单孔PBL剪力连接件疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力连接件在疲劳荷载作用下的力学性能,完成了2组10个单孔PBL剪力连接件的等幅疲劳推出试验。分析PBL连接件在有、无贯通钢筋两种形式下的疲劳破坏模式,及受剪承载力、剪力-滑移关系受疲劳荷载的影响。通过建立单孔PBL连接件的损伤指标考察其疲劳损伤规律。试验结果表明：无贯通钢筋的PBL剪力连接件的疲劳损伤指标随循环加卸载逐渐趋于稳定,难以发生疲劳破坏;设置贯通钢筋的PBL剪力连接件的疲劳损伤表现为贯通钢筋断裂,PBL剪力连接件的疲劳损伤速度先慢后快,平均残余变形随疲劳荷载循环单调递增,其变化规律符合二次抛物线形式。     

斜板PBL剪力键受剪性能试验研究

为缓解间隔式PBL剪力键端部受力集中的问题,提出一种斜板PBL剪力键.通过四组共16个推出试件的加载试验,研究了直板与斜板PBL剪力键的受剪承载力、刚度及变形性能.研究结果表明:直板剪力键与斜板剪力键受剪承载力相当,斜板剪力键具有较高的抗剪刚度和较好的变形能力.当考虑端部承压作用时,斜板剪力键的受剪承载力随肋板角度变化...     

PBL剪力键钢混结合段设计与试验研究

混合梁桥是桥梁结构向大跨度发展的一种重要桥型,对混合梁的钢-混凝土结合段结构形式和剪力连接件主要是PBL键的发展与应用进行评述,结合世界第一座混合梁悬索桥的设计并通过PBL剪力键和栓钉对比推出试验、钢-混凝土结合段接头的对比试验、钢-混凝土结合段1∶4缩尺模型试验,得出一些有益的结论,为今后钢混结合段的设计与优化提供参考。     

钢砼组合结构PBH剪力键的疲劳性能

为了研究钢箱-砼组合结构中PBH剪力键在反复荷载作用下的疲劳性能,设计制作了PBH剪力键试验模型,进行了24万次疲劳推出试验。在疲劳破坏形态和试验滑移及应变数据分析的基础上,利用数值工具开展肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数的PBH剪力键疲劳寿命影响因素分析。研究表明:PBH剪力键的疲劳破坏形态与静载破坏相似,表观表现为混凝土面多处斜向劈裂裂缝、内部榫孔混凝土压碎、穿入钢筋局部屈服;疲劳破坏演化过程分为疲劳损伤开始、发展、破坏3个阶段,其中疲劳发展阶段占整个疲劳阶段的91.7%,结构刚度在疲劳损伤开始和发展阶段退化较慢,在疲劳破坏阶段退化较快;肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数对PBH剪力键疲劳寿命影响均有明显影响,其中穿入钢筋直径对疲劳寿命的影响尤为突出。     

斜拉桥钢-混凝土结合段PBL剪力键承载力试验研究

对包括栓钉和PBL剪力键在内的3大类11子类共33个试件进行试验研究,并将模型试验与有限元仿真分析相结合,主要开展以下几个方面的工作：研究PBL剪力键的传力机理、荷栽-滑移规律及静载力学性能;分析PBL剪力键力学性能的影响因素;对比有限元分析结果与试验结果,分析采用非线性有限元分析来模拟推出试验的可行性;对比国内已有的典型推出试验的结果;对PBL剪力键的推出试验提出改进意见。     

钢-混凝土组合结构PBL剪力键疲劳损伤演化机理分析

为研究反复荷载作用下钢-混凝土组合结构PBL剪力键的疲劳损伤演变及破坏机理,以开孔直径、钢板厚度和贯穿钢筋直径为影响参数,设计3因素2水平的正交试验模型,完成6组24个PBL剪力键模型疲劳试验。以相对滑移量为指标,研究了PBL剪力键的疲劳破坏机理,建立了疲劳荷载与疲劳寿命之间S-N关系曲线,讨论了PBL剪力键构造参数和疲劳荷载对其疲劳性能的影响。     

混合结构PBL剪力键群承载力试验研究

混合结构中钢混结合段的剪力传递直接取决于剪力键群的承载力。为研究混合结构PBL剪力键(perfobond rib shear connector)群的承载力,进行9组18个多排剪力键的静载试验,分析PBL剪力键群试件加载全过程的滑移分布及负载特征,并从单个剪力键的荷载-滑移分布出发,结合各排剪力键层间滑移的分布规律,通过累加各排剪力键滑移分布对应的荷载,提出剪力键群承载力的计算方法。同时根据对大量测试数据的统计分析,给出PBL剪力键群正常使用极限荷载的指标。试验研究表明:混合结构中单个PBL剪力键的荷载-滑移关系可用Buttry渐进曲线表述;PBL剪力键群各排剪力键的层间滑移服从二次曲线分布;PBL剪力键群正常使用极限荷载可取剪力键群平均滑移量0.2mm所对应的荷载。所提出的计算方法很好地解决了当前PBL群承载力计算上的不足,计算公式与试验结果吻合良好。     

十字型开孔钢板剪力键抗剪性能试验研究

为了加强大跨度钢-混凝土组合梁的界面黏结效果,结合实际工程的构造提出十字型开孔钢板剪力键。通过1组栓钉剪力键和3组十字型开孔钢板剪力键的推出试验,研究了其破坏模态及荷载-滑移曲线。结果表明：相近截面面积的十字型开孔钢板剪力键抗剪性能远高于栓钉剪力键,截面宽度和混凝土强度等级对十字型开孔钢板剪力键抗剪性能的影响最大;同时十字型开孔钢板剪力键的抗剪承载力随着开孔钢板厚度的增加而提高;抗剪刚度随着剪力键高度的增加有一定的提高。     

CFRP加固PBL剪力连接件的抗拉拔性能试验

试验共制作了8个试件,其中包含4个CFRP加固后的PBL剪力连接件与4个未加固的PBL剪力连接件。使用一套液压加载装置进行了测试试验,测得了试件的极限抗拉拔承载力、相对位移,观察分析了试件的破坏模式,并比较了CFRP加固前后不同埋置深度对试件极限抗拉拔承载力、初始开裂荷载以及破坏模式的影响。试验结果表明:CFRP加固后,PBL剪力连接件的抗拉拔性能显著提升,加固前后试件的极限抗拉拔承载力最高可增加66.9%;不同埋置深度CFRP加固的效果不同,埋置深度较浅的PBL剪力连接件的加固效果优于埋置深度较深的PBL剪力连接件。     

剪力钉受剪疲劳试验研究

由于桥面需要承受列车荷载的反复作用,所以无砟轨道和钢桥面间的剪力钉是疲劳研究的重点。通过疲劳试验重点研究配筋率、剪力钉排数对剪力钉受剪疲劳的影响。研究表明:混凝土的配筋率是影响试件疲劳寿命的一个重要影响因素,疲劳寿命随混凝土配筋率的增加而增加。剪力钉的排数对疲劳寿命也有影响,三排剪力钉试样的抗剪疲劳寿命明显低于单排剪力钉试样。     

钢管混凝土短柱（剪力键）受剪性能试验研究

通过对方钢管和圆钢管混凝土短柱（剪力键）进行受剪性能试验研究,分析钢管混凝土短柱（剪力键）在单调加载和反复加载条件下的受剪性能,得到方形和圆形截面钢管混凝土短柱（剪力键）无轴力剪切的荷载 位移曲线、荷载-位移滞回曲线及骨架曲线等。用精细有限元方法,对试验进行了数值模拟,通过合理的材料本构关系、破坏模式,所得有限元计算值与试验结果吻合较好,极限荷载的相对误差在8.84%之内。研究表明：钢管混凝土短柱（剪力键）具有较好的受剪性能,单调荷载作用下,方形截面和圆形截面短柱（剪力键）的相对变形均超过4.0%;循环荷载作用下,圆钢管混凝土短柱（剪力键）的滞回环更饱满、延性系数及耗能能力均优于方钢管混凝土短柱（剪力键）;理论分析方法可靠。     

钢-混组合梁结合段PBL剪力键受力分析

钢-混组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,其结合段通过PBL剪力键传递受力,是桥梁设计和计算的重点环节。目前对于PBL剪力键的受力计算尚无统一公式,只能在已有的试验基础上对其受力进行有限元分析,探讨PBL剪力键开孔钢板的抗剪承载力和破坏规律等,从而得出相应的荷载-滑移曲线,进而分析试验值、理论公式值和有限元值之间的差异。     

节段预制拼装箱梁剪力键受力性能研究

标准化节段预制拼装箱梁相对于传统现浇箱梁,能够极大地提高施工质量及施工进度。剪力键是节段预制拼装箱梁的重要传力构造。该文基于实际的工程项目,分析了节段预制拼装箱梁不同位置剪力键的受力性能差异及不同键齿数量条件下的剪力键受力性能差异。     

剪力键和胶接缝抗剪承载力试验研究

通过纯剪切受力试件对节段拼装梁接缝截面的抗剪承载力进行了试验研究.试件按三种类型和不同压应力水平分别进行剪切试验.三种类型试件实测抗剪承载力与截面压应力呈线性变化.根据试验数据线性回归结果,推导出剪力键和胶接缝的抗剪承载力计算式.通过对试验和计算数据的分析,研究环氧树脂胶、剪力键和压应力三个因素对接缝抗剪承载力的影响....     

含UHPC薄层的新型栓钉组合剪力键抗拔性能试验研究

基于超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称为UHPC)良好的受力性能,提出了一种由钢板-UHPC薄层-普通混凝土叠合而成的新型栓钉组合剪力键,用于增强基础环式风力机基础中基础环与混凝土间的界面抗拔能力。通过对1：3缩尺模型进行了3组共9个静力拔出试验,研究了UHPC薄层厚度对新型栓钉组合剪力键的荷载-滑移曲线、破坏形态及极限承载能力的影响。结果表明,整个受力过程可经历4个阶段,即界面间摩擦传力弹性阶段、栓钉受剪弹性和弹塑性阶段、混凝土受拉破坏阶段。UHPC薄层的加入,栓钉不仅在钢板与UHPC薄层界面(简称第一界面)即栓钉根部出现了塑性,同时在UHPC薄层-普通混凝土交界面(简称第二界面)上亦出现了明显的塑性,使得新型栓钉组合剪力键抗剪刚度及承载力均较普通栓钉剪力键有显著提高。同时栓钉根部剪应力峰值明显降低,有效提高了剪力键的抗拔性能。基于试验结果,提出了基于双界面栓钉屈服的新型栓钉组合剪力键抗拔承载力计算公式。对比结果表明,该公式能较好反映UHPC薄层厚度对承载力的贡献。     

装配式组合梁群钉剪力键剪切刚度试验研究

为探究桥梁工程中装配式组合梁内集束钉群的荷载-变形特征,以钉群内栓钉数量为参数,开展了10个装配式群钉剪力键试件和3个现浇群钉试件的推出加载试验,对比破坏形态、承载力、滑移和剪切刚度,研究装配式与现浇式群钉剪力键的区别以及钉群内栓钉数量对力学行为,特别是界面滑移剪切刚度的影响。结果表明:相同参数下,装配式群钉剪力键试件的抗剪承载力和滑移刚度均略低于现浇试件;装配式和现浇群钉剪力键的荷载-滑移曲线均可分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段;相同荷载条件下,装配式群钉剪力键的滑移剪切刚度小于现浇试件;随着钉群内栓钉数量增加,装配式群钉剪力键整体剪切刚度增加而平均单个栓钉的剪切刚度则明显降低。基于理论分析及试验数据,提出了装配式群钉剪力键的剪切刚度计算表达式。     

钢筋混凝土界面剪力传递性能试验研究

以受剪钢筋配筋率、界面特性、加载方式及加载偏心为试验参数,对12个钢筋混凝土推剪试件进行试验研究。分析试件的破坏形态、滞回特性、承载力与刚度退化特性,研究各试验参数对界面受剪承载力的影响。结果表明：循环反复加载试件发生典型的剪切破坏;在文中试验参数下,影响界面受剪承载力的主要因素依次为界面特性、受剪钢筋配筋率、加载方式及加载偏心;循环反复荷载将引起界面受剪承载力降低,对整浇界面受剪承载力降低影响较小,而对新旧混凝土界面受剪承载力降低影响较大。根据试验结果并结合相关试验数据,对钢筋混凝土界面受剪承载力计算方法提出建议。通过与试验值及已有公式计算结果比较可知,建议计算式的计算结果与试验结果吻合较好。     

加劲板对方管剪力键静力性能的影响

方管剪力键与H形钢肋的连接构造是组合空腹夹层板中一种新的构件连接形式。为研究方管剪力键与H形钢肋连接区域的受力性能,制作两个足尺剪力键试件开展对比试验研究,在试验基础上进一步做了有限元模拟分析。试验表明:在方管剪力键侧壁设置加劲板,能使整个剪力键受力具有明显的弹塑性受力特点;加劲板能明显缓解构件连接区域的应力集中现象,且加劲板对构件抗侧刚度具有较大的贡献。数值分析进一步表明,加劲板的宽度和厚度均对整个剪力键应力分布和抗侧刚度具有显著的影响,而改变宽度,影响效果更为显著。     

刚性剪力键力学性能分析

通过有限元分析了组合梁刚性剪力键在极限荷载下的位移、应力,得出荷载一滑移曲线及应力分布规律,并对其构造尺寸进行了参数化分析,最后根据经验公式及有限元计算结果推出了其极限承载力简化公式。分析表明,刚性剪力键能够有效的传递混凝土与钢粱间的纵向剪力。     

深基坑剪力键支护模型优化研究

为寻求深基坑剪力键支护模型的优化形式,在剪力键支护体系构想与模型试验的基础上,设计了3组剪力键与直立桩之间不同组合形式的试验方案,在模拟基坑开挖过程中,对各方案中支护模型的桩顶水平位移、桩身内力及基坑外侧填土表面的沉降进行监测,同时设计了4个系列12组剪力键模型方案进行有限元数值模拟。结果表明:斜向桩与腰梁连接的节点位于直立桩桩身处的剪力键组支护效果优于斜向桩与腰梁连接的节点位于相邻直立桩中间的剪力键组; 腰梁位于直立桩上部的剪力键组支护效果优于腰梁位于直立桩中部和下部的剪力键组; 腰梁高度对支护效果的影响大于斜向桩与直立桩连接节点位置的影响; 剪力键模型的支护效果与斜向桩和竖向的夹角非正相关,并且在实际工程中夹角越大所占用的地下空间越大,基于数值模拟可认为斜向桩与竖向的夹角30°为剪力键支护结构的适宜角度; 斜向桩与腰梁连接的节点位于直立桩桩身处、斜向桩与竖向夹角30°且腰梁位于直立桩上部的剪力键组是较优的支护形式,这些成果可为剪力键支护技术的开发与应用中提供借鉴。