[发明专利]一种新型钢混结合段的抗剪连接件

说明书

本发明提供了一种混合梁斜拉桥连接钢梁中钢混结合段的新型抗剪结构，其改进了传统钢混结合段抗剪结构形式，改善现有结构的力学性能，提高了桥梁工程中构件的预制拼装化程度，该新型接缝中的钢管和管中混凝土组成的连接件同时起到连接和抗剪的作用。

技术领域

本发明涉及一种对钢混结合段的抗剪连接件结构进行改进的新型技术方案，能够应用于土木工程领域。

技术背景

混合梁斜拉桥的主跨全部或部分采用钢梁，边跨或部分边跨采用混凝土梁，钢梁与混凝土梁间通过钢混结合段连接成整体，具有主跨跨越能力大，边跨混凝土梁能平衡主跨自重、提高结构整体刚度、减小拉索疲劳影响及主塔和边跨可平行施工等优点，在国内外桥梁建设中得到广泛应用。

钢混结合段是混合梁斜拉桥连接钢梁和混凝土梁的过渡段，由于其两侧主梁刚度和质量相差悬殊，致使结合段受力情形复杂，是混合梁斜拉桥主梁设计中的关键部位。钢混结合段不仅要求能可靠、顺畅地传递钢梁与混凝土梁之间的各种内力，同时还应尽可能使两部分梁体外形协调一致，避免主梁刚度和强度突变，保证结合段具有良好的抗疲劳性和耐久性。

钢混结合段抗剪连接件是钢和混凝土之间的内力传递的关键构件之一，同时还承担防止结合段钢板与灌注混凝土脱离的主要任务。传统焊钉因具有抗拔性好、施工便捷、能在工厂大规模批量生产等优点，在组合结构中也是运用最为广泛。然而，由于对于现在大型的混合梁斜拉桥中的主梁往往承受巨大的轴向荷载，钢混结合段通常需布置大量焊钉来确保结合段内力的有效传递，但是大量密集分布的焊钉给结合段施工带来不便。与此焊钉在桥梁结构中使用时，由于其自身疲劳性能不足等问题也随使用时间增长逐渐显现。

在浇筑材料方面，目前国内外已建成并投入运营的混合梁斜拉桥，钢混结合段均采用普通混凝土进行灌注。其灌注质量和性能难尽人意，由于普通的混凝土骨料粒径过大，将导致结合段施工困难，结合段内出现不同程度的混凝土脱空；灌注混凝土收缩过大，结合段格室顶板与混凝土出现脱空，上部雨水经铺装层裂缝渗入格室内部，将严重影响结合段的耐久性，甚至危及结构受力。同时结合段混凝土灌注不密实或收缩开裂，也不利于剪力键抗剪作用的发挥；对结构受力和耐久性能产生不利影响。活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete，RPC)是超高性能混凝土(UItra-high performance concrete，UHPC)的一种，具有强度高、徐变小、耐久性好等特点。采用RPC作为钢混结合段灌注材料，由于PBL在进入塑性阶段以前的力学性能受混凝土影响较大，而RPC具有超高强度且不含粗骨料，与RPC结合形成的PBL很有可能在传力机制、抗剪性能和破坏形态上跟普通混凝土PBL不同，有望解决普通混凝土灌注料存在的问题。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种混合梁斜拉桥连接钢梁中钢混结合段的新型抗剪结构，其改进了传统钢混结合段抗剪结构形式，提高了桥梁工程中构件的预制拼装化程度，该新型接缝中的钢管和管中混凝土组成的连接件同时起到连接和抗剪的作用。

本发明为解决现阶段工程存在的结构问题，改善现有结构的力学性能，提出了一种新型钢混结合段的抗剪连接件，通过在钢板上开孔并在孔内内置一段钢管与混凝土形成钢管混凝土榫共同作用受力工作。此抗剪连接件承载力主要包括开孔钢板与混凝土间粘结-摩擦作用、孔内钢管混凝土榫作用和钢板端部混凝土的承压作用。在此共同作用下，提升该连接件的抗剪能力，进而提升整体性能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果

1.通过研究发现此抗剪连接件具有抗剪承载力高、抗疲劳性能好等优点。与其它剪力键仅能在钢板一侧发挥作用不同，开孔板两侧的钢管混凝土榫均参与抗剪，因此其抗剪能力较相同尺寸下的其他剪力键也更大，整体的抗剪能力拔升。