[发明专利]一种组合型波形钢腹板底板剪力连接键及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种波形钢腹板组合箱梁桥建设领域，具体涉及一种用来连接波形钢腹板下翼缘与箱梁混凝土底板的，一种组合型波形钢腹板底板剪力连接键及施工方法。

背景技术

波形钢腹板钢筋混凝土组合箱梁结构是目前我国正在大力推广的一种钢-混凝土组合结构，其主要特点是由强度较高的波形钢材代替了传统混凝土箱梁的腹板，波型钢腹板和顶底板之间通过剪力键连接。由于波形钢腹板具有自重轻、抗剪强度高、可工厂预制等特点，因此大大降低了结构自重、结构受力更加合理，提高了桥梁跨径、避免了传统混凝土箱梁腹板开裂问题。

剪力连接键是波形钢腹板箱梁中最重要的部位。波形钢腹板由于其“手风琴效应”，承担了大部分竖向剪力，而箱梁顶底板则承担弯压力。两种材料是否能够很好的连接为一体，共同抵抗外加荷载作用，必须依靠剪力连接键的作用。目前，国内外波形钢腹板箱梁较常采用的剪力键连接方式主要有两种：埋入型剪力键和翼缘型剪力键。

嵌入型剪力键是在顶底板混凝土施工前将波形钢腹板预先埋入到顶底板内，待混凝土浇筑完成后，从而使波形钢腹板与顶底板连接成整体。此种剪力键的优点是构造简单、施工最为经济，但缺点是剪力键连接较为薄弱、整体工作性能较差。

翼缘型剪力键是将波形钢腹板上下缘焊接钢板形成翼缘板，然后在钢翼缘板上焊接不同类型钢材的一种剪力键形式，与嵌入型剪力键相比其整体受力性能得到了提高，特别是翼缘板下焊接开口钢板的PBL剪力键，是目前国内最常采用的剪力键连接形式。但是大量工程实践发现，此种剪力键形式用于箱梁底板施工时，由于翼缘板位于剪力键顶部，底板立模后，由于下翼缘钢板的阻挡，混凝土浇筑、振捣困难，由于混凝土自重导致钢混连接处不密实，严重影响了结构耐久性。

发明内容

本发明的目的是克服上述嵌入型和翼缘型剪力键的不足，提供一种承载能力大、整体受力性能好、施工方便、加工制造简单、结构受力合理的嵌入翼缘组合型波形钢腹板底板剪力键构造及施工方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种组合型波形钢腹板底板剪力连接键，包括波形钢腹板、下翼缘钢板、腹板开孔钢板、翼缘板带状开孔钢板和剪力键构造钢筋；所述的下翼缘钢板位于混凝土底板底面；所述的下翼缘钢板沿顺桥向水平焊接在波形钢腹板底部；波形钢腹板每个波折段均焊接有与其竖直面垂直的腹板开孔钢板，且所述腹板开孔钢板与下翼缘钢板平行；腹板开孔钢板的孔洞轴线与下翼缘钢板垂直；下翼缘钢板顶面沿结构顺桥向通长焊接有与其垂直的翼缘板带状开孔钢板，翼缘板带状开孔钢板的空洞轴线与波形钢腹板垂直；剪力键构造钢筋分为竖向构造钢筋、水平构造钢筋、顺桥向构造钢筋，所述的竖向构造钢筋穿过腹板开孔钢板的孔洞连接到下翼缘钢板上；所述的水平构造钢筋水平穿过翼缘板带状开孔钢板的孔洞连接到波形钢腹板，并且竖向构造钢筋、水平构造钢筋在同一断面相交处搭接焊接，顺桥向构造钢筋通长与竖向、水平构造钢筋焊接成整体，其目的是保证箱梁底板混凝土浇筑过程中剪力键构造钢筋的整体性，同时保证混凝土浇筑后剪力键与底板的整体工作性能。

进一步的，所述的波形钢腹板垂直嵌入到箱梁底板内，并到达箱梁底板底面。

进一步的，所述的下翼缘钢板位于波形钢腹板底部，与波形钢腹板垂直焊接，其目的是保证剪力键的抗拔性能，且不影响混凝土浇筑施工。

进一步的，所述的下翼缘钢板宽度不超过混凝土底板的宽度。

进一步的，所述的腹板开孔钢板位于波形钢腹板内侧，其孔洞直径略大于竖向构造钢筋直径。腹板开孔钢板其作用一方面可增加波形钢腹板与混凝土的整体性，同时辅助定位剪力键构造钢筋。

进一步的，所述的翼缘板带状钢板位于波形钢腹板内侧、下翼缘板宽度中心位置附近，其作用与腹板开孔钢板相同。

进一步的，所述的同一断面剪力键竖向、水平构造钢筋垂直搭接焊接，并与剪力键顺桥向构造钢筋焊接形成整体钢筋骨架。

利用所述的一种组合型波形钢腹板底板剪力连接键施工方法，包括以下几个步骤：

步骤1：根据箱梁底板设计尺寸要求，加工波形钢腹板、下翼缘钢板、腹板开孔钢板、翼缘板带状开孔钢板。

步骤2：按照设计要求将步骤1中的部件焊接成整体，并检查验收。

即下翼缘钢板沿顺桥向水平焊接在波形钢腹板底部；波形钢腹板每个波折段均焊接有腹板开孔钢板，所述腹板开孔钢板与波形钢腹板垂直且与下翼缘钢板平行；腹板开孔钢板的孔洞轴线与下翼缘钢板垂直；下翼缘钢板顶面沿结构顺桥向通长焊接有与其垂直的翼缘板带状开孔钢板，翼缘板带状开孔钢板的空洞轴线与波形钢腹板垂直；