钢结构与钢筋混凝土组合结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及大土木工程，公开了一种钢结构与钢筋混凝土组合结构，包括钢结构、钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分、钢筋混凝土结构部分，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土（1）的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。本实用新型沿深入混凝土的方向逐渐减少钢板的用钢量，从而使得钢结构与钢筋混凝土结构自然连续的平稳过渡，减轻了连接部位的应力集中的问题，具有连接稳定，耐疲劳性高的优点。
【专利说明】钢结构与钢筋混凝土组合结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及大土木工程，尤其涉及了一种钢结构与钢筋混凝土组合结构。
【背景技术】
[0002]当前钢结构与钢筋混凝土组合结构已逐步应用于我国桥梁工程及相关领域，其组合结构关键部位——钢和钢筋混凝土的连接，大部分采用翼缘板、双开孔钢板以及角钢等形式。此类连接有如下问题:1、用钢量增大，本类设计连接件的用量约占波形钢腹板总用钢量的25% — 50%，造价高；2、上述连接大部分为钢性连接，需采用大量的焊接工艺，故抗疲劳性能和耐久性较差；3、上述连接件均为厚而短的钢板插入钢筋混凝土，一方面割裂了混凝土的整体性，另一方面在钢和混凝土连接的较小空间范围造成应力集中，没有达到将荷载最大限度地传递分配到钢筋混凝土较大空间的目的。以上的设计造成了波形钢腹板的耐久性和经济性被降低。
[0003]在钢筋、混凝土组合连接部位，荷载如何传递，应力如何分配扩散，并保持耐久，也就是钢和钢筋混凝土结构连接部位的耐久性和疲劳性的研究，是组合结构研究的重点，也是组合结构能否广泛应用的关键瓶颈所在。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对现有技术中 钢结构和钢筋混凝土结构的连接过渡区域应力集中等缺点，提供了一种在该连接过渡区域内，沿深入混凝土的方向逐渐减少钢板的用钢量，从而使得钢结构与钢筋混凝土结构自然连续的平稳过渡，减轻了连接部位的应力集中的问题，具有连接稳定，耐疲劳性高的钢结构与钢筋混凝土组合结构。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决:
[0006]钢结构与钢筋混凝土组合结构，包括钢结构部分、钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分、钢筋混凝土结构部分，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分设置在钢结构部分和钢筋混凝土结构部分之间。钢连接键用钢量计量值=钢连接键用钢量/钢连接键深入钢筋混凝土的长度。
[0007]作为优选，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为三个以上区段，区段A、区段B、区段C……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B、区段C……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
[0008]作为优选，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
[0009]作为优选，所述的钢结构为钢板，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板埋入钢筋混凝土的埋入段，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板、中段钢板和里段钢板，埋入段上设有通孔，外段钢板、中段钢板和里段钢板上所有通孔面积之和按深入钢筋混凝土的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土的方向逐渐增大。减少钢板用钢量的方法包括减小钢板的厚度以及在钢板上开孔，通过减少钢板的厚度，使得外段钢板厚度大于等于中段钢板厚度，中段钢板厚度大于等于里段钢板厚度，从而实现钢板沿深入混凝土的方向，用钢量逐渐减少。
[0010]作为优选，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为三个以上区段，区段A、区段B、区段C……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量，区段A、区段B、区段C……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。[0011]作为优选，所述的钢结构为钢板，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板埋入钢筋混凝土的埋入段，埋入段沿深入钢筋混凝土的方向，钢板的厚度逐渐减小。
[0012]取相同面积的外段钢板、中段钢板和里段钢板，则有外段钢板上所有通孔面积之和大于等于中段钢板上所有通孔面积之和大于等于里段钢板上所有通孔面积之和。这里取相同面积的外段钢板、中段钢板和里段钢板时需要注意，取的面积要足够的大，因为沿深入混凝土的方向，钢板的用钢量的趋势是减小的，如果取的面积比较小的话，不能够反应整体逐渐减小的趋势。
[0013]作为优选，述的通孔内布置钢筋，钢筋与通孔之间浇筑钢筋混凝土，钢筋由埋入段起向深入钢筋混凝土的方向发散分布。
[0014]作为优选，所述的钢筋包括第一钢筋与第二钢筋，设第一钢筋、第二钢筋与埋入段的交点之间的距离为山第二钢筋上任意一点A到第一钢筋的距离为dl，则有dl ^ d。
[0015]本实用新型整体上是从钢板到混凝土用钢量逐渐减少，实现钢与混凝土的平稳过渡。各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土的单位长度计量是指，通过将各个区段的用钢总量，除以各段沿深入钢筋混凝土方向的实际长度，从而得到各段的计量值。
[0016]本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果:本实用新型通过在钢板与混凝土连接区域内沿深入混凝土的方向逐渐减少用钢量，同时布置发射分布的钢筋，以将荷载最大限度地传递分配到钢筋混凝土较大空间，以摩擦力和握裹力为特征，其破坏后能全部或部分恢复，具有耐疲劳性好的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1发明原理示意图。
[0018]图2是本实用新型实施例1的结构示意图。
[0019]图3是波形钢板的结构示意图。
[0020]图4是本实用新型实施例4的发散钢筋的结构示意图。
[0021]图5是本实用新型实施例5的发散钢筋的另一结构示意图。
[0022]以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下:其中I—混凝土、2—钢板、3—通孔、4一埋入段、7—钢筋、21一埋入段、41一外段钢板、42一中段钢板、43一里段钢板、71一第一钢筋、7—第二钢筋。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图1至图5与实施例对本实用新型作进一步详细描述:
[0024]实施例1
[0025]钢结构与钢筋混凝土组合结构，如图1、2所示，包括钢结构部分、钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分、钢筋混凝土结构部分，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为两个区段，区段A、区段B，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，区段A、区段B的钢连接键用钢量计量值逐渐递减，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分设置在钢结构部分和钢筋混凝土结构部分之间。钢结构为钢板2，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板2埋入钢筋混凝土 I的埋入段4，埋入段4沿深入钢筋混凝土 I的方向，钢板2的厚度逐渐减小。
[0026]钢板2的埋入段4沿逐渐深入钢筋混凝土 I的方向厚度逐渐减小，即用钢量也逐渐的减小，其目的为实现由钢结构到混凝土平稳的过渡，将荷载最大限度地传递与分配，提高钢结构与钢筋混凝土组合结构的耐疲劳性。
[0027]实施例2
[0028]钢结构与钢筋混凝土组合结构，如图1、2所示，所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为三个区段，区段A、区段B、区段C，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，区段A、区段B、区段C的钢连接键用钢量计量值逐渐递减，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分设置在钢结构部分和钢筋混凝土结构部分之间。
[0029]钢结构为钢板2，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板2埋入钢筋混凝土 I的埋入段4，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43，埋入段4上设有通孔3，外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43上所有通孔3面积之和按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土 I的方向逐渐增大。
[0030]埋入段4沿深入混凝土 I的方向等分为外段钢板41，中段钢板42和里段钢板43三个区段，外段钢板41用钢量大于中段钢板42，中段钢板42用钢量大于里段钢板43。当外段钢板41上所有通孔3面积之和除以外段钢板41的长度获得的计量值，大于中段钢板42上所有通孔3面积之和除以中段钢板42的长度获得的计量值；中段钢板42上所有通孔3面积之和除以中段钢板42的长度获得的计量值，大于里段钢板43上所有通孔3面积之和除以里段钢板43的长度获得的计量值。那么则有外段钢板41单位长度的用钢量大于中段钢板42大于等于里段钢板43，即该区段用钢量逐渐减少。总的通孔3的面积增大了，对应的用钢量就减少了，其与开孔的数量多了，或者开孔的大小增大，或者开孔的密度已经开孔的形状没有必然的关系，但是可以通过以上方式达到调整不同区段开孔面积之和的目的，开孔的总面积增大了，钢板的实际面积就减少了，因此满足沿钢板深入混凝土的方向，用钢量逐渐减少。[0031]实施例3
[0032]钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，如图1、2所示，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为三个区段，区段A、区段B、区段C，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，区段A、区段B、区段C的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
[0033]钢结构为钢板2，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板2埋入钢筋混凝土 I的埋入段4，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43，埋入段4上设有通孔3，外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43上所有通孔3面积之和按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土 I的方向逐渐增大。
[0034]由于埋入段4沿深入混凝土 I的方向等分，故外段钢板41，中段钢板42和里段钢板43三个区段钢板的面积相同，因此，假如选择在钢板上开孔的方式，则有，则有外段钢板41上所有通孔3面积之和大于中段钢板42上所有通孔3面积之和大于里段钢板43上所有通孔3面积之和。当其他因素相同时，因为开孔的数量多了，或者开孔的大小增大了，或者开孔的密度增多，势必增大总的开孔面积之和，开孔的总面积增大了，钢板的实际面积就减少了，因此满足沿钢板深入混凝土的方向，用钢量逐渐减少。
[0035]在钢板2的厚度保持不变的情况下，采用在钢板2上打通孔3的方式来降低钢板2的用钢量，沿深入混凝土 I的方向，在其他条件相同时，单位面积钢板2上通孔3开的越多或者越密，都能减少钢板2的用钢量。即沿深入混凝土的方向，各个区段通孔3的面积之和有增大趋势，通孔3的面积增大，那么钢板2的实际面积则在减小，即钢板2的用量在减小。
[0036]通孔3的形状可以为圆形、方形、三角形或者其他不规则形状。设置通孔3的目的一方面为减少钢板2的用钢量，另一方面还可用于布置钢筋，实现钢板到混凝土的平稳过渡。
[0037]实施例4
[0038]钢结构与钢筋混凝土组合结构，如图1、2、4所示，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为三个区段，区段A、区段B、区段C，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，区段A、区段B、区段C的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
[0039]钢结构为钢板2，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板2埋入钢筋混凝土 I的埋入段4，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43，埋入段4上设有通孔3，外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43上所有通孔3面积之和按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土 I的方向逐渐增大。
[0040]通孔3内布置钢筋7，钢筋7与通孔3之间浇筑钢筋混凝土 1，钢筋7由埋入段4起向深入钢筋混凝土I的方向发散分布。通孔3的直径沿钢板2深入混凝土I的方向逐渐增大。其原因是离混凝土表层越近，应力越集中，集中布置通孔3并在其内设置钢筋7，能够有效的通过发散状布置的钢筋7将应力集中区域的应力向外传递，从而达到提高钢筋混凝土结构的抗疲劳性，延长钢筋混凝土结构的使用寿命。
[0041]钢筋为两组，钢筋7包括第一钢筋71与第二钢筋72，设第一钢筋71、第二钢筋72与埋入段4的交点之间的距离为d，第二钢筋72上任意一点A到第一钢筋71的距离为dl，则有dl 3d。即发射状分布的钢筋随着钢筋延伸的方向逐渐增大，任意两个钢筋之间的距离也逐渐增大。
[0042]实施例5
[0043]钢结构与钢筋混凝土组合结构，如图1、2、3、5所示，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为三个区段，区段A、区段B、区段C，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，区段A、区段B、区段C的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
[0044]钢结构为钢板2，钢板2为波形钢腹板，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板2埋入钢筋混凝土 I的埋入段4，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43，埋入段4上设有通孔3，外段钢板41、中段钢板42和里段钢板43上所有通孔3面积之和按深入钢筋混凝土 I的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土 I的方向逐渐增大。本波形钢腹板组合结构的连接，均采用了发散到整个过渡空间的柔性连接技术，材料均为常规型钢筋和栓钉，焊接工作量小，施工制造容易，耐疲劳性好，经济性好。
[0045]钢筋7布置为三组，钢筋7包括第一钢筋71与第二钢筋72，设第一钢筋71、第二钢筋72与埋入段4的交点之间的距离为d，第二钢筋72上任意一点A到第一钢筋71的距离为dl，则有dl≤d。即三组或者四组钢筋中，任意两组发散状分布的钢筋7之间的距离其都满足上述关系。
[0046]总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应·属本实用新型专利的涵盖范围。
【权利要求】
1.钢结构与钢筋混凝土组合结构，包括钢结构部分、钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分、钢筋混凝土结构部分，其特征在于:所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土( I)的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分设置在钢结构部分和钢筋混凝土结构部分之间。
2.根据权利要求1所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向分为三个以上区段，区段A、区段B、区段C……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土( I)的单位长度计量，区段A、区段B、区段C……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
3.根据权利要求1所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为两个以上区段，区段A、区段B……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土(O的单位长度计量，区段A、区段B……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
4.根据权利要求1所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分，从钢结构部分向深入钢筋混凝土结构部分的方向等分为三个以上区段，区段A、区段B、区段C……，各个区段的钢连接键用钢量按深入钢筋混凝土( I)的单位长度计量，区段A、区段B、区段C……的钢连接键用钢量计量值逐渐递减。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的钢结构为钢板(2)，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板(2)埋入钢筋混凝土( I)的埋入段(4)，埋入段(4)沿深入钢筋混凝土( I)的方向，钢板(2 )的厚度逐渐减小。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的钢结构为钢板(2)，钢连接键与钢筋混凝土递减式过渡组合结构部分包括钢板(2)埋入钢筋混凝土(I)的埋入段(4)，区段A、区段B、区段C分别为外段钢板(41)、中段钢板(42)和里段钢板(43)，埋入段(4)上设有通孔(3)，外段钢板(41)、中段钢板(42)和里段钢板(43)上所有通孔(3)面积之和按深入钢筋混凝土(I)的单位长度计量，各段计量值沿深入钢筋混凝土(I)的方向逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的通孔(3)内布置钢筋(7)，钢筋(7)与通孔(3)之间浇筑钢筋混凝土(1)，钢筋(7)由埋入段(4)起向深入钢筋混凝土(I)的方向发散分布。
8.根据权利要 求7所述的钢结构与钢筋混凝土组合结构，其特征在于:所述的钢筋(7)包括第一钢筋(71)与第二钢筋(72)，设第一钢筋(71)、第二钢筋(72)与埋入段(4)的交点之间的距离为山第二钢筋(72)上任意一点A到第一钢筋(71)的距离为dl，则有dl≤d。
【文档编号】E04B1/41GK203411889SQ201320435647
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】孙天明, 高波 申请人:杭州博数土木工程技术有限公司