一种填充ECC的钢管-开孔板抗剪连接件及其施工方法

一种填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件及其施工方法
技术领域
1.本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件及其施工方法。


背景技术：

2.大跨径的缆索承重体系桥梁(斜拉桥和悬索桥)的桥塔结构形式主要采用钢桥塔、混凝土桥塔和钢
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混凝土混合桥塔。其中钢
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混凝土混合桥塔能够充分发挥钢和混凝土两种材料的优点，在塔柱部分采用自重轻、装配化程度高、施工精度高、抗震性能好、索塔锚固结构受力明确的钢结构，而在受力较大、耐久性要求高的塔墩部分(塔座及承台)采用混凝土结构，具有刚度大、阻尼高、造价和维护成本低的特点。目前，混合桥塔已在越来越多的桥梁结构中得到应用，国外有明石海峡大桥、金门大桥、维拉扎诺海峡大桥等，国内有南京长江三桥、泰州长江大桥、宁波大榭第二公路大桥、南京青奥景观桥(南京眼)等。混合塔柱能否充分发挥其自身的力学性能，很大程度上取决于钢材与混凝土是否能良好连接。
3.目前常用的连接件有栓钉连接件、pbl连接件以及型钢连接件等。这些连接件被提出主要是应用于钢
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混凝土组合梁结构中，以受弯为主，其受力模式与混合桥塔相差较大。混合桥塔主要以受压为主，钢
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混凝土结合段多为承压传剪式连接或承压为主式连接。另外，桥塔结构往往受空间局限，结合段处的复杂设计对抗剪连接件的设计与施工也提出新的要求。此外，对于跨海桥梁深水基础、大跨径桥梁桥面板等用到钢
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混凝土组合结构的部位，也同样存在以上问题。
4.因此，急需一种既能够保证受力需求，也能提高其适用性，并解决施工困难等问题，且便应用于混合桥塔结构等钢
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混凝土组合结构位置的抗剪连接件。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：
6.一种填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件，包括一钢板和若干短管，所述钢板上设置若干通孔；所述短管与所述通孔对应设置，并固定连接在所述钢板上；所述短管内填充ecc混凝土并形成ecc混凝土短柱。
7.进一步地，所述短管穿过所述通孔后，与所述钢板固定连接。
8.进一步地，所述短管采用镀锌钢管，其外径尺寸与所述钢板上的通孔直径一致；所述短管的长度为6cm～15cm。
9.进一步地，所述短管作为外模，在所述短管内填充具有高韧性的ecc混凝土，并在所述ecc混凝土中添加微膨胀剂进行浇筑，形成ecc混凝土短柱；待所述ecc混凝土短柱达到预设强度后，对所述短管两端外露的ecc混凝土进行磨平处理。
10.进一步地，将填充有ecc混凝土所述短管布置在所述钢板的通孔处，所述短管的长度中线与所述钢板的截面中线对齐，并通过点焊方式将所述短管与所述钢板固定连接。
11.一种填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件的用法，将上述任一项所述的填充ecc的
钢管
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开孔板抗剪连接件布置在钢
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混凝土混合桥塔钢
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混凝土结合段位置。
12.一种如上述任一项所述的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
13.s10、按照预设尺寸制作带有通孔的钢板；
14.s20、按照预设的直径、长度尺寸制作短管，以所述短管为模板，向所述短管内部浇筑ecc混凝土；
15.s30、待所述ecc混凝土达到预设强度后，根据所述短管的预设长度对內填ecc混凝土的所述短管进行切割，得到符合预设长度的短管；
16.s40、将所述符合预设长度的短管焊接在所述钢板上，得到所述填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件；
17.s50、将所述填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件焊接于工程结构需要位置。
18.一种如上述任一项所述的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
19.s10、按照预设尺寸制作带有通孔的钢板；
20.s20、按照预设的直径、长度尺寸制作短管；
21.s30、将所述钢板焊接于工程结构需要位置；
22.s40、在工程施工现场，将所述短管与所述钢板进行焊接；
23.s50、以所述短管为模板，向所述短管内部浇筑ecc混凝土；
24.s60、待所述ecc混凝土达到预设强度后，进行后续施工。
25.本发明有益效果：
26.(1)与普通混凝土材料相比，ecc混凝土具有抗拉强度高、延性好、控制裂缝性能优异、疲劳寿命长等特点，作为填充料填充在短管内，一方面与短管的接触面积远远大于pbl穿孔钢筋的外周长，一方面增大连接件与结合段混凝土的接触面积，增加连接件的黏结力能够，保证界面的有效传力。
27.(2)相比传统栓钉连接件的数量多和现场焊接工作量大的问题，本发明提出的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件，可在工厂预制成模块，再进行现场连接，大大减少了施工现场的工作量，易控制质量。
28.(3)本发明提出的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件与传统pbl开孔板连接件相比，取消了穿孔钢筋，取而代替的是长度可控的可固定位置的短钢管，并内填充ecc混凝土，既保证了连接件的有效工作，还对施工极其方便，特别是混合塔柱、组合基础以及桥面板等内部空间有限的情况下。
附图说明
29.图1是本发明的整体结构示意图；
30.图2是本发明的整体结构的另一视角；
31.图3是本发明的在钢
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混凝土混合桥塔中的应用；
32.其中，1、短管；2、钢板；3、ecc混凝土短柱。
具体实施方式
33.实施例1
34.一种填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件(如图1所示)，包括一钢板2和若干短管1，钢板2上设置若干通孔；短管1与通孔对应设置，并固定连接在钢板2上；短管1内填充ecc混凝土并形成ecc混凝土短柱3。
35.在本实施例中，短管1穿过通孔后，与钢板2固定连接。其中，短管1的两个端面相对于钢板2对称设置。
36.其中，短管1采用镀锌钢管，其外径尺寸与钢板2上的通孔直径一致；短管1的长度为6cm～15cm，短管1远小于常规pbl开孔板连接件中穿孔钢筋的长度，具有便于运输和安装的优势。
37.在本实施例中，短管1作为外模，在短管1内填充具有高韧性的ecc混凝土，并在ecc混凝土中添加微膨胀剂进行浇筑，形成ecc混凝土短柱3；待ecc混凝土短柱3达到预设强度后，对短管1两端外露的ecc混凝土进行磨平处理。
38.其中，将填充有ecc混凝土短管布置在钢板2的通孔处，短管1的长度中线与钢板2的截面中线对齐，并通过点焊方式将短管1与钢板2固定连接。
39.本实施例中，钢板2的厚度、通孔孔径、开孔间距可根据钢
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混凝土混合桥塔的传力要求要求进行设置。
40.实施例2
41.一种实施例1提供的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件的用法，将多个实施例1中提供的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件布置在钢
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混凝土混合桥塔钢
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混凝土结合段位置。
42.实施例3
43.一种如实施例1的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
44.s10、按照预设尺寸制作带有通孔的钢板；
45.s20、按照预设的直径、长度尺寸制作短管，以短管为模板，向短管内部浇筑ecc混凝土；
46.s30、待ecc混凝土达到预设强度后，根据短管的预设长度对內填ecc混凝土的短管进行切割，得到符合预设长度的短管；
47.s40、将符合预设长度的短管焊接在钢板上，得到填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件；
48.s50、将填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件焊接于工程结构需要位置。
49.实施例4
50.一种如实施例1的填充ecc的钢管
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开孔板抗剪连接件的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
51.s10、按照预设尺寸制作带有通孔的钢板；
52.s20、按照预设的直径、长度尺寸制作短管；
53.s30、将钢板焊接于工程结构需要位置；
54.s40、在工程施工现场，将短管与钢板进行焊接；
55.s50、以短管为模板，向短管内部浇筑ecc混凝土；
56.s60、待ecc混凝土达到预设强度后，进行后续施工。
57.注：本发明中的ecc为高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composite，简称ecc)。
58.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。