[發明專利]一種鋼板托-斜釘組合式快速連接鋼-UHPC組合結構體系

有效

• 申請號: 201811494892.X
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109487698B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王景全;徐啟智;張凡;姚一鳴;曾永平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01D21/00
• 分類號: E01D21/00;E01D19/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種鋼板托?斜釘組合式快速連接鋼?UHPC組合結構體系，包括鋼梁、UHPC薄板、鋼板托、短釘，所述鋼板托為等腰梯形結構，鋼板托通過高強螺栓與鋼梁連接，短釘垂直設置在鋼板托兩側的斜面上，所述UHPC薄板澆筑在鋼梁上方，鋼板托與短釘的組合體均勻分布在UHPC薄板內部，本發明采用UHPC作為橋面板材料，能夠降低結構自重，增強結構跨越能力；同時在界面處采用含鋼板托的附有斜釘的組合式連接件進行界面連接時，可以發揮鋼板作為剛性連接和栓釘作為柔性連接的綜合優勢，使其在正常使用階段利用鋼板板托的剛性連接，減小界面滑移量，在UHPC板中，短斜釘的交錯布置可以作為UHPC板的加勁桁架，提高UHPC板的剛度，從而增強組合截面的整體剛度。

技術領域

本發明屬于土木工程領域中的組合結構領域，具體涉及一種由鋼梁和超薄UHPC橋面板形成的組合橋梁結構體系及與之相關的界面連接技術。

背景技術

傳統鋼混組合結構主要將鋼梁與普通混凝土橋面板通過栓釘等剪力連接件形成組合截面共同受力。相對于鋼橋結構體系，組合結構橋梁能夠降低結構造價，而相對于混凝土橋梁，組合結構橋梁又能有效降低結構自重。因此該結構體系充分發揮了鋼結構與混凝土結構在施工性能和力學性能方面的優勢，同時又具備良好的經濟性。但國內外學者的研究表明：普通鋼混組合橋梁結構由于其混凝土橋面板自重大，限制了結構的跨越能力。而且上部結構的較大自重將導致下部結構的建設費用較高，進一步約束了組合結構的適用性。同時普通混凝土橋面板由于抗拉強度低等特性使得結構存在易開裂等問題，影響結構的耐久性等。采用高強螺栓連接代替焊接工藝，實現了橋梁快速施工。

為解決普通混凝土橋面板易發生開裂等問題，目前工程中應用的最廣泛的技術手段是采用預應力技術施加一定的壓應力儲備，這些措施雖然在一定程度上能夠對開裂問題等加以限制，但其增加了施工成本和難度，且混凝土本身的收縮徐變也容易導致部分預應力損失。

針對普通鋼混組合結構橋梁的橋面板自重較大等問題，目前工程中主要采用空心截面或施加一定水平預應力等減輕結構自重。雖然這些措施在一定程度上能夠減輕結構自重，但同時使得施工過程復雜，不便于實施。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種鋼板托-斜釘組合式快速連接鋼-UHPC組合結構體系。主要利用UHPC較高的抗壓強度來減小受壓區板厚，從而達到減輕結構自重的目的。同時在UHPC中配有混雜纖維，能夠較大提高UHPC的抗拉強度，達到防止UHPC橋面板開裂的效果。在界面連接上，通過使用大直徑短釘和鋼板托相結合形成組合式剪力連接技術，使得鋼板托與栓釘連接件在正常使用階段和極限狀態分別發揮作用，形成不同階段剛-柔可控的組合結構新體系。既提高了組合結構的極限承載力，同時彌補了剛性連接件延性不足的缺陷。采用螺栓代替焊接等連接鋼板托和鋼梁可以加快橋梁快速施工。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鋼板托-斜釘組合式快速連接鋼-UHPC組合結構體系，包括鋼梁、UHPC薄板、鋼板托、短釘，所述鋼板托為等腰梯形結構，鋼板托上設有連接孔，連接孔內設有PVC管，高強螺栓穿過PVC管與鋼梁連接，所述短釘垂直設置在鋼板托兩側的斜面上，所述UHPC薄板澆筑在鋼梁上方，鋼板托與短釘的組合體均勻分布在UHPC薄板內部。

進一步的，所述的短釘采用直徑為30mm的大直徑栓釘，其栓釘高度與UHPC板厚相適應。

進一步的，所述的鋼板托斜邊長度根據栓釘直徑和斜邊傾角確定，而鋼板縱向焊縫長度根據斜邊長度和傾角確定。

進一步的，所述的UHPC薄板需要采用摻入混雜纖維的UHPC進行制作，主要采用體積摻量分別為1%的平直鋼纖維和1%的端部彎鉤纖維。

進一步的，所述UHPC薄板厚度主要根據鋼板板托厚度、栓釘傾角和栓釘高度的幾何關系確定。

進一步的，所述的PVC管直徑比高強螺栓螺桿的直徑略大，比鋼梁上預留孔的直徑略小。