摩擦型钢混组合梁剪力连接键与钢混组合梁及其施工方法

1.本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其指一种摩擦型钢混组合梁剪力连接键与钢混组合梁及其施工方法。


背景技术：

2.钢混组合梁桥是指将钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接键连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形式。钢混组合梁具有优越的力学性能和施工性能，良好的经济性，适用于中小跨径桥梁。近几年国内新建桥梁中钢混组合梁桥所占比例也在逐渐增加。
3.目前，组合梁的钢梁和混凝土桥面板大多采用在工厂提前预制，之后现场浇筑湿接缝，通过剪力键使钢梁与混凝土板连接成一个整体共同工作。剪力键是钢梁与混凝土梁间连接的关键构造，组合梁剪力连接键区域的混凝土采用现场浇筑是制约组合梁工业化装配化的瓶颈。一方面现场浇筑施工效率低、施工质量难保证，很难满足目前组合梁工业化生产装配化实施的大需求；另一方面在混凝土桥面板发生局部破损时，维护修补难度大，拆换流程复杂。
4.中国专利cn210975504提供了一种摩擦型钢混组合梁剪力连接键，其通过预应力高强螺栓的顶部垫块和中部垫块产生弹性变形来压夹紧桥面板，但由于垫块为多片对称布置的弓形钢构件，考虑到产品加工误差的问题，所有垫块的一端容易出现无法相互齐平的现象，即某一个垫块与桥面板接触时，其他的垫块可能还未能与桥面板接触，又或者桥面板上打槽的精度不够，导致槽底面不平整，此时各个垫块也会出现无法同时与槽底面接触的情况，即便最终通过旋紧螺栓使各个垫块压紧桥面板，但由于各个垫块与桥面板之间的摩擦力不同，最终会导致整个剪力连接件的抗剪力效果不理想。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种摩擦型钢混组合梁剪力连接键与钢混组合梁及其施工方法，以提供更加稳定可靠的抗剪力，使桥面板与钢梁之间形成良好的连接效果。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种摩擦型钢混组合梁剪力连接键与钢混组合梁，包括预制桥面板、钢梁和用于同时穿设于预制桥面板和钢梁的预应力高强螺栓，所述预制桥面板上开设有安装槽，所述安装槽的槽底面开设有安装孔，所述钢梁的上翼缘开设有与安装孔同轴对齐的螺纹孔，所述预应力高强螺栓螺纹连接有一个纵剖面呈“凸”字型的固定座，所述固定座的上端直径大于下端直径，所述固定座的下部伸入安装孔中、上部抵靠在安装槽的槽底部，所述固定座与安装槽之间通过定位销插接定位，所述预应力高强螺栓的上端同轴连接有可相对转动的压板，所述固定座的顶端面上环形间隔设置有多个轴向的调节孔，每个调节孔中设有一根可上下活动的锁止杆，所述锁止杆的顶端从调节孔中往上伸出并与压板固定连接，所述调节孔下部的侧壁上开设有连通固定座外侧安装孔的缺口，所述固定座下部的外周面上沿环形间隔设置有多个支撑块，每个支撑块内铰接有一个锁止片，所述锁止片的外端呈往下倾斜的勾状体结构，所述锁止片的内端伸入
缺口并延伸到位于锁止杆下方的调节孔内，所述压板可带动锁止杆往下移动，以推抵所述锁止片的内端，从而使所述锁止片的外端往上移动并抵紧在安装孔的内壁面上，所述预应力高强螺栓的底端穿过安装孔和螺纹孔并螺纹连接有螺母。
7.优选地，所述锁止杆的顶端与压板之间还连接有压缩弹簧。
8.更优选地，所述支撑块包括平行设置的两块支撑板，所述锁止片的中部位于两块支撑板之间，并且所述锁止片的中部与两块支撑板之间穿设有销轴。
9.更优选地，所述两块支撑板之间还设有限位块，所述限位块位于锁止片内侧的上方，所述限位块可抵靠锁止片的内侧从而防止锁止片的内端从调节孔内脱出。
10.更优选地，所述压板为饼形板，所述预应力高强螺栓的上端固定安装有轴承，所述压板与轴承可转动连接。
11.更优选地，所述固定座的上部环形设置有多个定位螺纹孔，所述安装槽的槽底面上对应设置有多个定位槽孔，所述定位销穿射在对应的定位螺纹孔与定位槽孔中。
12.更优选地，所述锁止片的数量为6个。
13.更优选地，所述锁止片采用弹簧钢材质制成。
14.在本发明的实施例中，其所对应的摩擦型钢混组合梁剪力连接键与钢混组合梁的施工方法包括：一、先将钢梁吊装到梁座上固定，然后将预制桥面板吊装到钢梁上，使得预制桥面板上的安装孔与钢梁上的螺纹孔对齐，然后将固定座放入安装槽中并用定位销进行定位，再使预应力高强螺栓穿过固定座并与固定座螺纹连接，同时使各锁止杆插入对应的调节孔中，然后使预应力高强螺栓的底端往下穿过安装孔并与螺纹孔连接后从螺纹孔的底端伸出，再于预应力高强螺栓的底部套装螺母。
15.二、进一步旋紧预应力高强螺栓，使压板往下移动并推抵锁止杆同步往下移动，同时使得锁止片被推抵而上翘以抵紧在安装孔的内壁面上，然后旋紧螺母以固定预应力高强螺栓。
16.三、往安装槽中注入混凝土，待混凝土凝固后即可将预制桥面板和钢梁连接成一体。
17.本发明的有益效果在于：预应力高强螺栓在往下调节的过程中，会带动压板同步往下移动，而压板则带动锁止杆往下移动，以使锁止杆往下推抵锁止片的内端，进而使锁止片张开并使其外端往上移动并抵紧在安装孔的内壁面上，锁止片与安装孔内壁面之间的摩擦力作为预应力高强螺栓防松动的预应力，可使预应力高强螺栓具备较好的防松动效果，而通过改变锁止片的张开角度大小即可调节锁止片与安装孔内壁面之间的摩擦力大小，从而使得预应力高强螺栓的防松动预应力可调，以提供更加稳定可靠的抗剪力，使桥面板与钢梁之间形成良好的连接效果。
附图说明
18.图1为本发明实施例中的整体结构示意图；图2为图1中a处结构的放大示意图；图3为实施例中的整体结构平面剖视示意图；图4为图3中b处结构的放大示意图。
19.附图标记为：1——预制桥面板
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2——钢梁
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3——预应力高强螺栓4——安装槽
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5——安装孔
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6——螺纹孔7——固定座
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8——定位销
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9——压板10——调节孔
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11——锁止杆
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12——支撑块13——锁止片
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14——螺母
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15——压缩弹簧16——销轴
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17——限位块。
具体实施方式
20.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
21.需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定
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等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.如图1
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4所示，摩擦型钢混组合梁剪力连接键与钢混组合梁，包括预制桥面板1、钢梁2和用于同时穿设于预制桥面板1和钢梁2的预应力高强螺栓3，预制桥面板1上开设有安装槽4，安装槽4的槽底面开设有安装孔5，钢梁2的上翼缘开设有与安装孔5同轴对齐的螺纹孔6，预应力高强螺栓3螺纹连接有一个纵剖面呈“凸”字型的固定座7，固定座7的上端直径大于下端直径，固定座7的下部伸入安装孔5中、上部抵靠在安装槽4的槽底部，固定座7与安装槽4之间通过定位销8插接定位，预应力高强螺栓3的上端同轴连接有可相对转动的压板9，固定座7的顶端面上环形间隔设置有多个轴向的调节孔10，每个调节孔10中设有一根可上下活动的锁止杆11，锁止杆11的顶端从调节孔10中往上伸出并与压板9固定连接，调节孔10下部的侧壁上开设有连通固定座7外侧安装孔5的缺口，固定座7下部的外周面上沿环形间隔设置有多个支撑块12，每个支撑块12内铰接有一个锁止片13，锁止片13的外端呈往下倾斜的勾状体结构，锁止片13的内端伸入缺口并延伸到位于锁止杆11下方的调节孔10内，压板9可带动锁止杆11往下移动，以推抵锁止片13的内端，从而使锁止片13的外端往上移动并抵紧在安装孔5的内壁面上，预应力高强螺栓3的底端穿过安装孔5和螺纹孔6并螺纹连接有螺母14。
24.上述实施方式提供的摩擦型钢混合梁剪力连接键在安装时，首先使预应力高强螺栓3的底端依次穿过安装槽4、安装孔5以及螺纹孔6，然后在其底端安装螺母14，此时固定座7随着预应力高强螺栓3一同伸入到安装孔6中，并且固定座7的上部抵靠在安装槽4的槽底面上，接着可旋动螺母14，使得预应力高强螺栓3逐渐往下移动，进而带动压板9同步往下移动，而压板9则带动锁止杆11往下移动，以使锁止杆11往下推抵锁止片13的内端，进而使锁止片13张开并使其外端往上移动并抵紧在安装孔5的内壁面上，锁止片13与安装孔5内壁面之间的摩擦力作为预应力高强螺栓3防松动的预应力，可使预应力高强螺栓3具备较好的防松动效果，而通过改变锁止片13的张开角度大小即可调节锁止片13与安装孔5内壁面之间的摩擦力大小，从而使得预应力高强螺栓3的防松动预应力可调，以提供更加稳定可靠的抗剪力，使桥面板与钢梁之间形成良好的连接效果。
25.需要说明的是，为了将安装孔5内部结构展示得较为清楚，制图过程中将锁止片13调整得较长，本领域的技术人员应该知道，实际应用当中锁止片13可设置得较短，以使其自身的结构强度更好。
26.安装施工时，先将钢梁2吊装到梁座上固定，然后将预制桥面板1吊装到钢梁2上，使得预制桥面板1上的安装孔5与钢梁2上的螺纹孔6对齐，然后将固定座7放入安装槽4中并用定位销8进行定位，再使预应力高强螺栓3穿过固定座7并与固定座7螺纹连接，同时使各锁止杆11插入对应的调节孔10中，然后使预应力高强螺栓3的底端往下穿过安装孔5并与螺纹孔6连接后从螺纹孔6的底端伸出，再于预应力高强螺栓3的底部套装螺母14；进一步旋紧预应力高强螺栓3，使压板9往下移动并推抵锁止杆11同步往下移动，同时使得锁止片13被推抵而上翘以抵紧在安装孔5的内壁面上，然后旋紧螺母14以固定预应力高强螺栓3；往安装槽4中注入混凝土，待混凝土凝固后即可将预制桥面板1和钢梁2连接成一体。
27.作为优选地，可在锁止杆11的顶端与压板9之间连接压缩弹簧15，这样当压板9下降的过程中通过压缩弹簧15来带动锁止杆11移动，利用压缩弹簧15的缓冲作用，可使操作过程中不会因为瞬间用力过猛的失误而导致锁止片13被折断。
28.在本实施例中，支撑块12包括平行设置的两块支撑板，锁止片13的中部位于两块支撑板之间，并且锁止片13的中部与两块支撑板之间穿设有销轴16，其中，两块支撑板之间还设有限位块17，限位块17位于锁止片13内侧的上方，限位块17可抵靠锁止片13的内侧从而防止锁止片13的内端从调节孔10内脱出。
29.本领域的技术人员应该知道，为了保证锁止杆11往下移动时能够可靠的抵住锁止片13，可使锁止杆11的底端设计为平面结构，且截面积大于锁止片13内端的外径，而实际上，缺口的设置可与锁止片13的外径大小相匹配，这样一来，伸入到调节孔10中的锁止片13的内端就不会轻易发生晃动，那么锁止杆11的底端就能轻松的抵靠到锁止片13。
30.作为优选地，压板9为饼形板，预应力高强螺栓3的上端固定安装有轴承，压板9与轴承可转动连接，当预应力高强螺栓3转动以调整轴向位置时，压板9虽然会在轴向位置上与其同步移动，但并不会一同转动。
31.作为更优选地，固定座7的上部环形设置有多个定位螺纹孔，安装槽4的槽底面上对应设置有多个定位槽孔，定位销8穿射在对应的定位螺纹孔与定位槽孔中，本领域的技术人员应该知道，将定位销8直接放入定位螺纹孔与定位槽孔中即可，实际上定位销8的目的仅是为了限制固定座7的旋转自由度，而在后续的桥面工程加工中，预制桥面板1上还需要
设置其他层结构，因此无需担心定位销8往上脱出，况且，定位螺纹孔还可设置在压板9的下方，当压板9往下移动后可遮挡在定位销8的上方，更进一步地防止了定位销8往上脱出，这样使得固定座7的定位非常方便（装入定位销8即可）。
32.另外，在本实施例中，锁止片13的数量为6个，环形均匀间隔设置在固定座7下部的外周面上，这使得预应力高强螺栓3与安装孔5之间产生的摩擦力更加均匀可靠。而锁止片13采用弹簧钢材质制成，其本身具备一定程度的弹性，因此能够很好的抵紧在安装孔5的内壁面上，在需要拆卸该剪力连接键时，只需要松掉预应力高强螺栓3并取下螺母14，使其带动压板9和锁止杆11往上移动，即可卸掉锁止片13内端的抵紧力，此时便可将预应力高强螺栓3直接往上取出了。
33.上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
34.为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。