里段钢板，则有外段钢板上所有通孔面积之和大于等于中段钢板上所有通孔面积之和大于等于里段钢板上所有通孔面积之和。这里取相同面积的外段钢板、中段钢板和里段钢板时需要注意，取的面积要足够的大，因为沿深入混凝土的方向，钢板的用钢量的趋势是减小的，如果取的面积比较小的话，不能够反应整体逐渐减小的趋势。

作为优选，述的通孔内布置钢筋，钢筋与通孔之间浇筑钢筋混凝土，钢筋由埋入段起向深入钢筋混凝土的方向发散分布。

作为优选，所述的钢筋包括第一钢筋与第二钢筋，设第一钢筋、第二钢筋与埋入段的交点之间的距离为d，第二钢筋上任意一点A到第一钢筋的距离为d1，则有d1≥d。