一種螺栓剪力連接件及其利用彈簧增強剪切強度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺栓剪力連接件及其利用彈簧增強剪切強度的方法，包括螺帽、螺桿、螺紋、螺母、螺墊和彈簧，所述螺桿穿過鋼梁翼緣上預設的孔洞，并通過上、下兩個螺母緊固于鋼梁翼緣上，鋼梁翼緣下面與螺母之間設有螺墊，所述螺桿的頂端設有螺帽，所述彈簧圍繞螺桿設置，彈簧底部一圈彈簧與鋼梁翼緣表面焊接，彈簧頂面高度與螺桿頂面齊平，并且螺桿處于彈簧內中心處。本發(fā)明螺栓連接件周圍安置的彈簧增加了剪力連接件的剛度和抗剪強度，采用螺栓連接替代常用的焊接式連接，工藝簡單，施工操作方便，節(jié)省人力物力和時間，同時連接質量容易保證。本發(fā)明適用于一般橋梁橋跨、建筑樓蓋等結構體系中，用以連接鋼梁與混凝土。
【專利說明】一種螺栓剪力連接件及其利用彈簧增強剪切強度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑工程中的新型結構，具體涉及一種螺栓剪力連接件及其利用彈簧增強剪切強度的方法。
【背景技術】
[0002]鋼-混凝土組合梁充分發(fā)揮鋼材抗拉性能好和混凝土抗壓強度高的優(yōu)勢，具有優(yōu)良的力學性能和較高的經濟性。目前，鋼-混凝土組合梁廣泛應用于橋梁和建筑等領域，其性能優(yōu)勢和經濟效益不斷得到體現(xiàn)。鋼-混凝土組合梁中，鋼梁與混凝土結合面的剪力連接件起到將這兩種材料組合在一起的作用，是組合梁中的關鍵部件。如今，工程界普遍應用的是一種焊接式栓釘剪力連接件，該剪力連接件構造簡單(包括釘頭、釘桿、以及底部與鋼梁翼緣的焊接部分)，各向抗剪性能相同(釘桿呈圓形)，但是施工麻煩，需要焊槍等設備，并且要保證一定的焊接質量。
[0003]自從焊接式栓釘剪力連接件得以應用以來，已經有不少專利對該類連接件進行了構造和形狀上的改進，例如中國專利第201210514720.0號公開了一種剪力連接件。它基于焊接式栓釘?shù)脑?，在栓釘?shù)母垦蒯敆U方向設有至少一條裂縫，縫隙內填有彈性件，在保證鋼與混凝土結合面抗剪強度的同時，減小結合面的抗剪剛度，有效減小溫度等因素引起的微應變影響。專利號為201220279711.3的實用新型專利提供了一種不銹鋼連接件，并帶有配套使用的瓷套環(huán)，該新型栓釘穩(wěn)定性好，操作方便，可應用于對材料有特殊要求的一些建筑中。專利號為200520008119.X的實用新型專利公開的是一種螺紋栓釘，其創(chuàng)新理念是通過釘桿周身的螺紋增加連接件與混凝土之間的粘結力。該栓釘剪力連接件包括釘頭、釘桿、螺紋和焊藥，與目前通常使用的焊接式栓釘構造基本相同，唯一的改進之處是在釘桿周身有自上而下的螺紋，該連接件就是通過這種凹凸形狀的螺紋肋與混凝土的咬合來增加粘結作用。再有專利號為201010103492.9的發(fā)明專利對栓釘進行了構造上的改進，其特征在于焊接栓釘承壓的一側與角鋼或者槽鋼等板塊焊接成了整體，從而增大了栓釘剪力連接件的承壓面積，增加了縱向抗剪強度。
[0004]如上所述，目前各類新型剪力連接件主要是通過對焊接式剪力連接件的形狀和構造上的改進，使剪力連接件的抗剪強度得到增加或者抗剪剛度得以減小。但是，現(xiàn)有的剪力連接件形式仍有一些不足:
[0005]I)改進過的連接件形式復雜，導致制作工藝繁瑣，施工難度加大，會耗費較多的人力和物力，導致造價增加、施工周期延長。同時，由于連接件形狀不規(guī)則，導致在實際工作中受力復雜，難以進行理論分析。
[0006]2)焊縫質量受人為影響因素比較大，難以得到保證，從而會影響組合梁的安全可靠性。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種螺栓剪力連接件及其利用彈簧增強剪切強度的方法，本發(fā)明螺栓連接件周圍安置的彈簧在組合梁中形成一個圓柱體的抗剪區(qū)域，增加了剪力連接件的剛度和抗剪強度；該剪力連接件中，采用螺栓連接替代常用的焊接式連接，這種裝配式連接工藝簡單，施工操作方便，節(jié)省人力物力和時間，同時連接質量容易保證。
[0008]本發(fā)明采用的技術方案為:一種螺栓剪力連接件，包括螺帽、螺桿、螺紋、螺母、螺墊和彈簧，所述螺桿穿過鋼梁翼緣上預設的孔洞，并通過上、下兩個螺母緊固于鋼梁翼緣上，鋼梁翼緣下面與螺母之間設有螺墊，所述螺桿的頂端設有螺帽，所述彈簧圍繞螺桿設置，彈簧底部一圈彈簧與鋼梁翼緣表面焊接，彈簧頂面高度與螺桿頂面齊平，并且螺桿處于彈簧內中心處。
[0009]所述螺帽尺寸參照國標外六角頭螺栓規(guī)范，并根據(jù)實際需要確定。
[0010]所述螺桿徑寬尺寸和強度等級采用現(xiàn)有螺栓規(guī)格表中所提供的，考慮到所承受的抗剪強度以及對螺栓可能施加的預應力，使用8.8級以上的高強螺栓。
[0011]所述螺桿突出鋼梁翼緣表面的高度值取大于三倍的螺桿直徑。
[0012]所述螺桿上螺紋的牙距參考國標六角頭螺栓規(guī)范，螺紋長度則兩倍的螺母厚度值加上鋼梁翼緣厚度值。
[0013]所述螺母取與螺栓直徑匹配的尺寸規(guī)格(參考國標外六角頭螺栓規(guī)范)。
[0014]所述彈簧螺旋向上形成的中空柱體直徑取40mm?60mm。
[0015]本發(fā)明包括彈簧和螺栓連接件，螺栓剪力連接件中栓桿穿過鋼梁翼緣預先鉆好的孔洞，并通過上下螺母緊固于鋼梁翼緣上，用來傳遞抵混凝土板和鋼梁之間的縱向剪力，抗鋼梁和混凝土板之間的相對滑移，同時，螺母與鋼梁之間的摩擦力也提供了部分縱向抗剪承載力。另外，將彈簧安置于螺栓桿外圍，彈簧以一定徑寬自下而上螺旋狀圍繞螺栓栓桿，有效增強連接件的整體剛度和抗剪強度。
[0016]本發(fā)明所述剪力連接件適用于一般橋梁橋跨、建筑樓蓋等結構體系中，用以連接鋼梁與混凝土。
[0017]一種上述螺栓剪力連接件利用彈簧增強剪切強度的方法，包括步驟如下:
[0018]a、制作鋼梁；
[0019]I)鋼構廠選取一定規(guī)格尺寸的型鋼鋼梁；
[0020]2)于型鋼鋼梁翼緣板處，按照一定尺寸要求使用專業(yè)的鋼板開孔設備開設所需直徑的孔洞；
[0021]b、定制一定規(guī)格的螺栓(一般取M16以上，強度等級取8.8級以上的高強螺栓)和螺母以及相應的螺墊；
[0022]C、按照尺寸要求特別制作螺旋狀彈簧；
[0023]d、螺栓連接件的組裝和螺旋狀彈簧的安置；
[0024]I)將螺母從螺桿下端向上擰，直至螺母底部與螺桿頂部的距離達到螺栓連接件突出鋼梁翼緣所需的高度；
[0025]2)將上述裝配的螺桿和螺母從翼緣孔洞一側插入；
[0026]3)在翼緣另一側，使用一螺母從螺桿底部向上擰緊，具體操作可視為使用扳手固定住螺栓連接件一側的螺桿和螺母，另一扳手將翼緣另一側的螺母向上擰緊；
[0027]4)按照徑寬和高度要求選購或特別制作彈簧，將彈簧套在螺栓連接件上，調整位置使螺桿處于彈簧內空心圓柱的中心處；
[0028]5)將彈簧底部焊接(點焊)在鋼梁上；
[0029]e、將鋼梁構件吊裝；
[0030]f、混凝土板支模，綁扎鋼筋；
[0031]I)按照構件尺寸架設模板，并用鉛絲綁扎鋼筋；
[0032]2)澆筑混凝土，養(yǎng)護。
[0033]有益效果:鋼-混凝土組合梁是通過剪力連接件將混凝土板與鋼梁組合在一起，作為組合梁的重要組成部分，本發(fā)明提供了一種應用螺旋狀彈簧增強抗剪強度的螺栓剪力連接件。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下特點和有益效果:
[0034](I)本發(fā)明所述剪力連接件中使用螺栓連接，相比于一般的焊接形式，螺栓剪力連接件的使用可以節(jié)省較多的人力物力，以及施工時間，另外因為焊接產生的費用也得以減少。
[0035](2)本發(fā)明所述螺栓剪力連接件使用螺母連接栓桿與鋼梁，施工操作方便，并且這種裝配式連接的質量較穩(wěn)定，離散性不大，從而使得剪力連接件整體上的質量得到保證，增加了組合結構的安全可靠性。本發(fā)明所述剪力連接件中使用螺栓連接，替代了目前常用的焊接。現(xiàn)有常用的剪力連接件:例如焊接式栓釘剪力連接件，通過焊接形式與鋼梁連接，其焊縫對連接件的抗剪承載力有一定的貢獻作用，但是由于其內部的復雜和不穩(wěn)定性，焊接質量往往不易保證；本發(fā)明所述的螺栓連接形式，在了解螺母與鋼梁間摩擦系數(shù)的情況下，很容易計算出用以抵抗剪切作用的摩擦力。
[0036](3)本發(fā)明所述剪力連接件中使用螺旋狀彈簧圍繞螺栓剪力連接件安置于鋼梁翼緣上，該構造的原理是利用了螺旋狀彈簧跟周圍混凝土組合成的整體區(qū)域提高剪力連接件的抗剪承載力和剛度。該螺旋彈簧構造簡單，制作方便，采用點焊將其固定在鋼梁翼緣上。
[0037](4)本發(fā)明所述剪力連接件包含了裝配式的螺栓剪力連接件和通過簡單點焊的螺旋狀彈簧，操作簡易，且施工質量容易保證。實際施工過程中，采用本發(fā)明所述剪力連接件在優(yōu)化了上述結構形式和受力狀態(tài)的同時仍舊保留了原焊接式栓釘剪力連接件的優(yōu)點，如:螺帽擁有抗掀起作用，螺桿圓形截面保證了連接件的各向受力等效性等等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明螺栓結構示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明彈簧結構示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明螺栓剪力連接件結構示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明螺栓剪力連接件應用示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0043]如圖1、2、3和4所示:一種螺栓剪力連接件，包括螺帽1、螺桿2、螺紋3、螺母4、螺墊5和彈簧6，所述螺桿2穿過鋼梁翼緣上預設的孔洞，并通過上、下兩個螺母4緊固于鋼梁翼緣7上，鋼梁翼緣7下面與螺母4之間設有螺墊5，所述螺桿2的頂端設有螺帽I，所述彈簧6圍繞螺桿2設置，彈簧6底部一圈彈簧與鋼梁翼緣7表面焊接，彈簧6頂面高度與螺桿2頂面齊平，并且螺桿2處于彈簧6內中心處。
[0044]所述螺桿2使用8.8級以上的高強螺栓。所述螺桿2突出鋼梁翼緣7表面的高度值取大于三倍的螺桿2直徑。所述螺桿2上螺紋長度是兩倍的螺母厚度值加上鋼梁翼緣7厚度值。所述彈簧6螺旋向上形成的中空柱體直徑取40mm?60mm。
[0045]一種上述螺栓剪力連接件利用彈簧增強剪切強度的方法，包括步驟如下:
[0046]a、制作鋼梁；
[0047]I)鋼構廠選取一定規(guī)格尺寸的型鋼鋼梁；
[0048]2)于型鋼鋼梁翼緣板處，按照一定尺寸要求使用專業(yè)的鋼板開孔設備開設所需直徑的孔洞；
[0049]b、定制一定規(guī)格的螺栓(一般取M16以上，強度等級取8.8級以上的高強螺栓)和螺母以及相應的螺墊；
[0050]C、按照尺寸要求特別制作螺旋狀彈簧；
[0051]d、螺栓連接件的組裝和螺旋狀彈簧的安置；
[0052]I)將螺母從螺桿下端向上擰，直至螺母底部與螺桿頂部的距離達到螺栓連接件突出鋼梁翼緣所需的高度；
[0053]2)將上述裝配的螺桿和螺母從翼緣孔洞一側插入；
[0054]3)在翼緣另一側，使用一螺母從螺桿底部向上擰緊，具體操作可視為使用扳手固定住螺栓連接件一側的螺桿和螺母，另一扳手將翼緣另一側的螺母向上擰緊；
[0055]4)按照徑寬和高度要求選購或特別制作彈簧，將彈簧套在螺栓連接件上，調整位置使螺桿處于彈簧內空心圓柱的中心處；
[0056]5)將彈簧底部焊接(點焊)在鋼梁上；
[0057]e、將鋼梁構件吊裝；
[0058]f、混凝土板支模，綁扎鋼筋；
[0059]I)按照構件尺寸架設模板，并用鉛絲綁扎鋼筋；
[0060]2 )燒筑混凝土,養(yǎng)護。
[0061]應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【權利要求】
1.一種螺栓剪力連接件，其特征在于:包括螺帽、螺桿、螺紋、螺母、螺墊和彈簧，所述螺桿穿過鋼梁翼緣上預設的孔洞，并通過上、下兩個螺母緊固于鋼梁翼緣上，鋼梁翼緣下面與螺母之間設有螺墊，所述螺桿的頂端設有螺帽，所述彈簧圍繞螺桿設置，彈簧底部一圈彈簧與鋼梁翼緣表面焊接，彈簧頂面高度與螺桿頂面齊平，并且螺桿處于彈簧內中心處。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種螺栓剪力連接件，其特征在于:所述螺桿使用8.8級以上的聞強螺檢。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種螺栓剪力連接件，其特征在于:所述螺桿突出鋼梁翼緣表面的高度值取大于三倍的螺桿直徑。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種螺栓剪力連接件，其特征在于:所述螺桿上螺紋長度是兩倍的螺母厚度值加上鋼梁翼緣厚度值。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種螺栓剪力連接件，其特征在于:所述彈簧螺旋向上形成的中空柱體直徑取40mm?60mm。
6.一種權利要求1所述螺栓剪力連接件利用彈簧增強剪切強度的方法，其特征在于:包括步驟如下: a、制作鋼梁； 1)鋼構廠選取型鋼鋼梁； 2)于型鋼鋼梁翼緣板處，使用鋼板開孔設備開設所需直徑的孔洞； b、定制螺栓和螺母以及相應的螺墊； C、制作螺旋狀彈簧； d、螺栓連接件的組裝和螺旋狀彈簧的安置； 1)將螺母從螺桿下端向上擰，直至螺母底部與螺桿頂部的距離達到螺栓連接件突出鋼梁翼緣所需的高度； 2)將上述裝配的螺桿和螺母從翼緣孔洞一側插入； 3)在翼緣另一側，使用一螺母從螺桿底部向上擰緊，具體操作可視為使用扳手固定住螺栓連接件一側的螺桿和螺母，另一扳手將翼緣另一側的螺母向上擰緊； 4)按照徑寬和高度要求選購或制作彈簧，將彈簧套在螺栓連接件上，調整位置使螺桿處于彈簧內空心圓柱的中心處； 5)將彈簧底部焊接在鋼梁上； e、將鋼梁構件吊裝； f、混凝土板支模，綁扎鋼筋； O按照構件尺寸架設模板，并用鉛絲綁扎鋼筋； 2)澆筑混凝土，養(yǎng)護。
【文檔編號】E04G21/00GK103866864SQ201410090154
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】胡夏閩, 夏煜, 李巧, 唐偉 申請人:南京工業(yè)大學