一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种剪力钉‑混凝土界面缓冲装置，包括设置在X‑Y平面内的多根平行设置的圆形加固筋；每根所述圆形加固筋的外圆周面均与多根沿Z方向平行设置的纵筋固定连接；最内侧的圆形加固筋内径与剪力钉主体外径匹配。本实用新型专利技术可以有效抑制连接界面压碎和剪切破坏，提高结构可靠性，从而科学地预防和减少因连接界面破坏而引起的组合结构结构破坏的发生，提高钢混组合结构的可靠性。

A buffer device for shear pin concrete interface

【技术实现步骤摘要】
一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置
本技术涉及组合梁结构施工领域，特别是一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置。
技术介绍
随着混凝土强度的提高，与之相关的脆性问题就越来越突出。超高性能混凝土堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的超高性能混凝土力学性能接近刚结构，同时超高性能混凝土具有优良的耐磨、抗爆性能。因此，超高性能混凝土特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构(军事工程、银行金库等)和薄壁结构，以及用在高磨蚀、高腐蚀环境。目前，超高性能混凝土已经在一些实际工程中应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳，等等。可是超高强混凝土的应用才刚刚起步。究其原因，超高强混凝土的脆性大、延性差，极大的限制了其在工程中的应用。同时，组合结构，比如组合结构桥梁是今后桥梁发展的重要方向。目前，国内外针对超高性能混凝土抗拉强度低及脆性大、延性差易产生压力集中现象而发生局部失稳现象的问题的处理方法大多为改善混凝土骨料种类和级配，水胶比砂率，胶凝材料成分等方法单方面提高混凝土材料性能，或者通过改变连接件剪力钉的材料类型、结构尺寸、进行结构拓扑优化设计等优化连接件力学性能以及加入。但是现有方法仍然存在由于UHPC强度高，必须配置刚性连接件来承受拉应力（柔性连接件刚度、强度不够），而UHPC本身脆性大，刚性连接件使得压力集中现象更加明显，更易产生界面压碎或剪切破坏，造成UHPC应用困难等问题。剪力钉-混凝土连接界面破坏分为剪力钉剪断、滑移，混凝土压碎、剪切破坏。前者较少，而后者为通常破坏形式，故剪力钉-混凝土界面缓冲装置研究有着重要的实际工程意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置，预防或减缓剪力钉-混凝土界面引发较高的应力集中从而发生压碎或剪切破坏，从而有效抑制主要的超高性能混凝土压碎或剪切破坏，提高结构稳定性。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置，包括设置在X-Y平面内的多根平行设置的圆形加固筋；每根所述圆形加固筋的外圆周面均与多根沿Z方向平行设置的纵筋固定连接；最内侧的圆形加固筋内径与剪力钉主体外径匹配。所述多根圆形加固筋的圆心相同，圆形加固筋圆心相同，使其在承受半径方向压力时产生均匀分布的应力。相邻的圆形加固筋之间通过加固横筋连接。相邻的圆形加固筋之间通过加固横筋连接使得连接面能够承受更大的压力而不产生压碎破坏。相邻两个圆环内的加固横筋的连线延长线经过所述圆心。所述X-Y平面内设置有N层沿Z方向设置的圆形加固筋；所述N层圆形加固筋将所述纵筋划分为N-1段；其中，N≥2。使得结构三种筋分布合理，能够最大程度发挥作用。每一段所述纵筋的长度相等。得结构对称。每根圆形加固筋均与L根纵筋固定连接；所有的纵筋均与对应位置的加固横筋固定连接；与同一直线上的加固横筋连接的所有纵筋均在同一平面内且相互平行。形成空间结构，纵筋承受剪应力使得结构不产生滑移破坏和剪切破坏。与同一根圆形加固筋连接的所述L根纵筋之间的间隔相等。使得结构对称。与所述同一根圆形加固筋连接的L根纵筋之间的距离为该圆形加固筋半径的0.39倍。纵筋之间的合理间距使得结构在能够浇筑混凝土的条件下，又能起到承受最大偏心力的影响。所述圆形加固筋数量为3根，且相邻两根圆形加固筋之间的间隔相等。使得结构对称。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果为：本技术通过三种筋的组合排布形成网状结构，使得结构能够承受比传统剪力连接件更大的剪应力；通过缓冲装置与混凝土形成的整体，使得连接界面混凝土与剪力连接件弹性模量差值减少，减少了连接界面发生压碎与剪切破坏的几率，同时不改变连接件强度与刚度要求，提高了结构可靠度。附图说明图1为本技术一实施例的主视图。图2为本技术一实施例的俯视图。图3为本技术一实施例的左视图。具体实施方式如图1-图3所示，本技术外部缓冲装置2为一圆柱体网格结构，所述圆柱体网格结构内沿Z方向有加固纵筋3，X-Y平面内设置圆形加固筋4和沿X-Y圆柱面半径射线方向加固横筋5。Z方向的每一层所述加固纵筋，和X-Y平面圆形加固筋，围成底面直径不同的同心圆柱体网格结构，形成缓冲装置主体。沿Z方向的加固纵筋按周期规律排列M层，将结构分为M-1个周期，且M>2。X-Y平面内N层圆形加固筋，和圆形加固筋沿半径射线方向加固横筋，将圆柱体网格结构分隔为长度相等的N-1周期,且N>3。X-Y平面内圆形加固筋和加固横筋连接，由此形成网状结构。X-Y平面内每一层圆形加固横筋相互平行、沿周期规律分布，沿直径方向加固横筋每一层相互平行、沿周期规律分布。在Z方向，同一周期相邻两根纵筋距离依次减少，分别为对应周期圆形加固筋半径的0.39倍，形成外宽内窄的结构，便于实际施工中将混凝土浇筑进缓冲装置，不同周期沿半径射线方向两根纵筋距离为外部缓冲装置厚度一半。在X-Y平面内，圆形加固筋和沿圆形加固筋半径射线方向设置加固横筋围成32份小曲面，曲面面积按半径射线指向圆心方向逐渐减少，且每一个曲面最低面积不少于7.3mm2。剪力钉底面圆公称直径为10、13、16、19、22、25mm，对应外部缓冲装置每一层厚度依次为：10、13、16、19、22、25mm、对应结构总长度依次为40～180、40～200、50～250、60～300、80～300、80～300mm。当半径<16时，M=2,当半径<16时，M=2，当半径>16时，M=3或M=4。当剪力钉长度<100时，N=3，100<剪力钉长度<200，3<N<6，剪力钉长度>200mm时，N=6。本技术中，外部缓冲装置2设在圆柱体状剪力钉主体1外。本实施例中M=3，N=6。沿Z方向1个周期共有16条纵筋，3个周期共有48条纵筋，将结构分为16等份。在X-Y平面内一个周期有3个半径逐渐减少的圆形筋和16根沿等分点分布的加固横筋，5个周期一共有15根圆形筋和80根加固横筋。圆形筋和加固横筋连接形成网状结构。将混凝土浇筑进缓冲装置形成钢筋混凝土缓冲层，通过缓冲介质，能够在X-Y平面方向（二维）有效减缓界面应力集中问题，有效抑制连接界面压碎和剪切破坏，提高结构可靠性，从而科学地预防和减少因连接界面破坏而引起的组合结构结构破坏的发生，提高钢混组合结构的可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置，其特征在于，包括设置在X-Y平面内的多根平行设置的圆形加固筋（4）；每根所述圆形加固筋（4）的外圆周面均与多根沿Z方向平行设置的纵筋（3）固定连接；最内侧的圆形加固筋（4）内径与剪力钉主体（1）外径匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种剪力钉-混凝土界面缓冲装置，其特征在于，包括设置在X-Y平面内的多根平行设置的圆形加固筋（4）；每根所述圆形加固筋（4）的外圆周面均与多根沿Z方向平行设置的纵筋（3）固定连接；最内侧的圆形加固筋（4）内径与剪力钉主体（1）外径匹配。


2.根据权利要求1所述的剪力钉-混凝土界面缓冲装置，其特征在于，多根所述圆形加固筋（4）的圆心相同。


3.根据权利要求2所述的剪力钉-混凝土界面缓冲装置，其特征在于，相邻的圆形加固筋（4）之间通过加固横筋（5）连接。


4.根据权利要求3所述的剪力钉-混凝土界面缓冲装置，其特征在于，相邻两个圆环内的加固横筋（5）的连线延长线经过所述圆心。


5.根据权利要求1所述的剪力钉-混凝土界面缓冲装置，其特征在于，所述X-Y平面内设置有N层沿Z方向设置的圆形加固筋（4）；所述N层圆形加固筋（4）将所述纵筋（3）划分为N-1段；其中，N≥2。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志军，廖凯，张艳，秦梦，张伟，曹雄，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43