一种钢-混组合结构用复合材料剪力键

摘要

本发明公开了一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，包括钢板、纤维格珊、钢块和混凝土，所述的纤维格珊胶结在钢板上，所述的钢块放置在纤维格珊的空格处并连接在钢板的表面上，所述钢块在纤维格珊中为沿边缘布置、梅花状布置或均匀布置，所述混凝土浇筑在纤维格珊上，所述钢块为带翼缘钢块或不带翼缘钢块，所述钢块与钢板之间采用胶结或机械连接，所述的机械连接为在钢板上焊接栓钉，通过预留孔洞将钢块套在栓钉上，并采用一个直径大于预留孔洞的螺帽固定。本发明有效防止格珊与钢板的剥离、剪切破坏，大幅度增强钢-混组合结构的抗剪强度，适用于各种钢桥面结构的修建。

权利要求

1.一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：包括钢板、纤维格珊、钢块和混凝土，所述的纤维格珊胶结在钢板上，所述的钢块放置在纤维格珊的空格处并连接在钢板的表面上，所述钢块在纤维格珊中为沿边缘布置、梅花状布置或均匀布置，所述混凝土浇筑在纤维格珊上，所述钢块为带翼缘钢块或不带翼缘钢块，所述钢块与钢板之间采用胶结或机械连接，所述的机械连接为在钢板上焊接栓钉，通过预留孔洞将钢块套在栓钉上，并采用一个直径大于预留孔洞的螺帽固定。

2.根据权利要求1所述的一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：所述带翼缘钢块的翼缘分为四边都有翼缘和只有两边有翼缘两种，翼缘分为方形和楔形两种。

3.根据权利要求1所述的一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：所述的混凝土为普通混凝土、钢纤维混凝土、环氧树脂混凝土、水性环氧树脂混凝土或活性粉末混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：所述纤维格珊为单层格珊或多层格珊。

5.根据权利要求1所述的一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：所述纤维格栅为编织纤维格栅布、纤维格栅板、三维织物、金属丝网格栅或钢格栅。

6.根据权利要求1所述的一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：所述纤维格栅所用的纤维采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者杂交纤维。

7.根据权利要求1所述的一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，其特征在于：所述纤维格珊所用的树脂采用不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。

说明书

一种钢-混组合结构用复合材料剪力键

技术领域

[0001] 本发明涉及组合结构技术领域，具体说是一种能够提高结构抗剪能力的复合材料连续剪力键，尤其适合于桥梁结构中的复合桥面结构。

背景技术

[0002] 传统的钢-混组合结构多用栓钉作为剪力连接键，加强钢与砼的结合，以便共同受力。但是各个栓钉之间并没有直接连接，在受剪切时各个栓钉受力大小不均衡，栓钉受力不连续，不能完全利用所有栓钉的抗剪能力。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种强度高、韧性好、结构连续的钢-混组合结构用复合材料剪力键。

[0004] 本发明采用的技术方案为：一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，包括钢板、纤维格珊、钢块和混凝土，所述的纤维格珊胶结在钢板上，所述的钢块放置在纤维格珊的空格处并连接在钢板的表面上，所述钢块在纤维格珊中为沿边缘布置、梅花状布置或均匀布置，所述混凝土浇筑在纤维格珊上，所述钢块为带翼缘钢块或不带翼缘钢块，所述钢块与钢板之间采用胶结或机械连接，所述的机械连接为在钢板上焊接栓钉，通过预留孔洞将钢块套在栓钉上，并采用一个直径大于预留孔洞的螺帽固定。

[0005] 作为优选，所述带翼缘钢块的翼缘分为四边都有翼缘和只有两边有翼缘两种，翼缘分为方形和楔形两种。

[0006] 作为优选，所述的混凝土为普通混凝土、钢纤维混凝土、环氧树脂混凝土、水性环氧树脂混凝土或活性粉末混凝土。

[0007] 作为优选，所述纤维格珊为单层格珊或多层格珊。

[0008] 作为优选，所述纤维格栅为编织纤维格栅布、纤维格栅板、三维织物、金属丝网格栅或钢格栅，最好为编织纤维格栅布，可保证其与正交异性钢板、混凝土界面的粘结强度。

[0009] 作为优选，所述纤维格栅所用的纤维采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者杂交纤维，最好为碳纤维。

[0010] 作为优选，所述纤维格珊所用的树脂采用不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂，最好为环氧树脂。

[0011] 有益效果：本发明通过在钢板上胶结轻质、高强、耐腐蚀的纤维格栅，在格珊空洞中放置钢块并与下层钢板连接，将钢块、格珊组成连续的整体，作为复合材料连续剪力键，有效防止格珊与钢板的剥离、剪切破坏，大幅度增强钢-混组合结构的抗剪强度，适用于各种钢桥面结构的修建。

附图说明

[0012] 图1为剪力键钢块边缘布置示意图；

[0013] 图2为剪力键钢块梅花状布置示意图；

[0014] 图3为剪力键钢块均匀布置示意图；

[0015] 图4为钢块和单层纤维格珊复合材料连续剪力键结构示意图；

[0016] 图5为钢块和纤多层维格珊复合材料连续剪力键结构示意图；

[0017] 图6为不带翼缘钢块的胶结连接示意图；

[0018] 图7为两边带方形翼缘钢块的胶结连接示意图；

[0019] 图8为两边带楔形翼缘钢块的胶结连接示意图；

[0020] 图9为四边带方形翼缘钢块的胶结连接示意图；

[0021] 图10为四边带楔形钢块的胶结连接示意图；

[0022] 图11为机械连接栓钉示意图；

[0023] 图12为机械连接用螺帽示意图；

[0024] 图13为不带翼缘钢块的机械连接示意图；

[0025] 图14为两边带楔形翼缘钢块的机械连接示意图；

[0026] 图15为两边带方形翼缘钢块的机械连接示意图；

[0027] 图16为四边带方形翼缘钢块的机械连接示意图；

[0028] 图17为四边带楔形钢块的机械连接示意图；

[0029] 图18为螺帽式钢块的机械连接示意图。

[0030] 其中1-钢板；2-纤维格珊；3-钢块；4-混凝土；5-方形翼缘；6-楔形翼缘。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

[0032] 实施例1

[0033] 如图1、4、5、6、13所示，本发明为一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，该构件由钢板1、纤维格珊2、钢块3和混凝土4组成。钢板1为正交异性钢板，纤维格珊2为单层或多层碳纤维格珊，网格肋10mm、网孔边长90mm、厚度5mm。钢块3在纤维格珊2中为沿边缘布置，钢块3为不翼缘的形式胶结或机械连接在钢板1上，钢块与网孔大小一致，混凝土采用钢纤维混凝土。

[0034] 实施例2

[0035] 如图2、7-10所示，本发明为一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，该构件由钢板1、纤维格珊2、钢块3和混凝土4组成。钢板1为正交异性钢板，纤维格珊2为单层碳纤维格珊，纤维格珊2采用网格肋10mm、网孔边长90mm、厚度5mm。钢块3在纤维格珊3中为梅花状布置，钢块3采用胶结在钢板1上,螺帽直径为100mm，混凝土4采用活性粉末混凝土。钢块3为两边带方形翼缘5钢块、两边带楔形翼缘6钢块、四边带方形翼缘5钢块或四边带楔形翼缘6钢块。

[0036] 实施例3

[0037] 如图3、11、12、14-18所示，本发明为一种钢-混组合结构用复合材料剪力键，该构件由钢板1、纤维格珊2、钢块3和混凝土4组成。钢板1为正交异性钢板，纤维格珊2为单层碳纤维格珊，格珊之间采用连接棒胶结，纤维网格筋2采用采用网格肋15mm、网孔边长135mm、厚度6mm。钢块3在纤维格珊2中为均匀布置，钢块3采用机械连接在钢板1上，钢板1上焊接栓钉，通过预留孔洞将钢块3套在栓钉上，并采用一个直径大于预留孔洞的螺帽固定。钢块3为两边带方形翼缘5钢块、两边带楔形翼缘6钢块、四边带方形翼缘5钢块或四边带楔形翼缘6钢块。钢块与网孔大小一致，翼缘宽度为10mm，混凝土4采用普通混凝土。

[0038] 上述三个实施例中钢-混组合结构用复合材料剪力键结构的制备流程如下：

[0039] a、在钢板上焊接一定数量的栓钉(如果钢块采用胶结则不需要)，然后对钢板进行喷砂处理。

[0040] b、在工厂中用纬向纤维束(碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者杂交纤维)和径向纤维束(碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者杂交纤维)正交编织，为增加其整体性，可与树脂(包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂)固化与一体，形成纤维格栅。

[0041] c、将纤维格珊胶结在钢板上。

[0042] d、将钢块安置在纤维格珊的空格处。

[0043] e、在纤维格栅上浇筑混凝土(普通混凝土、钢纤维混凝土、环氧树脂混凝土、水性环氧树脂混凝土等)。

[0044] 应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。