[发明专利]钢-混凝土组合结构锥形铸铁螺栓连接件

说明书

本发明公开了一种钢‑混凝土组合结构锥形铸铁螺栓连接件，包括锥形铸铁块、锥形孔盖板、上部固定螺栓、下部高强螺栓、螺栓固定内锥套、螺栓固定外锥套；所述的锥形铸铁块为具有锥度的圆台状铸铁块，放置在具有相应锥度的混凝土的预留孔内，预留孔的锥度使得锥形铸铁块无法向下推出；锥形孔盖板通过上部固定螺栓固定在锥形铸铁块，下部钢梁预留孔洞，下部高强螺栓、螺栓固定内锥套以及螺栓固定外锥套穿过钢梁预留孔洞将钢梁与锥形铸铁块连接，进而与混凝土相连接。本发明具有较好的初始刚度。锥形铸铁块可增加混凝土受压面积，使得不受混凝土抗压强度控制，可以增加单个剪力连接件承载力，从而使用更大直径的剪力连接件，减少剪力连接件数量。

技术领域

本发明涉及土木工程领域的一种新型钢-混凝土组合结构剪力连接件，尤其是可拆卸钢-混凝土组合结构锥形铸铁螺栓连接件。

背景技术

近年来，钢-混凝土组合桥梁在世界范围内得到了广泛的应用，采用这种结构的桥梁具有刚度大、上部结构高度小以及延性高等优点。在各种钢-混凝土剪力连接件中，焊接栓钉连接件因其焊接速度快、力学性能优异、综合研究成果广泛，成为实现钢梁与混凝土板复合作用的最实用的剪力连接件。从可持续发展的角度来看，建筑的可拆卸性和可回收性是十分重要的，而使用传统的焊接头螺柱剪切连接件的组合梁混凝土板不能方便、高效地进行结构拆卸和回收。组合桥梁的混凝土板及钢梁往往面临着严重的腐蚀问题，尤其是由冻融循环和各种化学物质侵蚀引起的钢筋和钢梁腐蚀，更换、修复或加固老化混凝土板可以延长组合桥梁的使用寿命，现已成为研究热点。与传统的焊接螺栓连接的钢筋混凝土板相比，用螺栓连接的钢筋混凝土板可以很容易地拆卸，从而可以快速更换变质的混凝土板，这有助于降低结构寿命周期成本，提高钢混凝土桥的结构可持续性。

国内外学者从不同角度不同方向研究了螺栓连接件的性能和优势，但是现有研究中的螺栓连接件往往无法实现在不更换混凝土板的前提下，局部更换剪力连接件。此外，现有的螺栓连接件，往往要对螺栓周围的混凝土进行后浇，现场湿作业较大且螺栓剪力件性能受后浇混凝土质量影响。另一方面，由于螺栓连接件一般需在钢梁上预留孔洞，而往往由于加工和安装误差，使得连接件在钢梁预留孔洞处有一定空隙，使得螺栓连接件的初始刚度较低。

发明内容

为解决上述问题，且同时保留混凝土板和钢梁的可拆卸性，本发明提出了钢-混凝土组合结构锥形铸铁螺栓连接件，称为锥形铸铁螺栓连接件（Tapered iron boltconnector），简称TIBC。

一种钢-混凝土组合结构锥形铸铁螺栓连接件，包括锥形铸铁块、锥形孔盖板、上部固定螺栓、下部高强螺栓、螺栓固定内锥套、螺栓固定外锥套；

所述的锥形铸铁块为具有锥度的圆台状铸铁块，放置在具有相应锥度的混凝土的预留孔内，预留孔的锥度使得锥形铸铁块无法向下推出；锥形孔盖板通过上部固定螺栓固定在锥形铸铁块，下部钢梁预留孔洞，下部高强螺栓、螺栓固定内锥套以及螺栓固定外锥套穿过钢梁预留孔洞将钢梁与锥形铸铁块连接，进而与混凝土相连接。

所述的螺栓固定内锥套为外侧具有锥度和竖向缝的铸铁套，锥度使得螺栓固定内锥套可以固定在螺栓固定外锥套上，竖向缝使得螺栓固定内锥套具有环向变形能力，以减少加工误差带来的混凝土和钢梁之间的相对滑移。

所述的螺栓固定外锥套的内侧具有锥度，以和螺栓固定内锥套相连，外锥套加强了下部高强螺栓在孔洞处的连接，进一步减少加工误差带来的混凝土和钢梁之间的相对滑移。

本发明的有益处为:

1、使用TIBC的组合结构，只要拧开下部高强螺栓，便可以解除混凝土和钢梁之间的连接，使得混凝土、钢梁以及下部高强螺栓可以更换，可以大大减少组合梁结构维修所花的时间和费用；

2、使用TIBC的组合结构，当需要拆卸和更换锥形铸铁块时，只需将锥形孔盖板上部的圆孔内的细骨料混凝土破除，拧开下部高强螺栓，即可将锥形铸铁块向上拔出，进行连接件的更换；