组合梁新型连接件抗剪性能试验研究

抗剪连接件主要用于承担混凝土翼板与钢梁上翼缘之间的纵向剪力,是保证钢-混凝土结构构件共同受力、协调变形的关键部件.提出一种新型连接件,即在倒T型截面钢梁腹板上边缘部分开孔,钢梁腹板开孔上边缘焊接连续的蛇形钢筋,并将混凝土浇入其中从而形成连接件传递剪力.通过7组共15个推出试件的极限承载力试验,研究了该推出试件的破坏过程、破坏形态;考察了混凝土强度、钢板开孔、蛇形钢筋、贯通钢筋、配箍率等单因素对该型连接件极限承载力的影响;提出了新型连接件抗剪承载力计算公式;分析了连接件的黏结滑移性能.试验结果表明:在同等条件下,新型连接件极限抗剪承载力比普通开孔板连接件有较大程度的提高,表现出较好的延性.     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括：矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明：GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

波形钢组合桥面板受力性能分析

为研究波形钢组合桥面板的受力性能,首先设计了3组9个试件进行推出试验,分析其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后建立了有限元模型,分析了波形钢组合桥面板在跨中集中荷载下挠度、界面滑移、波形钢板和剪力连接件应力及其分布。研究结果表明：开孔板PBL剪力连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件为混凝土剪切破坏,破坏时有着良好的延性,贯穿钢筋和粘结摩擦力对剪力连接件的承载力和滑移量有着重要的作用,5 m跨径的波形钢组合桥面板极限承载力为630 kN,桥面板在荷载作用下经历弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段、破坏阶段4个阶段,开孔板PBL剪力连接件可以有效地将两种结构组合在一起,波形钢板和剪力连接件屈服区域均集中在跨中,其中波谷区域最明显。     

Twin-PBL剪力键承载力影响因素及破坏形态

为研究波纹钢腹板PC组合箱梁中所使用的Twin-PBL剪力键的抗剪承载能力,明确剪力键与混凝土之间在加载全过程中的变形协调关系,采用静载推出试验方法,完成了4组8个Twin-PBL剪力键试件的试验研究。结果表明,当开孔钢板孔径为30mm时,随着贯穿钢筋直径从14mm增大至16mm,剪力键的抗剪承载能力有显著提高;当贯穿钢筋直径为16mm时,随着开孔孔径从30mm减少至20mm,剪力键的抗剪承载能力明显下降;开孔钢板厚度对剪力键的抗剪承载能力影响不大。各试件的荷载-滑移趋势具有相似性,且表现出良好的延性,剪力键开孔钢板的孔间传力符合加载受力的传递机理。通过国内外学者推荐的承载力公式计算值与此次试验的实测值对比,发现部分推荐公式高估了Twin-PBL剪力键的承载能力。因此,提出了一个新的抗剪承载力计算公式,能够为剪力键的设计安全性提供理论参考。     

基于构造参数的开孔板抗剪连接件连接性能的试验研究

开孔板抗剪连接件是近年来出现的一种新型连接形式。为了研究开孔板抗剪连接件连接性能,制作了不同构造参数的剪力连接件推出试件,通过在单调静力荷载作用下的推出试验,测试了钢梁与混凝土翼板界面的相对滑移量、贯穿钢筋应变、开孔板孔周应力,得到了不同构造参数的开孔板抗剪连接件试件的荷载-相对滑移曲线、荷载-贯穿钢筋应变曲线、荷载-开孔板孔周Mises应力曲线及破坏形态等。结果表明:开孔板中增加穿钢筋及增大贯穿钢筋直径能较大的提高连接件连接性能,增大孔径对提高连接件性能的作用较小。     

不同波高的波折板连接件的抗剪性能试验研究

波折开孔板连接件是一种新型剪力连接件。通过对设计、制作的6个波折板连接件和两个平开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,主要研究波高不同对连接件抗剪性能的影响。得出了两种连接件试件的荷载一滑移曲线、荷载一应力曲线、横向贯穿钢筋的荷载一应变曲线及破坏形态。结果表明：波折板连接件的荷载一滑移曲线大致可分为无滑移阶段、弹性阶段和塑性发展阶段;其受剪承载力和抗剪刚度随着波高的增加而增大;与平板连接件相比,具有承载力更高、抗滑移性能更好、延性较好等优点。     

腹板嵌入式组合梁抗剪连接件拔出试验

为了研究腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件的抗拔性能,考虑各影响因素,设计了6个拔出试件并进行了试验研究,得到了试件破坏特征及拔出力-位移关系曲线。建立了钢板连接件受拔出力作用的力学模型,分析了腹板厚度、横向钢筋直径及横向配筋率对拔出承载力的影响;结合钢板连接件的抗剪承载力,对这种连接件的抗拔性能是否满足腹板嵌入式组合梁的组合作用进行了验证;参照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中对栓钉连接件的要求,提出了腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件的构造要求。结果表明,这种抗剪连接件具有较好的抗拔性能。     

开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁力学性能

目的研究开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁的静力力学性能和疲劳性能,为提高组合梁的疲劳性能提供依据.方法通过有限元软件ABAQUS对4组不同参数的开孔波折板连接件的静力推出试件进行数值模拟,探讨不同参数对波折板连接件抗剪承载力的影响,结合荷载-滑移曲线得出波折板连接件抗剪承载力近似公式.在静力分析的基础上,考虑波折板单位长度抗剪承载力,采用局部应力法并结合Goodman平均应力修正曲线对不同橡胶掺量的弹性混凝土组合梁进行疲劳寿命分析.结果随着橡胶掺量的增加,开孔波折板连接的弹性混凝土与钢组合梁静力承载力下降、滑移增大、疲劳寿命总体提高,其中10%橡胶掺量的组合梁的疲劳寿命约为等强度普通混凝土-钢组合梁疲劳寿命的2.1倍.结论开孔波折板连接的组合梁承载力高、整体连接性能强;混凝土板中掺入一定橡胶能有效地提高组合梁的疲劳寿命.     

组合梁抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力研究

提出一种预埋在叠合板组合梁中预制底板的角钢连接件,该角钢连接件带有焊接的弯起钢筋。该连接件旨在起到代替传统预制底板出筋的作用。基于此,进行了两组叠合板组合梁负弯矩作用下的抗弯试验,其变量为是否带预埋角钢连接件,对两组试件在负弯矩作用的试验结果进行对比分析。同时,由于连接件的预埋位置使其能展现较好的横向抗剪性能,采用横向推出试验模拟对连接件提供的横向抗剪承载力进行研究。结果表明：角钢连接件可以代替出筋,带角钢组合梁抗弯承载力略高于传统组合梁、且滑移更少;单个角钢可以提供 142 kN 的横向抗剪承载力,角钢承载力随其屈服强度和翼缘厚度增加而增加。     

钢-混凝土组合梁开孔钢板连接件受力性能的试验研究

通过一片带有双排开孔钢板连接件的钢一混凝土组合梁的两点对称加载试验,对交界面处混凝土板与钢梁的相对滑移、交界面处应变差、跨中截面的应变发展变化以及横向贯通钢筋的荷载一应变关系等进行了分析,进而研究了开孔钢板连接件的受力和抗滑移性能.结果表明,该连接件受力性能较好,抗滑移性能明显优于栓钉连接件.     

开孔波折板连接件在组合梁中连接性能的试验研究

为了研究开孔波折板这一新型连接件在组合梁中的连接性能,设计对3根具有不同参数新型连接件的组合梁试件进行了单调加载试验,通过对试验结果的对比、分析,研究了栓钉、PBL和开孔波折板三种连接件以及不同参数的波折开孔板连接件对组合梁抗弯性能的影响。研究结果表明,上述三种连接件组合梁的破坏形态有较大差异,PBL和波折开孔板连接件组合梁相比传统栓钉连接件组合梁开裂荷载能提高20％以上,研究还表明波折开孔板连接件的波高由50mm变为70mm后开裂弯矩Mcr和屈服弯矩My分别提高了12％和26％,间距由150mm变为100mm后开裂弯矩尬,和屈服弯矩帆分别提高了7％和27％。     

开孔波折板连接件在组合柱中连接性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,对已有的设置开孔板的型钢混凝土柱进行模拟分析,应用试验数据验证了模型的合理性.在此基础上,为了研究开孔波折板连接件在组合柱中的连接性能,对具有布置开孔波折板连接件的型钢混凝土柱进行有限元模拟,并将模拟结果与布置开孔板连接件的型钢混凝土柱的模拟结果进行对比,分析了型钢与混凝土接触面处的相对滑移及分布规律、两种连接件的受力情况.研究表明：在组合柱柱身上面布置相同高度的连接件,开孔波折板连接件的连接性能明显优于开孔板连接件.     

可循环使用全装配钢混凝土组合梁抗弯性能试验研究

研究了一种可循环使用的全装配钢混凝土组合梁,组合梁由预制混凝土楼板和钢梁通过新型剪力连接件(以下简称"紧固件")组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,通过钢梁和预制楼板交界面的摩擦来传递两者之间的剪力.为研究此新型全装配钢混凝土组合梁在静荷载作用下的受弯性能,进行了6组足尺试件在简支条件下的四点弯曲试验.6组试件...     

钢-UHPC组合结构新型剪力件的抗剪性能

为了解决钢-UHPC组合桥面板因UHPC层较薄导致剪力件高度受限、施工难度大、抗剪强度和刚度不足等问题,提出弧形钢筋、栓钉+弧形钢筋2种新型剪力连接方式. 考虑剪力件直径的影响,设计7组共14个推出试件,通过与栓钉剪力件对比分析,研究剪力件的抗剪性能及承载力. 结果表明：3种剪力件的破坏形态及破坏机理、荷载?滑移曲线变化规律区别明显. 弧形钢筋剪力件的延性和刚度均优于另外2种剪力件,且与直径呈线性关系. 基于线性回归分析,给出考虑栓钉周围楔形块对栓钉剪力件抗剪贡献的承载力计算公式、考虑弧形钢筋和其内部UHPC共同抗剪的承载力计算经验公式,计算结果与试验值较吻合.     

Shear Behavior of Open Steel Tube Connectors in Steel-UHPC Composite Decks

钢-UHPC组合桥面板开口连接件抗剪性能研究

叶琳1,2,蔡文平3,庄扬帆1,杜阳1,赵秋1

（1.福州大学 土木工程学院,福州350108;

2. 阳光学院 土木工程学院,福州350015;

3. 湖南省交通科学研究所有限公司,长沙410000）

中文说明：

钢和超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板可有效减少疲劳裂纹和沥青路面损伤。通过推出试验研究了钢-UHPC组合桥面板新型开口钢环（OST）连接件的抗剪性能。测试参数是桥面板有无配筋。 实验讨论了推出试件的荷载-滑动曲线和抗剪性能。结果表明,与素混凝土试件相比,配筋试件的极限滑移率降低了32％,抗剪刚度提高了10％,但极限抗剪承载力几乎相同。UHPC的使用影响了失效过程,观察到OST连接件在其下半部被剪断,随后是上半部的拔出失效。通过试验验证了有限元模型的正确性,并利用该模型分析了带开口钢环连接件桥面板的变形和失效行为。该模型表明,连接件根部存在应力集中区,开口钢环下半部是承受载荷的主要部位。

关键词：组合桥面板,开口钢管连接件,UHPC,推出试验,抗剪性能,有限元模型

     

钢-混组合结构桥梁2020年度研究进展

钢混组合结构桥梁作为能实现可持续桥梁工程的结构形式之一,有良好的综合技术经济效益和社会效益,日益受桥梁工程界欢迎。钢混组合结构能充分发挥混凝土和钢材各自的材料性能优势,以其整体受力的合理性、经济性、便于施工等突出优点,已广泛应用于结构工程许多领域。为促进桥梁建设向装配化、绿色化及智能化的转型升级,在中小跨度桥梁中推广使用钢混组合结构面临机遇与挑战。从两大类方向对2020年度文章进行搜集、分类、回顾、综述,包括各式常用剪力件研究以及组合梁研究。剪力连接件研究内容涵盖栓钉连接件、PBL连接件、螺栓连接件、连接件的基本力学性能,以及连接件的耐久与退化性能;组合梁研究进展包括理论模型、组合效应与空间行为、组合梁负弯矩区性能、组合梁动力特性、组合梁劣化性能与检测加固、组合梁施工方法等方面的研究。     

集中荷载作用下简支钢—砼组合梁受剪承载力计算

基于钢-混凝土组合梁竖向抗剪试验,探讨了组合梁中钢梁承担的剪力,总结了组合梁受剪的特点,分析了剪跨比、钢梁截面尺寸、混凝土翼板截面尺寸和抗剪连接程度等因素对组合梁受剪承载力的影响。采用叠加法,提出了组合梁受剪承载力计算公式,该公式物理意义明确,简单实用,与试验结     

界面滑移效应下钢-混凝土组合梁总剪力和挠度

推导了钢-混凝土组合梁挠度和界面连接件承受抗滑移总剪力的计算公式。应用本公式计算结果与文[1]按Goodman理论和文[2]按折减刚度法计算组合梁的挠度值很吻合。计算帽形冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的挠度时,由于帽形冷弯薄壁型钢受拉,其凹槽中的混凝土随受拉开裂退出工作,应用本文公式计算此类型钢-混凝土组合梁的挠度,挠度公式中惯性矩只须不计帽形型钢凹槽中受拉开裂的混凝土,这样计算的挠度与[3]文试验帽形冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的实测挠度值很吻合,说明本文计算钢-混凝土组合梁挠度和连接件承受总剪力的公式准确可靠。