CN104314179A - 一种gfrp混凝土组合构件用抗剪栓钉及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉及其施工方法，包括GFRP构件，后浇层混凝土，GFRP构件上开有孔洞，所述的孔洞中穿插有抗剪栓钉。GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉的施工方法包括如下步骤：在GFRP构件上相应位置处开孔洞；在抗剪栓钉的钉尾、挡板和尾杆上涂胶或浸胶；将抗剪栓钉的钉尾对准孔洞，将其***孔洞中；抓住抗剪栓钉的柄部或头部，将抗剪栓钉旋转90°；待胶固化后浇筑后浇层混凝土。抗剪栓钉可恰到好处地穿插到孔洞中，施工十分简便，且与孔洞之间不会留有空隙，可防止后浇层混凝土浇筑时出现漏浆现象。抗剪栓钉可有效提高下部GFRP构件与后浇层混凝土的界面粘结力，增大结构或构件的整体性能及界面抗剪性能，可用于GFRP混凝土组合梁、板及其它复杂节点的施工。
Description
技术领域：
本发明涉及建筑桥梁工程技术领域，特别是涉及一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉。
背景技术：
GFRP混凝土组合构件主要由下部的GFRP构件与上部面层混凝土组成：上部混凝土主要承受压力，下部GFRP构件主要承受拉力，这种构件充分利用了GFRP抗拉强度高、耐久性能好以及混凝土抗压性能优良的优点，且下部GFRP构件在施工阶段可以充当永久性模板，不设或少设支撑，施工简便。近年来，GFRP混凝土组合构件在土木工程领域中得到了广泛的应用。但GFRP构件与上部面层混凝土界面较差的粘结性能制约了这种结构的广泛推广应用。由此，开发一种施工简便，可有效提高下部GFRP构件与后浇层混凝土的界面粘结力，增大结构或构件的整体性能及界面抗剪性能，且经济性能优越的GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉及其施工方法具有重要的工程应用价值。
发明内容：
本发明公开了一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉及其施工方法，目的在于开发出一种提高现场施工的简便性和灵活性，结构力学性能优越，能有效改善GFRP构件与后浇层混凝土叠合界面性能的新型GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉。
本发明是这样来实现的，该GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉包括：GFRP构件，后浇层混凝土，GFRP构件上开有孔洞，所述的孔洞穿插有抗剪栓钉。GFRP构件可使用配套的开孔工具在施工现场开设孔洞或在GFRP构件厂中预留孔洞，抗剪栓钉可恰到好处地穿插到孔洞中，使得抗剪栓钉与孔洞之间没有缝隙，可防止后浇层混凝土浇筑时出现漏浆现象，易于抗剪栓钉固定牢靠。抗剪栓钉可由GFRP材料制作，使其具有较高的强度和较好的粘结性能。抗剪栓钉可提高GFRP构件与后浇层混凝土的粘结力，有效改善叠合界面性能，最主要的是抗剪栓钉可提高现场施工的简便性和灵活性，提高施工速率，缩短工期。
本发明的特征还在于所述的抗剪栓钉由头部与根部两部分组成，头部埋入后浇层混凝土中，根部嵌固于GFRP构件中；这样，抗剪栓钉在GFRP构件与后浇层混凝土之间起到了很好的连接作用。
本发明的特征还在于所述的头部由钉帽和钉杆两部分组成；所述的根部由钉尾、挡板、柄部和尾杆四部分组成。钉杆用于直接抗剪，增设钉帽可增大抗剪栓钉与后浇层混凝土的接触面积，增强界面粘结力。根部嵌固于GFRP构件中，钉尾和尾杆穿插在孔洞中，挡板、柄部及头部埋入后浇层混凝土中。
本发明的特征还在于所述的钉尾与孔洞截面形状相似，但略小于孔洞截面。钉尾与孔洞截面形状相似，使钉尾可穿插在孔洞中，钉尾比孔洞截面略小可保证钉尾恰到好处的穿插在孔洞中，利于抗剪栓钉的固定。
本发明的特征还在于所述的挡板能够将孔洞完全遮挡。当挡板为圆形时，圆形半径大于孔洞最大长度，当挡板为椭圆时，挡板的短轴长度b稍大于孔洞最大长度，这样销钉旋转90度之后能保证挡板将孔洞完全盖住，浇筑后浇层混凝土时不会漏浆。
本发明的特征还在于所述的尾杆截面为圆形，尾杆截面为圆形，便于旋转。
为制作上述GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，本发明的施工方法为：①在GFRP构件上相应位置处开孔洞；②在抗剪栓钉的钉尾、挡板和尾杆上涂胶或浸胶；③将抗剪栓钉的钉尾对准孔洞，将其***孔洞中；④抓住抗剪栓钉的柄部或头部将抗剪栓钉旋转90°；⑤待胶固化后浇筑后浇层混凝土。
以下结合附图对本发明进行详细描述。
附图说明：
以下附图中，1为GFRP构件，2为孔洞，3为抗剪栓钉，4为后浇层混凝土，5为头部，6为根部，5.1为钉帽，5.2为钉杆，6.1为钉尾，6.2为挡板，6.3为柄部，6.4为尾杆。
图1为工字型GFRP构件与混凝土组合构件用抗剪栓钉横剖面结构示意图；
图2为箱型GFRP构件与混凝土组合构件用抗剪栓钉横剖面结构示意图；
图3为抗剪栓钉截面示意图；
图4为钉帽为圆形时抗剪栓钉示意图；
图5为钉帽为矩形时抗剪栓钉示意图；
图6为抗剪栓钉各断面剖切部位示意图；
图7～13为各剖切部位断面示意图；
图14为钉尾***孔洞时示意图；
图15为钉尾旋转90°后与孔洞相对位置示意图；
图16为抗剪栓钉与孔洞尺寸标注示意图；
图17为抗剪栓钉穿***孔洞过程示意图；
图18为工字形GFRP构件与混凝土组合构件用抗剪栓钉立面结构示意图；
图19为箱形GFRP构件与混凝土组合构件用抗剪栓钉立面结构示意图。
具体实施方式：
本发明如附图1～19所示。
一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉及其施工方法，包括GFRP构件1、后浇层混凝土4，GFRP构件1上开有孔洞2，所述的孔洞2穿插有抗剪栓钉3。GFRP构件1可使用配套的开孔工具开设孔洞2或在GFRP构件厂中预留孔洞2。抗剪栓钉3与孔洞2截面形状相适应，可穿插到孔洞2中，且抗剪栓钉3的尾杆6.4高度刚好与孔洞2高度相同，使抗剪栓钉3刚好能穿过孔洞2，使得抗剪栓钉3与孔洞2之间不会留有空隙，然后将抗剪栓钉3旋转90°，这样就使抗剪栓钉3固定牢靠。这样设计可使抗剪栓钉3恰到好处地穿插到孔洞2中，且不会松动。抗剪栓钉3可由GFRP材料制作，使其具有较高的强度和较好的粘结性能，提高GFRP构件1与后浇层混凝土4的粘结力，有效改善叠合界面性能，最主要的是抗剪栓钉3可提高现场施工的简便性和灵活性，提高施工速率，缩短工期。如图1～2所示，抗剪栓钉3在GFRP构件1与后浇层混凝土4之间起到了很好的连接作用，使得该新型GFRP混凝土组合构件力学性能优越，施工简便灵活。
抗剪栓钉3由头部5与根部6两部分组成，头部5全部埋入后浇层混凝土4中，根部6部分嵌固于GFRP构件1中。如图1～3所示。这样，通过抗剪栓钉3增大了GFRP构件1与后浇层混凝土4的粘结力，有效改善了叠合界面的抗剪性能。
头部5由钉帽5.1和钉杆5.2两部分组成；根部6由钉尾6.1、挡板6.2、柄部6.3和尾杆6.4四部分组成。如图4～13所示。图4～5分别为钉帽5.1为圆形和矩形时抗剪栓钉3结构示意图，图6为抗剪栓钉3各断面剖切部位示意图，图7～13为各剖切部位断面示意图,其中图12～13为钉帽5.1的两种截面形式。钉帽5.1和钉杆5.2埋入后浇层混凝土4中，有效增大了抗剪栓钉3与后浇层混凝土4的接触面积，增强叠合力。根部6嵌固于GFRP构件中，钉尾6.1和尾杆6.4穿插在孔洞2中，挡板6.2和柄部6.3使头部5埋入后浇层混凝土4中。这样，抗剪栓钉3将GFRP构件1和后浇层混凝土4有效的连接起来，改善了该GFRP混凝土组合构件的界面性能。
钉尾6.1与孔洞2截面形状相似，但略小于孔洞2截面。如图14所示，钉尾6.1与孔洞2截面形状相似，使钉尾6.1可穿插在孔洞2中，钉尾6.1比孔洞2截面略小，可保证钉尾6.1刚好能穿插在孔洞2中，且抗剪栓钉3的尾杆6.4与孔洞2之间几乎不会留有空隙，方便了抗剪栓钉3的固定。图15为钉尾6.1旋转90度之后的示意图，且抗剪栓钉3的钉尾6.1、挡板6.2和尾杆6.4上均涂胶或浸胶，自此，抗剪栓钉3被固定牢靠。
挡板6.2能够将孔洞2完全遮挡。当挡板6.2为圆形时，圆形半径大于孔洞2的最大长度；当挡板6.2为椭圆时，图16为抗剪栓钉与孔洞尺寸标注示意图，图中a为孔洞2的最大长度，b为挡板6.2的短轴长度，c为挡板6.2的长轴长度，d为钉尾6.1的最大长度，e为钉尾6.1的最大厚度。为使挡板6.2能将孔洞2完全遮挡，须保证c>a，且b>a。这样抗剪销钉3旋转前后都能使挡板6.2将孔洞2完全盖住，从而保证浇筑后浇层混凝土4时不会漏浆。图17为为抗剪栓钉3穿***孔洞2过程示意图。
尾杆6.4截面为圆形。尾杆6.4截面为圆形，可方便抗剪栓钉3的旋转固定。如图9所示。
为制作上述GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，本发明的施工方法为：①在GFRP构件1上相应位置处开孔洞2；②在抗剪栓钉3的钉尾6.1、挡板6.2和尾杆6.4上涂胶或浸胶；③将抗剪栓钉3的钉尾6.1对准孔洞2，将其***孔洞2中；④抓住抗剪栓钉3的柄部6.3或头部5将抗剪栓钉3旋转90°；⑤待胶固化后浇筑后浇层混凝土4。如图18～19所示。
GFRP构件1可采用配套的开孔工具开孔洞2或在预制厂预留孔洞2，在抗剪栓钉3的钉尾6.1、挡板6.2和尾杆6.4上涂胶或浸胶，尾杆6.4要完全***孔洞2中，而钉尾6.1和挡板6.2的表面会与孔洞2有直接接触，在上面涂胶或浸胶可使钉尾6.1、挡板6.2和尾杆6.4与孔洞2牢固粘结。然后将钉尾6.1对准孔洞2，将其***孔洞2中，并抓住抗剪栓钉3的柄部6.3或头部5将抗剪栓钉3旋转90°，待胶固化后即可浇筑后浇层混凝土4。尾杆6.4与孔洞2高度相同，且挡板6.2无论如何旋转都能将孔洞2完全盖住。该施工方法，既保证了抗剪栓钉3刚好能插进孔洞2中，又保证了抗剪栓钉3插进孔洞2旋转90°后抗剪栓钉3能固定牢靠且浇筑后浇层混凝土时不漏浆。可见，该抗剪栓钉可有效提高下部GFRP构件与后浇层混凝土的界面粘结力，增大结构或构件的整体性能及界面抗剪性能，可用于GFRP混凝土组合梁、板及其它复杂节点的施工。
Claims (7)
1.一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，包括GFRP构件(1)、后浇层混凝土(4)，GFRP构件(1)上开有孔洞(2)，其特征在于：所述的孔洞(2)穿插有抗剪栓钉(3)。
2.根据权利要求1所述的一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，其特征在于：所述的抗剪栓钉(3)由头部(5)与根部(6)两部分组成，头部(5)埋入后浇层混凝土(4)中，根部(6)嵌固于GFRP构件(1)中。
3.根据权利要求2所述的一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，其特征在于：所述的头部(5)由钉帽(5.1)和钉杆(5.2)两部分组成；所述的根部(6)由钉尾(6.1)、挡板(6.2)、柄部(6.3)和尾杆(6.4)四部分组成。
4.根据权利要求3所述的一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，其特征在于：所述的钉尾(6.1)与孔洞(2)截面形状相似，但略小于孔洞(2)截面。
5.根据权利要求3所述的一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，其特征在于：所述的挡板(6.2)能够将孔洞(2)完全遮挡。
6.根据权利要求3所述一种GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉，其特征在于：所述的尾杆(6.4)截面为圆形。
7.一种权利要求1所述的GFRP混凝土组合构件用抗剪栓钉的施工方法，包括如下步骤：①在GFRP构件(1)上相应位置处开孔洞(2)；②在抗剪栓钉(3)的钉尾(6.1)、挡板(6.2)和尾杆(6.4)上涂胶或浸胶；③将抗剪栓钉(3)的钉尾(6.1)对准孔洞(2)，将其***孔洞(2)中；④抓住抗剪栓钉(3)的柄部(6.3)或头部(5)，将抗剪栓钉(3)旋转90°；⑤待胶固化后浇筑后浇层混凝土(4)。
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