一种钢-混凝土结构的复合型剪力连接件及其制作安装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程建造技术领域，具体涉及一种钢-混凝土结构的复合型剪力连接件及其制作安装方法。
【背景技术】
[0002]钢-混凝土组合结构能够发挥钢和混凝土各自的力学性能，受力合理，承载能力高，刚度大，施工进度快，综合经济性好，在国内外的桥梁建设、工业与民用建筑中得到了越来越广泛的作用。其中，剪力连接件是钢-混凝土组合结构中的关键部件之一，其作用是防止界面处二者水平相互滑移和分离，使组合结构中钢构件和混凝土构件之间构成一个整体而共同工作。
[0003]应用在钢-混凝土组合结构中剪力连接件形式有很多种，目前国内外常用的技术手段主要有剪力栓钉、PBL连接件(即开孔钢板连接件)、型钢剪力连接件及弯筋连接件等，这几类剪力连接件中，均具有一定的优点和不足之处。
[0004]如剪力栓钉连接件结构简单，但其属于柔性连接件，变形能力较大，承载力随着变形的进展出现大幅度降低，钉帽的抗掀能力有限，其与混凝土连接位置的存在显著的应力集中现象，导致剪力连接的疲劳性能较为薄弱，同时对焊接施工质量要求高，需要专门的栓钉焊接设备，施工速度较慢。
[0005]PBL剪力连接件是在钢板上开孔后浇注混凝土，利用穿过孔中的混凝土及穿入的钢筋来抵抗剪力。PBL剪力连接件刚度大，滑移小，但是其变形能力较小，容易出现脆性破坏，剪力连接钢板的用钢量，在钢板上钻孔的加工成本较高，且钢板的设置不利于钢筋网片的铺设，其将混凝土明显分隔不利于混凝土的施工和发挥整体作用。
[0006]型钢剪力连接件剪切刚度大，抗剪强度高，但其体积较大，用钢量大，连接件焊接容易导致钢板上产生较大的残余应力和变形。
[0007]弯筋连接件是通过在钢板与混凝土之间布置有角度的钢筋，来抵抗钢板和混凝土界面之间的剪力流。弯筋连接件制作简单，施焊时不需要专用设备，抗剪切和抗掀起能力较强，但对其设置方向要求较为严格，对施工的要求高，且连接件的弯起段不利于混凝土中钢筋网片的布置。
【发明内容】
[0008]本发明解决的技术问题是:针对现有的剪力连接件存在的不足之处，提供一种新型的钢-混凝土结构的复合型剪力连接件及其制作安装方法，剪力连接件结构简单、加工简便、抗剪强度高、刚度大、滑移小，并且现场安装速度快、焊接质量有保障、工程造价低。
[0009]本发明采用如下技术方案实现:
[0010]一种钢-混凝土结构的复合型剪力连接件，包括所述剪力连接件I和销栓钢筋2;
[0011]所述剪力连接件I由钢筋弯制，分为两组对称连接的平直段11和弯起段12，以及两组弯起段12之间连接的螺旋式圆环13;
[0012]所述剪力连接件I的平直段11固定焊接在下部型钢钢梁3上，所述销栓钢筋2横向垂直穿过剪力连接件I的螺旋式圆环13，并将剪力连接件I和销栓钢筋2—同埋设在与下部型钢钢梁3连接的上部现浇混凝土结构件4中。
[0013]进一步的，所述剪力连接件I沿销栓钢筋2的轴线方向成对布置，剪力连接件之间的横向间距为销栓钢筋直径的6-20倍。
[0014]进一步的，所述销栓钢筋2沿下部型钢钢梁的方向等间距平行布置若干组，至少为两组，其纵向间距根据抗剪承载力验算及混凝土结构件上层横向钢筋的间距综合确定。
[0015]在本发明中，所述剪力连接件I两端的平直段11的长度为弯制钢筋直径的4-6倍，所述平直段11底端搁置在下部型钢钢梁的上翼缘的顶面，并通过双面焊接与上翼缘的顶板固定连接。
[0016]进一步的，所述剪力连接件I的弯起段12弯起角度为30°-60°，同一组的弯起段12与平直段11之间采用圆弧过渡连接，所述螺旋式圆环13的起点和终点位置分别与两组弯起段12之间采用切向连接。
[0017]进一步的，所述剪力连接件I的弯制钢筋直径为8mm-22mm。
[0018]进一步的，所述销栓钢筋2的直径为8_-20_，所述螺旋式圆环13的圆孔内径比销栓钢筋2直径大10mm-30mm，以方便施工阶段销栓钢筋的穿入。
[0019]本发明还包括一种上述钢-混凝土结构的复合型剪力连接件的制作安装方法，包括以下步骤:
[0020]S301、制作钢梁及剪力连接件，焊接剪力连接件；
[0021]S302、钢梁的运输及吊装；
[0022]S303、混凝土结构件模板支护；
[0023]S304、销栓钢筋穿过剪力连接件，并绑扎混凝土结构件的钢筋网；
[0024]S305、浇筑上部混凝土结构件；
[0025]S306、混凝土正常养护完成后拆模。
[0026]进一步的，所述剪力连接件采用高延性的热乳带肋钢筋弯制而成，弯制过程中需对钢筋进行热处理，避免弯制过程中钢筋表面出现裂纹。
[0027]进一步的，所述混凝土结构件的钢筋网中的上层横向钢筋作为销栓钢筋穿过剪力连接件，使其同时发挥销栓钢筋的作用，以进一步减少钢筋用量。
[0028]本发明提供的复合型剪力连接件及其制作安装方法，通过钢筋弯制的剪力连接件与型钢钢梁的上翼缘顶板焊接起来，再通过穿过剪力连接件螺旋圆孔的销栓钢筋或混凝土结构件中的横向钢筋与混凝土形成一个整体，大大提高了钢梁-混凝土组合构件的抗剪强度和刚度，有效地实现了混凝土结构件与钢梁的协同受力。
[0029]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0030]1、本发明的复合型剪力连接件不仅具备弯筋连接件制作简单，施焊简便，抗剪切和抗掀起能力强等优点，而且具备PBL剪力连接件刚度大，滑移小等优点，便于现浇混凝土结构件钢筋网片的铺设及混凝土的浇筑施工；
[0031]2、本发明的复合型剪力连接件的平直段与钢板沿着纵向双侧焊接，并且与钢梁在工程进行焊接操作，焊接质量有保障，且不会显著影响混凝土翼板的纵向抗弯刚度和强度；
[0032]3、本发明的复合型剪力连接件用钢量比弯筋剪力连接件和PBL剪力连接件大幅度降低，其结构简单、加工简便、价格低廉，具有广阔的市场前景。
[0033]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
【附图说明】
[0034]图1为实施例中的钢-混凝土结构安装复合型剪力连接件后的示意图。
[0035]图2为实施例中的复合型剪力连接件的结构示意图。
[0036]图3为实施例中的复合型剪力连接件的制作安装施工流程图。
[0037]图中标号:1_剪力连接件，11-平直段，12-弯起段，13-螺旋式圆环，2-销栓钢筋，3-下部型钢钢梁，4-上部现浇混凝土结构件。
【具体实施方式】
[0038]实施例
[0039]如图1和图2所示，本发明实施例的复合型剪力连接件，包括采用钢筋弯制的剪力连接件I与穿过连接件圆孔的销栓钢筋2，由钢筋弯制的剪力连接件I由两组分别设有平直段11和弯起段12的弯起段以及弯起段交叉处连接的螺旋式圆环13的组成;位于剪力连接件两端部的平直段11水平设置，以便与下部型钢钢梁3的上翼缘钢板进行双面焊接固连，两组弯起段12—端与平直段12采用圆弧过渡连接，另一端分别螺旋式圆环13的起点位置和重点位置切向连接。在采用钢筋弯制剪力连接件I时，可先将端部的平直段折弯，然后将两端平直段之间的中间段进行螺旋折弯，形成螺旋式圆环13，圆环两边则形成图2中所示的弯起段12，螺旋式圆环13两侧的两组弯起段和平直段相互