一种沉管隧道双层钢壳混凝土组合结构中的剪力连接件的制作方法

本实用新型涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种沉管隧道双层钢壳混凝土组合结构中的剪力连接件。

背景技术：

在我国，目前的沉管隧道管节都是采用钢筋混凝土结构来建造，钢筋混凝土结构通过架设模板—绑扎钢筋骨架—浇筑混凝土，待混凝土冷凝后与钢筋骨架形成整体受力结构。普通建设条件下钢筋混凝土结构的沉管隧道具有施工便利、技术成熟、工程经济性好，且能提供足够的强度和刚度，使用效果较好，但其也有一些突出的缺点：施工现场需要大量模板，绑扎大量钢筋，浇注大量混凝土，构件尺寸大且重，抗裂性能差，施工速度慢，养护条件高，人工成本高，对环境造成严重污染等问题。如果用双层钢壳混凝土组合结构来建造沉管隧道的话，它的强度高、刚度大、防水性能好，适用于大跨度、大埋深、高水压等条件，且双层钢板在工厂预制，施工质量高、速度快，人工成本低。但是，传统的双层钢壳混凝土组合结构在设计上存在一些问题：剪力连接件布置过于密集，不利于浇注混凝土；同时剪力连接件间距及双层钢板之间间距有严格要求，并且需要专门的机械进行焊接。因此，寻求一种新型的双层钢壳混凝土组合结构剪力连接件对这类结构的工厂化预制具有重要的意义，同时对双层钢壳混凝土组合结构在沉管隧道中的发展及施工具有实际指导意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种加工制作简单、施工方便快速、力学性能好以及适用范围广的沉管隧道双层钢壳混凝土组合结构中的剪力连接件。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种沉管隧道双层钢壳混凝土组合结构中的剪力连接件，包括上层钢板、下层钢板、T型钢剪力连接件、工字钢剪力连接件、纵向钢隔板和横向钢隔板，其中，所述T型钢剪力连接件、工字钢剪力连接件、纵向钢隔板和横向钢隔板都设置在所述上层钢板和下层钢板之间，所述T型钢剪力连接件分别设置在所述上层钢板的下表面和下层钢板的上表面，所述工字钢剪力连接件的两端分别与所述上层钢板的下表面和下层钢板的上表面相连接，且所述工字钢剪力连接件与T型钢剪力连接件相连接；所述纵向钢隔板上下两端分别与所述上层钢板的下表面和下层钢板的上表面相连接，且所述纵向钢隔板设置在两个T型钢剪力连接件之间，所述横向钢隔板上下两端分别与所述上层钢板的下表面和下层钢板的上表面相连接，且所述横向钢隔板设置在两个工字钢剪力连接件之间，所述纵向钢隔板和横向钢隔板相互组合形成内部隔室；所述上层钢板设有混凝土浇注孔和排气孔，自密实混凝土通过所述混凝土浇注孔进入所述内部隔室；

所述T型钢剪力连接件包括翼板和腹板，所述翼板和腹板相互垂直设置，所述T型钢剪力连接件通过所述腹板分别与所述上层钢板和下层钢板相连接；所述工字钢剪力连接件包括两个翼板和设置在两个翼板之间的腹板，所述腹板和两翼板相互垂直设置，所述T型钢剪力连接件与所述工字钢剪力连接件的左右两翼板相连接。

优选地，所述T型钢剪力连接件、工字钢剪力连接件、上层钢板或者下层钢板这三者之间通过满焊相互连接。

优选地，所述T型钢剪力连接件的腹板与工字钢剪力连接件的腹板方向一致且厚度相等。

优选地，所述上层钢板和下层钢板的厚度为20-40mm；所述T型钢剪力连接件的翼板和腹板的厚度为6-10mm；所述工字钢剪力连接件的翼板和腹板的厚度为6-10mm。

优选地，所述T型钢剪力连接件等间距布置，且相邻两个T型钢剪力连接件翼板之间的净距离不小于120mm。

优选地，所述混凝土浇注孔设置在所述内部隔室的中心，且混凝土浇注孔的直径不小于200mm；所述排气孔在混凝土浇注孔四周均匀布置，且排气孔的直径为80-120mm。

优选地，所述纵向钢隔板和横向钢隔板的厚度为8-12mm。

本实用新型的工作原理：

工作时，首先根据设计所需的参数，切割好上层钢板、下层钢板、T型钢剪力连接件、工字钢剪力连接件、纵向钢隔板和横向钢隔板；根据设计要求，在上层钢板的相应位置焊接T型钢剪力连接件，在下层钢板的相应位置焊接T型钢剪力连接件和工字钢剪力连接件；将上层钢板翻转并起吊，与下层钢板对位完成后将工字钢剪力连接件与上层钢板焊接在一起；按顺序把纵向钢隔板安装在相应位置，并与上层钢板和下层钢板焊接在一起；按顺序把横向钢隔板安装在相应位置，并与上层钢板和下层钢板焊接在一起；纵向钢隔板和横向钢隔板相互组合形成内部隔室，通过上层钢板的混凝土浇注孔向内部隔室浇注自密实混凝土；待所浇注自密实混凝土强度达到设计要求，通过焊接来封闭混凝土浇注孔。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本实用新型具有加工制作简单、施工方便快速、力学性能好、适用范围广等优点；

(2)本实用新型可充分发挥钢材与混凝土的优势，可实现工厂化预制，且无需使用特殊机械进行加工，从而降低设备投入；同时减少现场施工工作量，使施工方便快捷；

(3)本实用新型具有显著的节约资源、保护环境和减少污染的特点，符合可持续发展要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型T型钢剪力连接件和工字钢剪力连接件的结构示意图；

图3为本实用新型组合结构的俯视图；

图4为本实用新型浇注自密实混凝土的结构示意图。

图中附图标记为：1、上层钢板；2、下层钢板；3、T型钢剪力连接件；4、工字钢剪力连接件；5、纵向钢隔板；6、横向钢隔板；7、混凝土浇注孔；8、排气孔；9、自密实混凝土。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1～4所示，一种沉管隧道双层钢壳混凝土组合结构中的剪力连接件，包括上层钢板1、下层钢板2、T型钢剪力连接件3、工字钢剪力连接件4、纵向钢隔板5和横向钢隔板6，其中，所述T型钢剪力连接件3、工字钢剪力连接件4、纵向钢隔板5和横向钢隔板6都设置在所述上层钢板1和下层钢板2之间，所述T型钢剪力连接件3分别设置在所述上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面，所述T型钢剪力连接件3等间距布置，且相邻两个T型钢剪力连接件3翼板之间的净距离不小于120mm，所述T型钢剪力连接件3承担沉管隧道双层钢壳混凝土组合结构的主要剪力；所述工字钢剪力连接件4的两端分别与所述上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面相连接，所述工字钢剪力连接件4固定上层钢板1和下层钢板2的相对位置，并承担次要剪力；且所述工字钢剪力连接件4与T型钢剪力连接件3相连接，所述T型钢剪力连接件3、工字钢剪力连接件4、上层钢板1或者下层钢板2这三者之间通过满焊相互连接；所述T型钢剪力连接件3包括翼板和腹板，所述翼板和腹板相互垂直设置，所述T型钢剪力连接件3通过所述腹板分别与所述上层钢板1和下层钢板2相连接；所述工字钢剪力连接件4包括两个翼板和设置在两个翼板之间的腹板，所述腹板和两翼板相互垂直设置，所述T型钢剪力连接件3与所述工字钢剪力连接件4的左右两翼板相连接；所述T型钢剪力连接件3的腹板与工字钢剪力连接件4的腹板方向一致且厚度相等；所述上层钢板1和下层钢板2的厚度为20-40mm；所述T型钢剪力连接件3的翼板和腹板的厚度为6-10mm；所述工字钢剪力连接件4的翼板和腹板的厚度为6-10mm。所述纵向钢隔板5上下两端分别与所述上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面相连接，且所述纵向钢隔板5设置在两个T型钢剪力连接件3之间，所述横向钢隔板6上下两端分别与所述上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面相连接，且所述横向钢隔板6设置在两个工字钢剪力连接件4之间；所述纵向钢隔板5和横向钢隔板6相互组合形成内部隔室；所述纵向钢隔板5和横向钢隔板6的厚度为8-12mm；所述上层钢板1设有混凝土浇注孔7和排气孔8，自密实混凝土9通过所述混凝土浇注孔7进入所述内部隔室，所述混凝土浇注孔7设置在所述内部隔室的中心，且混凝土浇注孔7的直径不小于200mm；所述排气孔8在混凝土浇注孔7四周均匀布置，且排气孔8的直径为80-120mm；

工作时，首先根据设计所需的参数，切割好上层钢板1、下层钢板2、T型钢剪力连接件3、工字钢剪力连接件4、纵向钢隔板5和横向钢隔板6；根据设计要求，在上层钢板1的相应位置焊接T型钢剪力连接件3，在下层钢板2的相应位置焊接T型钢剪力连接件3和工字钢剪力连接件4；将上层钢板1翻转并起吊，与下层钢板2对位完成后将工字钢剪力连接件4与上层钢板1焊接在一起；按顺序把纵向钢隔板5安装在相应位置，并与上层钢板1和下层钢板2焊接在一起；按顺序把横向钢隔板6安装在相应位置，并与上层钢板1和下层钢板2焊接在一起；纵向钢隔板5和横向钢隔板6相互组合形成内部隔室，通过上层钢板1的混凝土浇注孔7向内部隔室浇注自密实混凝土9；待所浇注自密实混凝土9强度达到设计要求，通过焊接来封闭混凝土浇注孔7。

具体来说，图1为本实用新型的整体结构示意图，其结构体系主要由上层钢板1、下层钢板2、T型钢剪力连接件3、工字钢剪力连接件4、纵向钢隔板5、横向钢隔板6、混凝土浇注孔7、排气孔8组成，作为优选，所有钢材均采用屈服强度为Q345及以上的钢材。混凝土浇注孔7在内部隔室中心布置，且直径不小于200mm；选用自密实混凝土9浇注，而自密实混凝土9则采用强度为C40及以上的自密实混凝土9；排气孔8四周均匀布置，直径为80-120mm；浇注完成后，孔洞焊接密封。纵向钢隔板5和横向钢隔板6厚度为8-12mm；纵向钢隔板5满焊在上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面。横向钢隔板6布置在相邻工字钢剪力连接件4中间，贯穿T型钢，满焊在上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面。

图2～3为本实用新型T型钢剪力连接件3和工字钢剪力连接件4的结构示意图，作为优选，上层钢板1和下层钢板2的厚度为20-40mm；T型钢剪力连接件3的腹板及翼板的厚度为6-10mm，腹板焊接在上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面；工字钢剪力连接件4的腹板及翼板厚度为6-10mm，贯穿T型钢并焊接在上层钢板1的下表面和下层钢板2的上表面，而其高度不小于3倍T型钢剪力连接件3的高度。T型钢剪力连接件3等间距布置，其相邻翼板净距离不小于120mm，且T型钢剪力连接件3的翼板与工字钢剪力连接件4的翼板等宽。T型钢剪力连接件3的腹板与工字钢剪力连接件4的腹板等厚且方向一致。

本实用新型具有加工制作简单、施工方便快速、力学性能好、适用范围广等优点；可充分发挥钢材与混凝土的优势，可实现工厂化预制，且无需使用特殊机械进行加工，从而降低设备投入；同时减少现场施工工作量，使施工方便快捷；具有显著的节约资源、保护环境和减少污染的特点，符合可持续发展要求。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。