[发明专利]销型抗弯纵向连接节点及其施工方法

说明书

销型抗弯纵向连接节点及其施工方法，涉及一种应用于近海结构的纵向连接节点，属于结构工程技术领域。该连接节点用于连接基础桩和上部塔结构，所述的连接节点包括连接芯、连接臂、连接槽、浆料、连接销与承压板；将连接销插入连接芯与连接臂围成的连接槽，并向槽内灌浆，待浆料固结形成销型连接节点。在海上风机支撑体系的基础桩‑上部结构连接段采用该销型抗弯纵向连接节点，能增加连接段钢‑浆料‑钢界面传力面积，有效降低界面法向拉应力与切向剪应力，控制界面端部分离裂缝与滑移裂缝的形成与发展，提高连接段的疲劳性能，改善连接段的长期性能和耐久性。本发明的连接节点取材方便、构造明确、施工方便、受力合理，具有良好的技术经济效益。

技术领域

本发明涉及一种应用于近海结构的销型抗弯纵向连接节点，特别涉及一种海上风机基础桩-上部塔结构连接段的销型抗弯纵向连接节点，属于结构工程技术领域。

背景技术

如图1所示为海上风机，其中采用的支撑体系由基础桩-上部塔结构组成，两者通过连接段的连接节点相连，传统常用的连接节点为直筒灌浆连接节点5，如图9所示。直筒灌浆连接节点5主要由桩1、塔2、承压板11与浆料12组成。直筒灌浆连接节点5的主要作用是抗弯，抗弯能力的主要贡献来源包括：1.界面接触压力力偶：浆料与钢壁截面间存在法向接触压力p，一对等大反向的接触压力p组成一个界面接触压力力偶，从而抵抗弯矩作用；2.界面切向剪力力偶：浆料与钢壁界面在接触压力作用下存在摩擦力，同时界面间存在粘结力，因此在弯矩作用下可形成界面切向剪力f，两对等大反向的切向剪力f组成两个界面切向剪力力偶，从而抵抗弯矩作用。

对于弯矩作用下相互挤压的钢-浆料界面，界面间传递法向接触压力p的同时形成切向摩擦力f，大幅提高了界面切向剪力f及界面切向剪力力偶，提高了连接节点抗弯刚度和承载力。

然而，对于弯矩作用下相互分离的钢-浆料界面，界面间不仅由于没有法向接触压力p而无法形成切向摩擦力f，而且存在法向分离拉力t，破坏界面粘结，大幅降低界面切向剪力f，并且由于界面受拉，导致其更容易开裂，在界面端部首先产生裂缝后，随着弯矩的增大裂缝会不断发展，并且在疲劳作用下，裂缝会进一步发展，导致轴向承载力不断降低，且降低程度不可预知，对海上风机竖向支撑体系而言存在较高风险。此外，在海上风机直筒灌浆连接节点中，为了限制界面裂缝的发展，需要在钢壁上设置剪力键，提高界面抗剪能力，但目前对剪力键的作用没有准确的分析手段和设计方法，并且在疲劳作用下，端部界面仍易开裂，且疲劳裂缝不断发展，疲劳开裂后支撑体系轴向承载力的降低更加难以预知，仍存在较高风险。综上所述，在海上风机竖向支撑体系的连接段，采用直筒灌浆连接节点存在疲劳作用下界面端部易开裂且裂缝不断发展的问题，设置剪力键虽然能改善上述问题，但会导致疲劳开裂后支撑体系轴向承载力的降低更加难以预知，带来较高的风险。因此，海上风机竖向支撑体系目前尚缺少一种适用于连接段的且能够较好的改善疲劳开裂问题的抗弯纵向连接节点，从而制约了海上风电场的建设和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种销型抗弯纵向连接节点，解决现有技术中存在的，在海上风机竖向支撑体系采用直筒灌浆连接节点易在疲劳作用下形成界面端部裂缝，且裂缝的发展对支撑体系竖向承重带来较高风险的技术问题。如图2～6所示为销型抗弯纵向连接节点的详细构造，图7所示为其安装施工步骤示意图，图8所示为其在弯矩作用下的受力示意图。在弯矩作用下，本发明的销型抗弯纵向连接节点通过增加钢-浆料挤压界面的面积，同时在钢-浆料分离界面的销臂18另一侧形成钢-浆料挤压界面并提供法向压力p，能有效减小钢-浆料分离界面的界面拉力t，滞缓界面端部裂缝的形成，控制疲劳裂缝的发展，并提高界面切向抗剪承载能力，从而提高截面抗弯刚度和承载力，改善节点疲劳问题，提高连接节点长期性能和耐久性。

本发明的技术方案如下：