[發(fā)明專利]一種抗剪栓釘

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710193110.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN106969975B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟長(zhǎng)海;路冰;張茂花;李爽;溫衛(wèi)平;籍多發(fā);謝禮立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/04
• 分類號(hào): G01N3/04;G01N3/32
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 侯靜<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入國

一種抗剪栓釘，本發(fā)明涉及鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)中的栓釘，它要解決現(xiàn)有栓釘在往復(fù)荷載作用下抗剪承載能力較低的問題。該抗剪栓釘包括栓釘桿與栓帽，在栓釘桿的頂部設(shè)置有栓帽，栓釘桿的上部桿身的釘桿直徑為d，栓釘桿的下部桿身呈喇叭錐形，栓釘桿的下部桿身的高度為5d，栓釘桿的桿底直徑為2～2.5d，在栓釘桿的桿底還設(shè)有圓柱底段。本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有栓釘?shù)男螤钸M(jìn)行改進(jìn)，降低栓釘自身的最大應(yīng)力，提高栓釘在往復(fù)荷載作用下屈服極限的抗剪承載能力，同時(shí)降低焊接接頭熱影響區(qū)的應(yīng)力，優(yōu)化栓釘桿的形狀，將塑性應(yīng)變轉(zhuǎn)移到4倍直徑范圍以外延性較高的栓釘本身，避免焊接接頭在往復(fù)荷載作用下的超低周疲勞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的栓釘。

背景技術(shù)

目前，栓釘作為一種常用的抗剪連接件在鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用，普通栓釘主要包括兩部分：栓釘與栓帽，常用的焊接方式為螺柱焊，是一種高壓熔焊的焊接方式。從以往的試驗(yàn)研究結(jié)果與有限元分析結(jié)果來看，栓釘提供的抗剪承載力主要由距離栓釘與板件(或管件)連接處4倍直徑范圍內(nèi)的栓釘與焊接接頭決定，其中焊接接頭的應(yīng)力最為集中也最為復(fù)雜，4倍直徑范圍內(nèi)的栓釘?shù)膽?yīng)力值較高，超過6倍直徑范圍外的應(yīng)力則基本不變。

而針對(duì)栓釘在單向荷載作用下與往復(fù)荷載作用下抗剪承載力的試驗(yàn)結(jié)果來看，斷裂位置處于栓釘與板件(或管件)的焊接接頭的熱影響區(qū)。同時(shí)，與單向荷載作用下的抗剪承載力相比，往復(fù)荷載作用下栓釘?shù)臉O限抗剪承載力與極限抗剪滑移量均顯著下降，下降幅度在40％左右。由于焊接接頭屬于不均勻體，在高溫?zé)嵫h(huán)作用下，栓釘與板件(或管件)的母材金相組織發(fā)生改變，硬度提高，延性降低，形成熱影響區(qū)，而且螺柱焊的焊接接頭直徑與栓釘直徑相差不大，高度低，當(dāng)栓釘提供界面內(nèi)的抗剪作用力時(shí)，焊接接頭處應(yīng)力集中尤其顯著，在較低抗剪作用力，應(yīng)力集中處產(chǎn)生塑性應(yīng)變，經(jīng)過十幾次循環(huán)荷載，塑性應(yīng)變累積達(dá)到閾值，發(fā)生脆性斷裂。正是由于焊接接頭的超低周疲勞，造成栓釘往復(fù)荷載作用下抗剪承載能力的顯著下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有栓釘在往復(fù)荷載作用下抗剪承載能力較低的問題，而提供一種抗剪栓釘。

本發(fā)明抗剪栓釘包括栓釘桿與栓帽，在栓釘桿的頂部設(shè)置有栓帽，栓釘桿的上部桿身的釘桿直徑為d，栓釘桿的下部桿身呈喇叭錐形并隨釘桿的軸向向下桿身的直徑逐漸增大，栓釘桿的下部桿身的高度為5d，栓釘桿的桿底直徑為2～2.5d，在栓釘桿的桿底還設(shè)有圓柱底段。

鑒于栓釘4倍直徑范圍內(nèi)的應(yīng)力值最高，以及螺柱焊焊接接頭的超低周疲勞顯著降低了其在往復(fù)荷載作用下的抗剪承載力，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有栓釘?shù)男螤钸M(jìn)行改進(jìn)，降低栓釘自身的最大應(yīng)力，提高栓釘在往復(fù)荷載作用下屈服極限的抗剪承載能力，抗剪承載能力能達(dá)到普通栓釘?shù)?～3倍。同時(shí)降低焊接接頭熱影響區(qū)的應(yīng)力，將塑性應(yīng)變轉(zhuǎn)移到4倍直徑范圍以外延性較高的栓釘本身，避免焊接接頭在往復(fù)荷載作用下的超低周疲勞。

本發(fā)明所述的新型栓釘能夠有效提高栓釘在往復(fù)荷載作用下的極限抗剪承載力與極限抗剪滑移量，實(shí)現(xiàn)栓釘在往復(fù)荷載作用下的延性破壞，另一方面，與具有相同的極限抗剪承載力的普通栓釘相比，可以極大程度上節(jié)省材料，充分發(fā)揮栓釘?shù)牟男蕴卣鳌２⑶宜ㄡ斣煨偷母倪M(jìn)方法簡(jiǎn)單，容易操作，通過對(duì)配套瓷環(huán)的改造，調(diào)整焊機(jī)參數(shù)，容易實(shí)現(xiàn)新型栓釘?shù)暮附印?/p>

附圖說明

圖1為現(xiàn)有栓釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明抗剪栓釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中A-A的剖面圖；

圖4是配套的栓釘瓷環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是具體實(shí)施方式八中抗剪栓釘?shù)木植渴疽鈭D；

圖6是實(shí)施例中栓釘桿5倍直徑高度與栓桿半徑隨高度的變化曲線圖；

圖7是實(shí)施例中試件加載的示意圖；