[发明专利]具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程建筑施工领域，具体涉及一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法。

背景技术

钢-混凝土组合梁是由钢梁通过剪力钉与钢筋混凝土板组合而成的结构。常规的钢-混凝土组合梁，桥面板整体预制，采用整体预制后结合的方式，受吊重限制，桥面板和钢梁分开吊装，增加了吊装次数，同时加大了现场施工作业量，增大了水污染、大气污染和固体废物污染的风险，对城市交通造成严重影响。

由于交通量和重型车辆的不断增加，再加上环境的影响，常规的钢-混凝土组合梁在运营不久就出现钢筋混凝土翼板纵向开裂、钢筋混凝土桥面板横向开裂、桥面板局部破裂或腐蚀、钢梁锈蚀等问题，严重影响桥梁的使用寿命。而且钢-混凝土组合梁桥面板在横向悬臂受力过程中，抗掀起能力不能满足受力要求，先期施工的桥面板极易被掀起而发生破坏。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法，确保各层桥面板与钢梁之间的剪力传递满足要求的同时，又保证桥面板在横向悬臂弯矩作用下不被掀起。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，包括：

至少两层层叠设置的混凝土板；

至少一钢梁，所述钢梁包括上翼缘，所述上翼缘支撑所述混凝土板底部；

同时，所述剪力钉群包括多组剪力钉，每层混凝土板均设有一组剪力钉，所述剪力钉包括钉头和钉身，同组的所述剪力钉的钉头均埋设于相应层的混凝土板内，每组剪力钉的钉身均连接于所述上翼缘。

在上述技术方案的基础上，同组的剪力钉的结构相同。

在上述技术方案的基础上，每一组剪力钉的钉头到埋设该钉头的混凝土板底面的距离小于相应混凝土板厚度的2/3。

在上述技术方案的基础上，所述钢梁包括腹板，所述上翼缘垂直的设于所述腹板上，所述剪力钉群沿所述腹板对称布置。

在上述技术方案的基础上，一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁的剪力钉设计方法，其特征在于：

S1、确定所述多层混凝土板的层数，计算各层混凝土板之间的剪力，以及多层混凝土板与钢梁之间的剪力；

S2、根据多层混凝土板与钢梁之间的剪力，选定各层混凝土板内剪力钉钉身直径和钉头直径，确定剪力钉所能承受的剪力和抗拔力；

S3、根据选定各层混凝土板内剪力钉能承受的剪力和抗拔力，确定各层混凝土板需要的剪力钉数量。

在上述技术方案的基础上，在S1中，先确定混凝土板层数为n，再根据混凝土板层数计算混凝土板组合梁所受最大载荷，计算第i层混凝土板所受剪力为T_i，多层混凝土板与钢梁之间的剪力T_X；

在S2中，根据第i层混凝土板所受剪力T_i，选定第i层混凝土板内剪力钉钉身直径为D_i、钉头直径为d_i，所述剪力钉所能承受的剪力ΔT_i和抗拔力ΔF_i，其中i＝1、2、3......n，n＝2、3......。

在上述技术方案的基础上，在S3中，第i层混凝土板所需剪力钉钉身数量其中i＝1、2、3......n，T_i为第i层混凝土板所受剪力，ΔT_i为所述剪力钉所能承受的剪力。

在上述技术方案的基础上，第i层混凝土板内钉头的数量为n_i头＝n_i身-n_i-1身，其中i＝1、2、3......n，n_i身为第i层混凝土板所需剪力钉钉身数量，n_i-1身为第i-1层混凝土板所需剪力钉钉身数量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法选择不同规格的剪力钉组合成一种剪力钉群，解决了双层或多层混凝土桥面板组合梁关键的受力问题。

附图说明

图1为本发明实施例中双层混凝土板组合梁的剪力钉群结构示意图；

图2为本发明实施例中双层混凝土板组合梁的剪力钉群沿钉头方向的俯视图；

图3为本发明实施例中多层混凝土板组合梁的剪力钉群结构示意图；

图4为本发明实施例中多层混凝土板组合梁的剪力钉群沿钉头方向的俯视图；