[发明专利]基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构

说明书

本发明公开了基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构，包括混凝土件和钢构件，钢构件包括钢构件下翼缘、钢构件腹板和钢榫头，混凝土件呈水平板状，钢构件腹板垂直设置在钢构件下翼缘上表面的中部，钢榫头均匀间隔分布在钢构件腹板的上端部，相邻钢榫头之间形成卯口，在卯口中部设置有贯通钢筋，贯通钢筋相对钢构件腹板的法向呈平行状态，钢构件腹板的上端部和钢榫头均位于混凝土件的下表面内部。本发明在应用的过程中具有较高的疲劳性能，连接件不需要额外的焊接作业和焊接工具，能够承担钢构件和混凝土件间的纵向剪力及横向剪力，同时抵抗混凝土件与钢构件间的掀起作用。

技术领域

本发明涉及建筑、桥梁工程技术领域，尤其涉及基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构。

背景技术

土木工程领域，最常见的组合结构就是钢与混凝土组合结构。钢和混凝土是建造桥梁、房屋等土木工程结构的主要材料，这两种材料在物理和力学性能上具有各自的优势和劣势。通过某种方式将钢材与混凝土组合在一起共同工作，则能够综合传统混凝土结构和钢结构的优势，从而做到扬长避短。

在组合结构中，连接件是保证钢构件和混凝土构件共同工作的关键元件。焊钉是目前应用最广泛、综合受力性能及施工性能较好的抗剪连接件，具有各向同性、抗掀起能力好、施工快速方便等优点，而另一种普遍应用的连接件是开孔板连接件(PBL连接件)。

以焊钉作为连接件时，钢构件的上翼缘必不可少，以提供焊钉布置的平面。同时，圆柱头焊钉施工需要专门的焊接设备。而PBL连接件中需要在封闭圆孔内穿筋，并要求浇注混凝上时保证孔内混凝土的密实度，有较大的施工难度。PBL连接件当用于组合梁时会将混凝土板横向分割，在一定程度上破坏了混凝土板的整体性，不利于混凝土板的横向受力，因此，为解决此类问题，我们提出基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构，包括混凝土件和钢构件，所述钢构件包括钢构件下翼缘、钢构件腹板和钢榫头，所述混凝土件呈水平板状，所述钢构件腹板垂直设置在钢构件下翼缘上表面的中部，所述钢榫头均匀间隔分布在钢构件腹板的上端部，相邻所述钢榫头之间的中部设置有贯通钢筋，所述贯通钢筋相对钢构件腹板的法向呈平行状态，所述钢构件腹板的上端部和钢榫头均位于混凝土件的下表面内部。

优选的，所述混凝土件的上表面呈水平状且下表面中部呈向下凸起状形成承托，所述钢构件置于混凝土件下表面的承托处，且所述钢构件腹板的上端部和钢榫头均位于混凝土件的凸起状内部，所述贯通钢筋与混凝土件的凸起状外轮廓边相平行，且所述贯通钢筋的两端延伸至混凝土件中呈水平状的板体的内部。

优选的，所述混凝土件的截面呈T形或U形，所述钢构件成为混凝土件的外部配筋，所述钢构件腹板和钢榫头均位于混凝土件的梁体内部，且所述钢构件下翼缘与混凝土件的表面相接触。

优选的，所述钢构件中钢构件下翼缘、钢构件腹板和钢榫头之间为一体式结构。

优选的，所述钢榫头的外形包含有类折线形榫、圆锥曲线形榫和缓和曲线形榫。

本发明提出的基于榫卯型连接件的钢—混凝土组合结构，有益效果在于：

1、与采用焊钉连接和PBL连接件的方式相比较，钢构件为一体式连接方式，因此使得钢构件下翼缘、钢构件腹板、钢榫头之间无需额外的连接工序；

2、本发明中钢构件采用“T形”截面，钢构件腹板上缘及连接件直接插入混凝土件，且钢构件可直接通过工字形钢梁腹板按钢榫头的形状进行切割，一侧的榫头线形与另一侧的卯口线形相契合，因此由一根工字形钢梁可无损耗或极小损耗地形成两根钢构件；节省钢构件的制造成本；