[发明专利]摩擦型栓钉剪力连接件及其施工方法

说明书

本发明公开了一种摩擦型栓钉剪力连接件及其施工方法，连接件包括栓钉剪力连接件主体、安装螺母、套筒、固定螺母和半导体弹簧；栓钉剪力连接件主体由下往上依次包括螺纹段、无螺纹挤压段和抗拔墩头，工厂预制时，将固定螺母、套筒和半导体弹簧依次从螺纹段套入栓钉剪力连接件主体，固定螺母的上端面处于螺纹段的顶端并固定，套筒的上端与固定螺母的下端面固定，半导体弹簧的上端与套筒的下端连接成一体，主梁上按所需的抗剪要求每隔预定距离安装剪力连接件。该方面改善了传统的栓钉剪力连接件的传力模式，合理利用界面摩擦力，其预拉力可受监测和控制，可以实现“抗放结合”的设计理念。工厂预制程度高，现场进行螺栓拼接，节约劳动成本。

技术领域

本发明涉及剪力连接件及其施工方法，特别是涉及一种摩擦型栓钉剪力连接件及其施工方法。

背景技术

剪力连接件在钢结构或者钢与混凝土组合结构中有栓钉剪力连接件和型钢剪力连接件两大类，主要有两方面作用：(1)抗剪：承担钢与混凝土两种材料界面间的纵向剪应力，限制两者界面间的纵向自由滑动，从而保证了组合结构的协同变形、共同工作，提高了组合结构的刚度及承载能力。(2)抗拔：剪力连接件一般在深入混凝土的一侧设置墩头或卷边，使其与混凝土紧紧咬合，抵抗混凝土因整体纵向弯曲或局部横向弯曲引起的两种材料的脱离，增强了整体性，使之共同工作。

传统的剪力连接件一般以栓钉剪力连接件为主，在柱端、梁或底板等剪力较大的位置处焊接，如图1所示，依靠混凝土对连接件的挤压作用进行钢与混凝土之间的剪力传递，连接件墩头或型钢嵌固于混凝土中使两者形成一个整体共同工作。针对钢抗拉性强，混凝土抗压性能良好的特点，通常将钢梁放置在受拉区段，混凝土浇筑于受压区段，用剪力连接件连接形成组合结构，充分发挥了两者各自的优异性能。但是，在剪力较大的位置处需焊接的剪力连接件密集，用钢量大幅增加，如附图1所示，这使工程成本显著提高，施工难度加大；钢与栓钉剪力连接件间一般为三级焊缝，焊接质量不易保证，焊接过程使钢受很高的温度应力，从而产生焊接残余应力和局部鼓屈等不利影响。对于多跨连续梁桥的支座区段，斜拉悬索桥的拉索与桥面接触区段，大跨承重组合结构的过渡区段等负弯矩区以及收缩徐变和温度效应引起的混凝土应力区，由于传统的剪力连接件的约束效应使混凝土的应力无法释放，导致混凝土开裂，嵌固作用削弱，甚至丧失组合结构的性能。由传统的剪力连接件连系的钢和混凝土的组合结构在地震等往复高应变率荷载作用下，极易产生疲劳裂纹，导致连接件剪切破坏，造成抗震性能不良等后果。

传统的剪力连接件破坏形式一般为剪切破坏、受拉破坏或者混凝土冲切破坏，以材料的抵抗能力作为主要设计指标，以“抗”作为主要设计理念，这种方式使界面摩擦力不能被实时监测，抗剪承载力和刚度不受控制，混凝土内力也不能被有效释放。究其根本，这是由传力模式的不合理和设计的不完善导致的。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，提供一种合理利用剪力连接件和板件间的界面摩擦力，同时抗剪刚度和抗剪承载力可控的摩擦型栓钉剪力连接件及其施工方法。

技术方案：一种摩擦型栓钉剪力连接件，包括栓钉剪力连接件主体，所述栓钉剪力连接件主体包括具有预定长度螺纹部的螺杆段，与所述螺杆段上螺纹部螺接的第一螺母和第二螺母，套设在螺杆段上且位于第一螺母与第二螺母之间的半导体弹簧，套接在半导体弹簧外周的套筒，设置在第一螺母或第二螺母一侧并可与欧姆表连接的正负极金属片，以及电连接正负极金属片与半导体弹簧两端的导线；

第一螺母或第二螺母的一侧设置有用于和半导体弹簧末端卡接的卡槽或与用于和套筒一端连接的嵌槽，第一螺母和第二螺母的相对距离改变时，半导体弹簧被拉伸或压缩。

所述套筒和/或半导体弹簧的外侧套接有橡胶环。

所述螺杆端沿其纵向分为多个区域，不同区域的颜色不同。

再一实施例中，一种摩擦型栓钉剪力连接件，包括栓钉剪力连接件主体、安装螺母、套筒、固定螺母和半导体弹簧；