具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法技术

本发明专利技术公开了一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法，涉及桥梁工程建筑施工领域，具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁包括至少两层层叠设置的混凝土板；至少一钢梁，钢梁包括上翼缘，上翼缘支撑混凝土板底部；同时，剪力钉群包括多组剪力钉，每层混凝土板均设有一组剪力钉，剪力钉包括钉头和钉身，同组的剪力钉的钉头均埋设于相应层的混凝土板内，每组剪力钉的钉身均连接于上翼缘，同组的剪力钉的结构相同。每一组剪力钉的钉头到埋设该钉头的混凝土板底面的距离小于相应混凝土板厚度的2/3。本发明专利技术解决了双层或多层混凝土板组合梁关键的受力问题。

Multi layer concrete slab composite beams with shear studs and shear studs design method

The invention discloses a multi-layer concrete plate composite beam shear studs group and shear studs design method, relating to the construction field of bridge engineering construction, with shear studs of multi-layer concrete plate composite beam group includes at least two layers of laminated concrete slab set; at least one steel beam, steel beam includes a flange on the bottom flange supporting the concrete plate; at the same time, the shear studs group includes multiple shear studs, each layer of concrete plate are provided with a set of shear studs, shear nail comprises a nail head and a nail body, concrete plate shear with the group of nail nail head are buried in the corresponding layer, each of the shear studs of the nail body are connected to the upper wing the same group of shear edge, nail the same. The distance between the nail head of each group of shear nails to the bottom surface of the concrete slab embedded with the nail head is less than the thickness of the corresponding concrete slab 2/3. The invention solves the key stress problem of the composite beam with double layers or multiple layers.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及桥梁工程建筑施工领域，具体涉及一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法。
技术介绍
钢-混凝土组合梁是由钢梁通过剪力钉与钢筋混凝土板组合而成的结构。常规的钢-混凝土组合梁，桥面板整体预制，采用整体预制后结合的方式，受吊重限制，桥面板和钢梁分开吊装，增加了吊装次数，同时加大了现场施工作业量，增大了水污染、大气污染和固体废物污染的风险，对城市交通造成严重影响。由于交通量和重型车辆的不断增加，再加上环境的影响，常规的钢-混凝土组合梁在运营不久就出现钢筋混凝土翼板纵向开裂、钢筋混凝土桥面板横向开裂、桥面板局部破裂或腐蚀、钢梁锈蚀等问题，严重影响桥梁的使用寿命。而且钢-混凝土组合梁桥面板在横向悬臂受力过程中，抗掀起能力不能满足受力要求，先期施工的桥面板极易被掀起而发生破坏。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法，确保各层桥面板与钢梁之间的剪力传递满足要求的同时，又保证桥面板在横向悬臂弯矩作用下不被掀起。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，包括：至少两层层叠设置的混凝土板；至少一钢梁，所述钢梁包括上翼缘，所述上翼缘支撑所述混凝土板底部；同时，所述剪力钉群包括多组剪力钉，每层混凝土板均设有一组剪力钉，所述剪力钉包括钉头和钉身，同组的所述剪力钉的钉头均埋设于相应层的混凝土板内，每组剪力钉的钉身均连接于所述上翼缘。在上述技术方案的基础上，同组的剪力钉的结构相同。在上述技术方案的基础上，每一组剪力钉的钉头到埋设该钉头的混凝土板底面的距离小于相应混凝土板厚度的2/3。在上述技术方案的基础上，所述钢梁包括腹板，所述上翼缘垂直的组设于所述腹板上，所述剪力钉群沿所述腹板对称布置。在上述技术方案的基础上，一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁的剪力钉设计方法，其特征在于：S1、确定所述多层混凝土板的层数，计算各层混凝土板之间的剪力，以及多层混凝土板与钢梁之间的剪力；S2、根据多层混凝土板与钢梁之间的剪力，选定各层混凝土板内剪力钉钉身直径和钉头直径，确定剪力钉所能承受的剪力和抗拔力；S3、根据选定各层混凝土板内剪力钉能承受的剪力和抗拔力，确定各层混凝土板需要的剪力钉数量。在上述技术方案的基础上，在S1中，先确定混凝土板层数为n，再根据混凝土板层数计算混凝土板组合梁所受最大载荷，计算第i层混凝土板所受剪力为Ti，多层混凝土板与钢梁之间的剪力TX；在S2中，根据第i层混凝土板所受剪力Ti，选定第i层混凝土板内剪力钉钉身直径为Di、钉头直径为di，所述剪力钉所能承受的剪力ΔTi和抗拔力ΔFi，其中i＝1、2、3......n，n＝2、3......。在上述技术方案的基础上，在S3中，第i层混凝土板所需剪力钉钉身数量其中i＝1、2、3......n，Ti为第i层混凝土板所受剪力，ΔTi为所述剪力钉所能承受的剪力。在上述技术方案的基础上，第i层混凝土板内钉头的数量为ni头＝ni身-ni-1身，其中i＝1、2、3......n，ni身为第i层混凝土板所需剪力钉钉身数量，ni-1身为第i-1层混凝土板所需剪力钉钉身数量。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁及剪力钉设计方法选择不同规格的剪力钉组合成一种剪力钉群，解决了双层或多层混凝土桥面板组合梁关键的受力问题。附图说明图1为本专利技术实施例中双层混凝土板组合梁的剪力钉群结构示意图；图2为本专利技术实施例中双层混凝土板组合梁的剪力钉群沿钉头方向的俯视图；图3为本专利技术实施例中多层混凝土板组合梁的剪力钉群结构示意图；图4为本专利技术实施例中多层混凝土板组合梁的剪力钉群沿钉头方向的俯视图；图中：1-钢梁，101-上翼缘，102-下翼缘，103-腹板，2-底层混凝土板，3-混凝土面板，4-剪力钉群，41-底层剪力钉，42-面板剪力钉，43-第一剪力钉，44-第二剪力钉，45-第三剪力钉，46-第四剪力钉，7-第一层混凝土板，8-第二层混凝土板，9-第三层混凝土板，10-第四层混凝土板。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术实施例提供一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，包括：至少两层层叠设置的混凝土板；至少一钢梁1，钢梁1包括上翼缘101，上翼缘101支撑于混凝土板底部；同时，剪力钉群4包括多组剪力钉，每层混凝土板均设有一组剪力钉，剪力钉包括钉头和钉身，同组的剪力钉的钉头均埋设于相应层的混凝土板内，每组剪力钉的钉身均连接于上翼缘101。同组的剪力钉的结构相同。每一组剪力钉的钉头到埋设该钉头的混凝土板底面的距离小于相应混凝土板厚度的2/3。钢梁1包括腹板103，上翼缘101垂直的组设于腹板103上，剪力钉群4沿腹板103对称布置。一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁的剪力钉设计方法，其特征在于：S1、确定多层混凝土板的层数，计算各层混凝土板之间的剪力，以及多层混凝土板与钢梁之间的剪力；S2、根据多层混凝土板与钢梁之间的剪力，从技术手册中可以选定各层混凝土板内剪力钉钉身直径和钉头直径，确定剪力钉所能承受的剪力和抗拔力；S3、根据选定各层混凝土板内剪力钉能承受的剪力和抗拔力，确定各层混凝土板需要的剪力钉数量。在S1中，根据混凝土板厚度，吊装机械的吊装能力和混凝土的供应能力，先确定混凝土板层数为n，再根据混凝土板层数计算混凝土板组合梁所受最大载荷，计算第i层混凝土板所受剪力为Ti，多层混凝土板与钢梁之间的剪力TX；在S2中，根据第i层混凝土板所受剪力Ti，选定第i层混凝土板内剪力钉钉身直径为Di、钉头直径为di，所述剪力钉所能承受的剪力ΔTi和抗拔力ΔFi，其中i＝1、2、3......n，n＝2、3......。在S3中，第i层混凝土板所需剪力钉钉身数量其中i＝1、2、3......n，Ti为第i层混凝土板所受剪力，ΔTi为剪力钉所能承受的剪力。第i层混凝土板内钉头的数量为ni头＝ni身-ni-1身，其中i＝1、2、3......n，ni身为第i层混凝土板所需剪力钉钉身数量，ni-1身为第i-1层混凝土板所需剪力钉钉身数量。本专利技术具体实施例1如图1所示，双层混凝土板组合梁包括若干并列的钢梁1，钢梁1包括上翼缘101、下翼缘102和腹板103，上翼缘101上端设有底层混凝土板2，上翼缘101上端面设有剪力钉群4，底层混凝土板2上端敷设有混凝土面板3，剪力钉群4包括底层剪力钉41和面板剪力钉42，如图2所示为实施例1的俯视图，底层剪力钉41和面板剪力钉42排布成矩形。本专利技术具体实施例2如图3所示，多层混凝土板组合梁包括若干并列的钢梁1，钢梁1包括上翼缘101、下翼缘102和腹板103，上翼缘101上端设有第一层混凝土板7，上翼缘101上端面设有剪力钉群4，第一层混凝土板7上端依次敷设有第二层混凝土板8、第三层混凝土板9、第四层混凝土板10，剪力钉群4包括第一剪力钉43、第二剪力钉44、第三剪力钉45和第四剪力钉46，此四种剪力钉钉头分别位于第一层混凝土板7、第二层混凝土板8、第三层混凝土板9和第四层混凝土板10内，如图4所示为实施例2的俯视图，第一剪力钉43、第二剪力钉44、第三剪力钉45和第四剪力钉46排布成矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，其特征在于，包括：至少两层层叠设置的混凝土板；至少一钢梁(1)，所述钢梁(1)包括上翼缘(101)，所述上翼缘(101)支撑所述混凝土板底部；同时，所述剪力钉群(4)包括多组剪力钉，每层混凝土板均设有一组剪力钉，所述剪力钉包括钉头和钉身，同组的所述剪力钉的钉头均埋设于相应层的混凝土板内，每组剪力钉的钉身均连接于所述上翼缘(101)。

【技术特征摘要】
1.一种具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，其特征在于，包括：至少两层层叠设置的混凝土板；至少一钢梁(1)，所述钢梁(1)包括上翼缘(101)，所述上翼缘(101)支撑所述混凝土板底部；同时，所述剪力钉群(4)包括多组剪力钉，每层混凝土板均设有一组剪力钉，所述剪力钉包括钉头和钉身，同组的所述剪力钉的钉头均埋设于相应层的混凝土板内，每组剪力钉的钉身均连接于所述上翼缘(101)。2.如权利要求1所述的具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，其特征在于：同组的剪力钉的结构相同。3.如权利要求1所述的具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，其特征在于：每一组剪力钉的钉头到埋设该钉头的混凝土板底面的距离小于相应混凝土板厚度的2/3。4.如权利要求1所述的具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁，其特征在于：所述钢梁(1)包括腹板(103)，所述上翼缘(101)垂直的组设于所述腹板(103)上，所述剪力钉群(4)沿所述腹板(103)对称布置。5.如权利要求1-4任意一项所述的具有剪力钉群的多层混凝土板组合梁的剪力钉设计方法，其特征在于：S1、确定所述多层混凝土板的层数，计算各层混凝土板之间的剪力，以及多层混凝土板与钢梁之间的剪力；S2、根据多层混凝土板与钢梁之间的剪力，选定各层混凝土板内剪力...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海珠，罗扣，张兴志，张强，高宗余，王为玉，颜兆福，孙立山，黄玲，李少骏，别业山，胡文军，唐斌，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42