钢-混凝土组合梁栓钉剪力连接件抗剪承载力研究

为了探究钢-混凝土组合梁栓钉剪力连接件构造参数对其抗剪承载力的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了数值分析模型,获得了荷载-滑移曲线,并与经验公式计算比较,二者吻合较好;通过改变结构的混凝土强度等级、栓钉直径、栓钉屈服强度和栓钉长度等构造参数,分析了栓钉抗剪承载力的变化规律。结果表明:栓钉剪力连接件的抗剪承载力随着混凝土强度等级、栓钉直径、栓钉屈服强度的增大而提高。     

栓钉剪力连接件滑移性能试验研究及受剪承载力计算

根据3组栓钉剪力连接件推出试验,研究栓钉直径和栓钉屈服强度对试件受剪承载力的影响。应用ABAQUS有限元分析软件对栓钉剪力连接件进行精细三维实体有限元分析,栓钉、钢梁和混凝土均采用C3D8R单元,计算结果与试验结果符合较好。基于有限元法进行参数分析,研究栓钉直径、数量、长径比、屈服强度、混凝土强度和横向配筋率等对栓钉剪力连接件荷载-滑移性能的影响,有限元计算结果表明,栓钉受剪承载力随着栓钉直径、屈服强度和混凝土强度的增大而提高。提出了考虑栓钉直径、屈服强度和混凝土强度影响的单个栓钉受剪承载力计算式和荷载-滑移关系计算方法,计算结果与文中试验结果和收集到的81组栓钉剪力连接件有效试验结果进行对比,吻合较好。建议的受剪承载力计算式与现行规范建议公式进行比较,建议的计算式具有较高的精度。荷载-滑移曲线实用计算方法与Ollgaard提出的计算方法比较表明建议计算方法具有较广泛的适用性。     

竹-混凝土剪力连接件荷载-滑移性能比较研究

为研究竹-混凝土剪力连接件力学行为,对3组6个竹-混凝土剪力连接件进行了静载试验,连接件的类型分别为栓钉型、凹槽型和凹槽-栓钉型。研究结果表明:栓钉型剪力连接件的破坏模式属于延性破坏,而凹槽型和凹槽-栓钉型剪力连接件破坏模式属于脆性破坏,栓钉型剪力连接件的荷载-滑移曲线存在完全塑性阶段,极限位移大,延性系数大,承载力低;凹槽-栓钉型和凹槽-栓钉型剪力连接件初期基本无滑移,承载力高,延性系数小,滑移变形能力差。     

钢-混凝土组合梁栓钉连接件的性能研究综述

以国内外相关理论、试验研究及设计资料的收集为基础,探讨栓钉剪力连接件的破坏机理,受力特性和影响栓钉承载力主要因素,对栓钉剪力连接件在高强混凝土组合梁中的性能进行了分析.最后,对钢混凝土组合梁中栓钉剪力连接件的设计提出了建议.     

Experimental study on mechanical behavior of shear studs in assembled monolithic steel-concrete composite beam

为研究装配整体式钢-混凝土组合梁中栓钉抗剪连接件的受力性能,设计了10个栓钉抗剪连接件,对其进行推出试验,得到了现浇混凝土板和预制混凝土板中栓钉抗剪连接件在单调和重复荷载作用下的界面剪力-滑移曲线以及破坏形态。结果表明：预制混凝土板中栓钉受剪承载力比现浇混凝土中栓钉受剪承载力略低,均为栓杆剪断和栓钉根部焊缝破坏;重复荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移明显大于单调荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移;重复荷载作用下的峰值界面剪力与单调荷载下的峰值界面剪力相当,其界面剪力-滑移曲线基本一致。     

装配整体式钢-混凝土组合梁栓钉抗剪连接件受力性能试验研究

为研究装配整体式钢-混凝土组合梁中栓钉抗剪连接件的受力性能,设计了10个栓钉抗剪连接件,对其进行推出试验,得到了现浇混凝土板和预制混凝土板中栓钉抗剪连接件在单调和重复荷载作用下的界面剪力-滑移曲线以及破坏形态。结果表明:预制混凝土板中栓钉受剪承载力比现浇混凝土中栓钉受剪承载力略低,均为栓杆剪断和栓钉根部焊缝破坏;重复荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移明显大于单调荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移;重复荷载作用下的峰值界面剪力与单调荷载下的峰值界面剪力相当,其界面剪力-滑移曲线基本一致。     

钢－混凝土组合梁中剪力连接件实际承载力的研究

设计实践表明，我国现行（钢结构设计规范）［５］关于栓钉和槽钢剪力连接件的抗剪承载力计算公式过于保守，导致设计计算所需要的连接件数量偏多、间距偏小。本文通过４０余根钢－混凝土组合梁试件的试验研究，定量分析了栓钉和槽钢剪力连接件在组合梁中的实际抗剪承载力，得到了现行公式偏于保守的程度，并在此基础上提出放宽对栓钉连接件承载力公式限制条件的建议。     

钢-混凝土组合结构新型双钉头型栓钉剪力连接件抗剪承载力研究

以钢-混凝土组合梁中普遍采用的栓钉剪力连接件为研究对象,针对普通单钉头栓钉连接件存在根部相对薄弱、抗剪能力较差、连接容易过早失效的缺点,提出了一种新型双钉头型栓钉剪力连接件形式,并进行了推出试验有限元模拟分析,在此基础上讨论了影响新型栓钉连接件抗剪承载力的主要因素,最后结合有关规范公式提出了设计建议。研究表明:新型双钉头型栓钉提高了连接件的抗剪极限承载力(与传统栓钉相比,承载力可提高约10%),减小了钢梁与混凝土板的相对滑移,提高了二者的共同工作能力。下钉头直径是影响新型栓钉连接件抗剪性能的主要因素,工程应用时可取栓钉下钉头直径为其杆身直径的1.2~1.3倍,此时连接件极限承载力较高,抗剪工作性能亦较好。当按照我国现行钢结构规范设计采用新型栓钉连接件的钢-混凝土组合梁时,可对单个栓钉连接件的抗剪承载力计算值乘以1.3增大系数。与采用传统栓钉的组合梁相比,采用新型栓钉的钢-混凝土组合梁初期刚度与前者基本相同,但后期会有约12%~20%的明显提高。由于新型栓钉的滑移较小,使混凝土板和钢梁共同工作效果提高。     

钢-混凝土组合结构界面受力行为初探

钢-混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、防腐、耐火及防火性能好等诸多优点得到广泛应用。文章对钢-混凝土组合结构采用栓钉剪力连接件和开孔钢板PBL剪力连接件展开试验研究,对混凝土滑移量和应变进行监测分析。试验结果表明:采用栓钉剪力连接件的钢-混凝土组合结构极限承载力明显低于开孔钢板PBL剪力连接件下的钢-混凝土组合结构,前者破坏形态呈脆性破坏,后者延性效果优于前者,且界面受力行为体现在混凝土板裂缝形态上,充分发挥了界面粘结应力强度以及混凝土的抗压性能。     

浅谈钢--混凝土组合梁的剪力连接件

简要介绍了钢一混凝土组合梁中常见剪力连接件的形式。重点讲述目前最常用的栓钉连接件的破坏机理及其承载力计算方法，并介绍了近年来新型剪力连接件的发展。     

栓钉剪力连接件的承载能力研究综述

简要介绍剪力连接件的国内外研究现状,列出剪力连接件的各种不同形式,并简单介绍试验研究情况,分析破坏机理和影响承载力的不同因素。主要比较各国规范采用的栓钉承载力和疲劳承载力计算拟合公式,并介绍防止连接件破坏的构造要求。     

集簇式栓钉抗剪承载力折减系数计算方法

为给装配式钢-混组合结构梁桥集簇式栓钉抗剪连接件的设计提供参考,深入研究了集簇式栓钉抗剪连接件的受力特性。采用ABAQUS有限元软件建立推出试验有限元模型,对群钉效应及其主要影响因素进行了有限元参数化分析,并给出综合考虑混凝土强度、栓钉排数、栓钉纵向间距影响的集簇式栓钉连接件抗剪承载力折减系数计算公式。结果表明:受到群钉效应的影响,集簇式栓钉连接件的单钉平均抗剪承载力有较大程度的折减并且钉群受力呈现明显的不均匀性; 随着混凝土强度的提高,φ22×200栓钉连接件抗剪承载力、抗剪刚度逐渐增大; 当栓钉排数从3排增加至7排时,群钉的单钉平均抗剪承载力以及栓钉抗剪承载力折减系数逐渐降低,同时钉群受力的不均匀程度大幅提升; 当栓钉纵向间距由4d(d为栓钉直径)增加至8d时,群钉的单钉平均抗剪承载力以及栓钉抗剪承载力折减系数呈现增大趋势; 提出的集簇式栓钉连接件抗剪承载力折减系数计算公式计算值与有限元值吻合良好,可以为装配式钢-混组合结构梁桥集簇式栓钉抗剪连接件的设计提供理论依据。     

栓钉连接件极限承载力及剪切刚度的试验

对焊接圆柱头栓钉连接件,考虑栓钉直径、混凝土强度及钢纤维配置三个因素,进行三因素三水平正交推出试验。试验数据的极差和方差分析表明,在混凝土中配置钢纤维不影响栓钉的抗剪承载力和剪切滑移刚度,但栓钉的剪切刚度随混凝土强度的提高而增大,剪切刚度与滑移量呈双曲函数关系;并给出栓钉极限承载力及剪切刚度的计算公式。重复加载试验表明,即使在剪力很小时,对栓钉卸载其滑移变形仍不能恢复。     

钢-RPC组合梁栓钉连接件抗剪承载力试验研究

钢-活性粉末混凝土(RPC)组合梁是一种新型组合结构,界面栓钉连接件的抗剪承载力是组合梁结合部强度最重要的指标。采用推出试验,研究了混凝土强度、栓钉直径、栓钉长度对栓钉连接件抗剪承载力的影响规律。结果表明,对于相同的栓钉尺寸,钢-RPC(C150)栓钉抗剪承载力明显高于钢-普通混凝土(C50),二者比值约为1.3。前者发生栓钉的剪切破坏,后者发生的是混凝土的压碎破坏形式。钢-RPC栓钉抗剪承载力与栓钉直径平方成正比,但与栓钉长度变化关系不大。基于试验结果,本文提出了考虑混凝土强度影响的钢-RPC栓钉抗剪承载力的计算公式,为钢-RPC组合梁设计提供依据。     

低温下栓钉连接件抗剪承载力的数值模拟研究

为研究低温下栓钉连接件的抗剪承载力,通过有限元软件ABAQUS建立低温推出试验模型,并进行低温推出试验验证有限元模型的准确性。通过56个模型参数化分析,得出研究结论:栓钉连接件的抗剪承载力随温度降低而提高,在-20,-40,-60℃时相较于常温下分别提高12. 1%、18. 6%和24. 2%;低温环境下,混凝土强度是栓钉连接件抗剪承载力的主要影响因素,而栓钉自身强度对连接件整体抗剪承载力的影响较小。在严寒地区组合结构的设计中,建议在已有的承载力设计公式基础上,引入混凝土低温影响系数。     

复合连接件钢-混结合段空间力学性能分析

为研究复合连接件钢-混结合段的力学性能,以某混合连续箱梁桥为背景,采用ABAQUS建立三维实体-板壳数值模型,对栓钉、PBL及其复合形式连接件的传力行为进行对比分析,最终给出PBL与栓钉复合连接件的剪力传递比例。研究表明:各连接件均可以在设计荷载作用下安全地发挥其剪力传递的性能;在复合连接件中,PBL连接件承担的剪力更多,达到79. 68%,而栓钉连接件仅为20. 32%,两者的剪力传递分配比例约为4∶1。     

钢板混凝土剪力墙抗剪栓钉设计方法研究

钢板混凝土剪力墙广泛用于超高层混合结构,钢板与混凝土之间的组合作用,使其有着高的承载力、良好的刚度和延性,钢板与混凝土之间抗剪连接件设计是实现这种组合作用的关键保障,目前设计标准中尚未有针对这种平面构件连接件的定量计算方法。在总结相关标准及文献的基础上,根据钢板混凝土剪力墙的受力特点,提出了钢板与混凝土的正截面和斜截面的界面剪力的计算方法,进而得到总界面剪力,据此来计算连接件(栓钉)的需求量,在界面上分区布置;探讨了栓钉布置方式和钢板局部稳定性对栓钉间距的影响,发现梅花形布置能适当增加栓钉间距,给出了不同布置方式并考虑钢板局部稳定时栓钉间距与钢板厚度比的最大值。最后,以一实际混合结构工程为例,探讨了上述方法的适用性,可供设计参考。     

组合结构中栓钉与PBL键的比较

对比介绍了栓钉和PBL键目前国内外的研究成果，包括承载力试验方法、破坏机理、承载力计算方法和疲劳性能等，为剪力连接件的研究和应用提供了借鉴。     

基于有限元的钢混组合索塔中群钉连接件力学性能分析

针对钢混组合结构中群钉连接件的力学性能,以某实际工程中的群钉连接件为依托,采用ABAQUS开展了群钉连接件的参数化分析。研究了群钉间距、群钉直径、混凝土强度及混凝土板厚对群钉连接件的力学性能的影响。结果表明：随着栓钉直径、混凝土强度、群钉间距的增大,抗剪承载力和抗剪刚度逐渐增大,混凝土板厚对群钉承载力和抗剪刚度影响不大。     

钢板混凝土组合结构剪力连接件性能研究综述

介绍了新型结构体系--钢板混凝土组合结构中钢板与混凝土构件间连接方式的演化过程以及研究现状,对国内外学者对工程中应用最广泛的栓钉剪力连接件承载能力的计算模型及试验研究进行了对比概述,分析了结构连接破坏机理及影响连接件抗剪强度的主要因素为混凝土强度等级、栓钉规格尺寸与施工状况等,并对各影响因素的作用进行了总结。