[发明专利]一种开孔钢板剪力键穿孔钢筋定位装置及其实施方法

说明书

本发明涉及一种开孔钢板剪力键穿孔钢筋定位装置及其实施方法，装置包括顶部嵌有垂直螺杆的U形固定夹头、侧面嵌有转动连接块螺杆的转动连接块、中部开有腰形孔的坐标定位机构及角度定位机构；将U形固定夹头锚固在周围钢筋上，坐标定位机构通过转动连接块与U形固定夹头组合，角度定位机构通过角度定位机构螺栓连接副与坐标定位机构组合，穿孔钢筋放置在角度定位机构所形成的支撑面上，即可实现穿孔钢筋在开孔钢板剪力键孔洞中的定位；本发明在保证剪力连接件抗剪强度、抗剪刚度及疲劳强度的同时，提高组合结构的协同受力性能。

技术领域

本发明涉及一种开孔钢板剪力键穿孔钢筋定位装置及其实施方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

钢-混凝土组合结构是由钢材与混凝土材料组合为整体而协同工作的新型结构，其较钢结构节约钢材、提高刚度、增强结构耐久性，较混凝土结构减轻结构自重、缩短施工周期、提高预制装配化程度。钢-混凝土组合结构在承载时充分发挥混凝土的受压特性与钢材的受拉特性，具有显著的技术经济效益，被广泛应用于结构工程中。在钢混组合结构中，剪力连接件是保证钢构件与混凝土构件协同受力的关键部件，而开孔钢板剪力键具有抗剪刚度大、承载能力强、抗疲劳性能好等优点，是目前钢混组合结构中最常用的剪力键之一。

开孔钢板剪力键通过开孔钢板孔洞内形成的混凝土榫来抵抗层间剪力作用，在开孔钢板孔洞中放置穿孔钢筋能够有效提高开孔钢板剪力键的抗剪强度、抗剪刚度及延性等。当穿孔钢筋位于开孔钢板孔洞中心位置时，其周围的混凝土处于约束较强的三向受力状态，可以充分发挥混凝土榫的抗压强度以提升强度；穿孔钢筋在孔洞上方混凝土压碎破坏后承担剪力和弯矩，可以充分发挥钢筋的变形能力以提升延性。当穿孔钢筋位置偏离孔洞中心时，易出现穿孔钢筋剪切破坏、混凝土榫剪切破坏等病害，一方面材料性能未能得到充分发挥，另一方面剪切破坏脆性特征明显，破坏突然。现有开孔钢板剪力键穿孔钢筋主要通过在穿孔钢筋上方设置吊钩或在孔洞内的穿孔钢筋下方设置垫块来定位，但前者难以避免浇筑过程中穿孔钢筋移位，后者无法保证孔洞内混凝土榫的浇筑质量。因此，亟需设计一种可实现浇筑前准确定位、浇筑中不发生移位且能保证混凝土榫浇筑质量的开孔钢板剪力键穿孔钢筋定位装置，可使剪力键充分发挥组合作用，保证组合结构的协同受力性能。

发明内容

本发明提供一种开孔钢板剪力键穿孔钢筋定位装置及其实施方法，在保证剪力连接件抗剪强度、抗剪刚度及疲劳强度的同时，提高组合结构的协同受力性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种开孔钢板剪力键穿孔钢筋定位装置，包括周围钢筋、开孔钢板以及穿孔钢筋，周围钢筋形成一个镂空结构，开孔钢板置于周围钢筋内部，穿孔钢筋穿设开孔钢板；

以开孔钢板的中心为原点，穿孔钢筋的中轴线为X轴，穿孔钢筋穿设原点的径向方向为Y轴，垂直于地面的方向为Z轴，建立三维坐标系；

还包括定位装置本体，以开孔钢板的板面为中间面，在开孔钢板两侧分别设置一组定位装置本体，定位装置本体的一端连接在穿孔钢筋上，定位装置本体的另一端连接在周围钢筋上；

定位装置本体位于穿孔钢筋与周围钢筋之间形成的空间内，定位装置本体与周围钢筋连接的部分能够在三维坐标系内发生角度变换；

定位装置本体与穿孔钢筋连接的部分同样能够在三维坐标系内发生角度变换；

定位装置本体内自形成夹角，且夹角在三维坐标系内的坐标发生变换；

作为本发明的进一步优选，所述的定位装置本体包括U形固定夹头、转动连接块、坐标定位机构以及角度定位机构，坐标定位机构的一端通过转动连接块与U形固定夹头连接，U形固定夹头固定在周围钢筋上，且转动连接块相对U形固定夹头发生旋转；

坐标定位机构的另一端通过角度定位机构与穿孔钢筋连接；