剪切连接件分段布置时组合梁滑移计算

为了尽量减小组合梁界面滑移,提出在不增加剪切连接件数量的情况下,剪切连接件采用分段均匀布置方式。基于弹性理论的分析方法,分段建立组合梁单元体力学模型,推导了组合梁界面滑移的计算公式,并得出了工程中常见4种荷载作用下,剪切连接件分段均匀布置时简支组合梁界面滑移的解析解。通过实例对连接件均匀和分段布置2种情况下组合梁滑移进行了对比计算分析。结果表明,连接件分段布置方法可有效减小组合梁界面滑移,从而减小由于滑移引起的组合梁附加挠度和混凝土板的裂缝,提高结构的耐久性。     

方钢管混凝土粘结滑移性能试验研究

考虑构件长细比、钢管宽厚比两个重要参数,通过9根内灌C60混凝土的F150方钢管混凝土推出构件的试验,研究了方钢管混凝土粘结滑移性能,包括轴压力作用下荷载的传递机理、粘结滑移的分布规律,考察了方钢管混凝土的粘结强度及其荷载-滑移曲线的变化规律,探讨了剪切连接件对构件受力后期界面剪力传递的影响。试验结果表明,随构件钢管宽厚比的增大,粘结强度有降低的趋势。剪切连接件的设置对构件受力后期延性和承载力的提高有着显著的效果。     

开孔板连接件相对滑移机理试验研究

为研究组合结构桥梁中开孔板连接件的相对滑移机理,以开孔板厚度、孔中钢筋直径、开孔板孔径为变化参数,进行了21个开孔板连接件抗剪性能模型试验。通过理论分析与试验结果比较,揭示了开孔板连接件相对滑移量主要由孔中钢筋剪切变形量、孔中混凝土压缩变形量和剪切变形量三部分组成,以及抗剪承载力对应相对滑移量随板厚增加而减小,随孔径、孔中钢筋直径增加而增大的滑移机理。     

型钢混凝土粘结滑移性能研究综述

分析了SRC结构粘结滑移的研究现状,从混凝土强度、保护层厚度、剪切连接件、横向配箍率等方面,阐述了型钢混凝土粘结性能的影响因素,并介绍了该结构粘结强度的计算方法,为今后类似问题的研究提供了依据。     

界面粗糙度对新旧混凝土粘结滑移的影响

为研究界面粗糙度对新旧混凝土粘结滑移的影响,设计制作了4组不同粗糙度的新旧混凝土粘结试件。采用自行设计的自平衡推出式剪切试验装置,对试件进行了推出式剪切试验加载,并分别量测水平推力及加载端、中间部位和自由端的滑移值。试验结果表明:在试验设置的粗糙度范围内,新旧混凝土界面的破坏荷载及滑移值均随界面粗糙度的增大而显著增大,且界面粘结滑移值沿试件加载端至自由端逐渐减小。基于试验实测结果,提出了新旧混凝土粘结滑移关系的一般函数表达式,由一般函数表达式得到的理论曲线与试验实测结果吻合良好。     

火伤混凝土粘结加固的剪切变形试验

为了研究火伤混凝土粘结加固后粘结面的工作性能,对大量遭受高温损伤混凝土与新混凝土的Z形粘结试件进行剪切试验,测得不同温度(20~900℃)、不同冷却方式和不同界面粗糙度情况下粘结面的剪切滑移曲线,拟合出相应的计算公式,并概括粘结面剪切滑移曲线的变形特点。     

高温下带栓钉连接件型钢混凝土界面剪力传递性能研究

通过20个高温下带栓钉连接件型钢混凝土短柱推出试验及2个常温下的对比试验,研究其破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。试验结果表明：高温下带栓钉连接件型钢混凝土推出试件的破坏形态与常温下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主;与常温下试件的荷载-滑移曲线相比,高温下推出试件荷载-滑移曲线的上升段相对平缓,在较小的荷载作用下即产生相对滑移,滑移刚度相对减小;当升温最高温度的持续时间相同时,试件的界面剪切承载力随最高温度的提高而降低,其中从常温到最高温度达到400℃以前,试件的界面剪切承载力随最高温度提高下降很快,而最高温度超过400℃以后,界面剪切承载力随最高温度提高下降的趋势减缓;当升温最高温度一定时,随着最高温度持续时间的增加,试件的界面剪切承载力降低。引入高温下界面剪切承载力影响系数,提出高温下带栓钉连接件型钢混凝土界面剪切承载力计算式,计算结果与试验结果相比总体偏于安全。     

基于梁式试验与推出试验的栓钉连接件荷载-滑移关系对比研究

为比较基于梁式试验与推出试验得到的栓钉连接件荷载-滑移关系,在定性理论分析的基础上,建立两种试验的精细化有限元模型并进行了试验验证,运用有限元模型分析两种试验中栓钉连接件的受力状态,比较栓钉连接件的抗剪承载力和剪切刚度。结果表明,在弹性阶段,梁式试验中栓钉连接件处于双向受压状态,栓钉连接件所受掀起力较小,剪切刚度比推出试验高;在极限状态下,梁式试验中栓钉连接件所受掀起力大,栓钉连接件的抗剪承载力较推出试验低。建议当采用推出试验获得栓钉连接件的荷载-滑移关系时,应考虑将栓钉连接件的抗剪承载力进行适当折减,而剪切刚度不予折减。     

高温后反复荷载下带栓钉连接件型钢混凝土界面力传递性能研究

通过对6个高温后带栓钉连接件型钢混凝土短柱反复加载试验和6个高温后试件的单调加载对比试验,研究高温后反复荷载下带栓钉连接件型钢混凝土短柱的破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。研究结果表明:带栓钉连接件型钢混凝土试件在反复荷载下的破坏形态与单调荷载下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主。试件的滑移刚度和界面剪切承载力随着升温时曾经经历最高温度的增加及最高温度持续时间的增长而下降。翼缘布置栓钉试件的滑移刚度和界面剪切承载力高于相同条件下腹板布置栓钉试件的滑移刚度和剪切承载力。与单调加载相比,反复荷载下试件界面剪切承载力下降。     

胶合木螺栓杆植筋抗拔性能试验研究

对30个胶合木螺栓杆植筋试件进行对拉试验,研究锚固长度及胶层厚度对胶合木螺栓杆植筋的连接承载力及界面黏结性能的影响。试验结果表明,所有试件的破坏形态为胶层附近木材环向剪切破坏。加载初期,荷载-滑移关系曲线近似呈线性增长关系;随着荷载的增加,部分荷载-滑移关系曲线也表现出了一定的非线性行为;试件的极限荷载随锚固长度及胶层厚度的增加均增大;相同胶层厚度下,钢筋/胶层与木材/胶层界面平均粘结应力均随锚固长度的增大而减小;相同锚固长度下,钢筋/胶层界面的平均粘结应力随胶层厚度的增加而增大,而木材/胶层界面的平均粘结应力随着胶层厚度的增加而减小。     

Experiment study on fatigue performance of perforated shear connectors

In order to investigate the fatigue behavior of perforated shear connection in steel-concrete composite bridges, 24 connection specimens with different geometric configurations were subjected to static and fatigue testing protocols. Using the design shear resistance of perforated shear connectors obtained from static push-out tests as a reference load level, numbers of fatigue cycles under different cyclic load levels were determined. Accumulated relative slip between steel and concrete components was used to characterize and track fatigue damage accumulation. The relationship between cycle numbers and accumulated relative slip between steel and concrete was established. Test results revealed that the fatigue damage of perforated shear connectors can be divided into three stages, and fatigue life of perforated shear connectors can be evaluated by the accumulated slip, which depends on the maximum shear stress and stress range.     

开孔板连接件受剪性能试验研究

开孔板连接件是钢-混凝土组合梁中常用的一种抗剪连接件。通过21个开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,研究了开孔板的开孔直径、混凝土强度等级、孔中横向贯通钢筋的直径和数量等对开孔板连接件的破坏形态、荷载-滑移特性和受剪承载力等的影响。研究表明:开孔板连接件的荷载-滑移曲线(P-S曲线)大致可分为弹性阶段、塑性发展阶段和下降段;提高混凝土强度等级、增大开孔直径可提高开孔板连接件的受剪承载力,横向贯通钢筋直径由16mm增大至20mm时,试件的受剪承载力提高了21.8%,配置横向贯通钢筋2 16的试件受剪承载力比相应的未配置横向贯通钢筋的试件高19.1%;随着混凝土强度等级的提高,试件抗剪刚度增大,而开孔直径及横向贯通钢筋直径则对抗剪刚度无明显影响。最后,基于试验结果提出了开孔板连接件受剪承载力的计算方法。研究成果可为编制《钢-混凝土组合桥梁设计规范》提供依据和参考。     

PBL剪力连接件群传力机理研究(Ⅰ)——理论模型

在混合桥塔、混合梁以及混合拱等新型组合结构中,需通过剪力连接件群在有限长度的钢-混凝土连接段内实现较大的荷载传递。该类结构对于设计理念、分析理论与计算方法提出新挑战,同时也对剪力连接件本身提出更高要求。根据PBL剪力连接件的受力特性,基于钢构件与混凝土构件的层间相对滑移和各层剪力连接件所承担荷载之间的关系,建立PBL剪力连接件群的荷载-滑移变形协调理论模型。以该理论模型为基础,提出PBL剪力连接件群的荷载-滑移变形协调计算方法。理论及试验研究表明,所建立的理论模型能够反映PBL剪力连接件群的力学行为本质;所提出的计算方法具有物理意义明确、求解简便、计算效率高、便于应用等特点。该理论和方法为PBL剪力连接件群传力机理及其极限承载力研究奠定了理论及方法基础。     

Loss of interaction in short-span composite beams and plates

The shear connection in composite beam or plate cannot function unless there is slip at the interface between the concrete slab and the steel member; yet slip is neglected in design, and this assumption has been thoroughly validated for spans in the range 5 m to 15 m.In geometrically-similar beams of different span, one expects to find similar strain distributions; so slip should be proportional to span. But stud shear connectors are always about 20 mm in diameter, irrespective of span. This suggests that in spans below about 5 m slips may be so low that connectors are ineffective, and that in long spans slips may be so large that some connectors fail before much redistribution of longitudinal shear can occur.This paper gives a theoretical study of the first of these two problems, in relation to the composite plates of span about 3 m that occur in some box-girder bridges. It is shown that loss of interaction does indeed occur, but that the resulting increases in stress are acceptable.The problem of slip capacity in long spans is thought to be important only when partial shear connection is used. This method is therefore recommended only for beams in building, of span less than 20 m.     

焊钉连接件时变抗剪性能的试验研究

对于无支架施工的长跨连续组合梁,在施工期间进行分阶段浇筑混凝土时,需考虑不同混凝土龄期的组合梁结合面上连接件的早期组合作用。为此,进行了混凝土不同龄期下焊钉连接件的推出试验,分析了焊钉连接件极限抗剪强度、极限滑移、设计抗剪强度和剪切刚度随时间的变化规律,并给出了相应的时变计算公式。研究发现,混凝土龄期小于3 d时推出试件主要为混凝土板劈裂破坏;在不同混凝土龄期时推出试件的剪力-滑移规律基本相同,但抗剪强度和刚度均随混凝土龄期的增长而增大,且早期增长较快,后期较慢,说明组合梁结合面的早期组合效应不能忽略。     

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。     

型钢翼缘外侧焊短钢筋试件的黏结滑移性能

通过推出试验研究型钢翼缘外侧焊短钢筋时与轻骨料混凝土的黏结滑移性能。短钢筋采用垂直焊和水平焊两种方式,间距设置了100 mm和200 mm。试验中考虑未设置剪力连接件的对比试件,试件均发生推出破坏。根据实测的荷载、加载端滑移数据建立二者的关系模型,分析特征黏结强度和特征滑移值。研究结果表明:剪力连接件的设置不宜过密,宜垂直于型钢翼缘焊接;型钢翼缘外侧焊短钢筋没有提高试件的黏结强度,但增加了试件抵抗滑移的能力;设计中应单独考虑自然黏结强度或剪力连接件传递剪力,不能对二者进行叠加。     

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。     

考虑剪力连接件刚度的钢-混凝土组合梁有限元分析

钢 -混凝土组合梁剪力连接程度是依据截面极限状态的抗弯强度定义的 ,即使是完全抗剪连接 ,组合梁的混凝土板与钢梁之间仍存在滑移。采用有限元分析 ,构造了混凝土板 -连接单元 -钢梁的组合梁有限元计算模型 ,推导了混凝土与钢梁界面有限元连接单元刚度系数 ,分析了不同剪力连接程度组合梁的受力与变形特性 ,研究了剪力连接程度对挠度和混凝土翼缘有效宽度的影响 ,并对照已有的试验数据和相关规范进行分析比较。     

钢-高性能混凝土组合梁栓钉连接件抗剪性能的试验

基于10个栓钉连接件在单调荷载下的推出试验,对高性能混凝土中栓钉的破坏形态、抗剪承载力、荷载-滑移关系、变形能力等进行了研究,重点分析了混凝土类型、栓钉直径等参数对栓钉抗剪性能的影响。结果表明:栓钉在高性能混凝土中的抗剪承载力与在普通混凝土中相近;栓钉具有较好的抗剪延性与变形能力;栓钉在高性能混凝土和普通混凝土中均出现了明显的刚度退化特性,且二者的退化程度相当;栓钉焊接不宜采用普通围焊工艺。最后,在试验的基础上,初步提出了高性能混凝土中栓钉抗剪承载力的设计建议。