开孔板连接件受剪承载力研究

为研究开孔板（PBL）连接件的受剪承载力,在已有试验和理论研究的基础上,分析了单孔PBL连接件的破坏模式及受剪承载力的主要影响因素,并建立开孔钢板厚度不小于9mm时,单孔PBL连接件考虑侧向约束力的受剪承载力模型。该模型考虑了开孔钢板周围的混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件提供的较强约束作用,以及由此导致的单孔PBL连接件受剪承载力的提高。通过大量的单孔PBL连接件的受剪试验数据拟合得到单孔PBL连接件的受剪承载力计算公式。该计算公式和已有计算公式的计算值与试验值的对比分析表明,未设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性较大,而设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性相对较小;该计算公式能合理考虑混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件受剪承载力的影响,其计算结果与试验值总体吻合得较好。     

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。     

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。     

π形开孔板连接件受剪性能试验研究

高性能组合结构中抗剪连接件的研究受到广泛关注,通过6组10个π形开孔板抗剪连接件试件在单调及重复荷载作用下的推出试验,研究其破坏模态、荷载-滑移曲线以及应力发展规律等.分析了贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的布置方向、连接件数量以及加载方式对π形开孔板连接件初始刚度和受剪承载力等力学性能的影响.结果表明:π形开孔板抗剪连接件...     

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明：开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的von Mises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。     

开孔铝合金板受剪性能研究

为满足建筑采光通风等功能需求或建筑造型需求,开孔铝合金板逐渐在屋面板及墙面板中得到应用。而铝合金面板作为围护结构可以在平面内提供一定的受剪强度,且与主体结构可靠连接后可提高结构的整体性能。为研究开孔铝合金板的受剪性能,以某实际铝合金网壳为原型,进行了两个开孔铝板受剪性能的足尺试验,试件均发生局部屈曲破坏。采用ABAQUS有限元软件建立四边简支板模型,进行参数分析,研究开孔铝板的宽厚比、长宽比和开孔率对板件受剪性能的影响。结果表明：开孔铝板的受剪承载力随着板件宽厚比的增加而降低,随着板件长宽比的增加而降低,随着板件开孔率的增加而降低。同时,根据数值分析结果,拟合得到适用于开孔率在0～0.5的开孔铝板受剪承载力的计算式,并将拟合计算式、数值分析及试验结果进行对比,验证了拟合计算式的准确性。     

长孔型开孔板连接件抗剪性能试验研究

为解决组合结构桥梁开孔板连接件孔间距或板高受限的设计难题,提出将开孔板圆孔单向拓展为长孔的钢与混凝土连接构造新型式;以圆孔孔径、抗剪纵向或横向的开孔幅度即孔长、孔高等为变化参数,进行7组共21个模型试件的抗剪推出试验,比较研究不同孔形开孔板连接件的抗剪承载力、刚度及变形性能。研究结果表明:开孔面积相同时,长孔型与圆孔型开孔板连接件的抗剪承载力相当;抗剪刚度随孔径或孔高增加而增大,不受孔长变化影响;与开孔面积相同的圆孔型开孔板连接件比较,长孔型开孔板连接件沿抗剪纵向拓孔时峰值滑移量大幅增大,横向拓孔时峰值滑移量减小;在正常使用极限状态下的残余滑移量较小,各孔型开孔板连接件均具有较好的变形恢复能力。     

开孔板连接件抗剪能力影响因素研究综述

剪力连接件是钢-混凝土组合梁共同作用的基础,在钢筋混凝土组合梁中发挥着重要作用。本文介绍了开孔板连接件的构造形式及受力特点;通过对开孔板连接件已有试验研究的分析,阐述了开孔板连接件的破坏形式并对影响开孔板连接件抗剪能力的主要因素进行了总结。     

开孔钢板抗剪连接件承载机理的试验研究

一般通过推出试验来研究开孔钢板抗剪连接件的承载力。由于不同研究者采用的试件尺寸和试验程序的差异,所获得的结果不同。根据以往研究中的推出试验法,提出一种新的穿孔钢板连接件推出试验技术。制作7组共21个推出试件并进行试验。通过所提出的测试方法获得试件的荷载-滑移关系及其失效模式。每组试件荷载-滑移曲线的良好重复性证明了该试验方法的合理性。根据极限承载状态下的失效现象,分析开孔钢板抗剪连接件的失效机理。分析结果显示,开孔钢板连接件经常发生脆性失效。根据试验结果讨论连接件装置对极限承载力的影响。     

贯通钢筋位置对开孔板连接件受剪性能影响

贯通钢筋是影响开孔板连接件抗剪性能的主要因素之一。实际工程中加工及施工误差会导致贯通钢筋位置有所偏差,因此以开孔板孔中钢筋位置为变化参数设计4组共12个试件进行试验,研究贯通钢筋位置对开孔板连接件抗剪性能的影响。研究结果表明:贯通钢筋位置对抗剪承载力和延性有一定影响,不同位置的钢筋在不同受力阶段发挥作用的程度不同,根据试验结果建议在实际工程中尽量减少孔中钢筋的偏心。     

T型开孔波折板连接件抗剪承载力有限元分析

采用ABAQUS建立有限元模型,分析了T型开孔波折板连接件的抗剪性能。研究了连接件构件的荷载-滑移特性、不同构造参数对抗剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、T型开孔波折板连接件的应力随荷载的变化规律。结果表明:T型开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分成弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段;T型开孔波折板连接件焊接边的应力大于自由边,T型开孔波折板连接件的贯穿钢筋下侧拉应变随钢筋直径减小而增加;与开孔波折板连接件相比,T型开孔波折板连接件的受剪承载力提高了27%;提高混凝土强度等级、配置贯穿钢筋以及增加其直径和连接件的高度,可提高T型开孔波折板连接件的抗剪承载力。     

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。     

双开孔钢板连接件单调和重复荷载作用下受剪性能试验研究

通过4个抗剪连接件试件的单调加载和重复加载推出试验,研究双开孔钢板连接件的承载能力、荷载-位移关系、延性、初始刚度、刚度退化及耗能等力学性能。结果表明:双开孔钢板连接件初始刚度大,且具有较好的延性及耗能能力;加载初期荷载-位移曲线呈线性关系,该阶段承载力主要由贯穿孔内混凝土榫提供,随着荷载的增加,试件荷载-位移曲线出现第一个明显拐点,混凝土榫压碎后,荷载-位移曲线出现峰值点,该阶段承载力主要由贯穿钢筋提供;重复荷载下各试件初始刚度值与单调荷载下相差不大;随着加载循环次数的增加,试件刚度不断减小,试件耗能能力逐渐降低。目前国内外已有计算式所考虑因素和计算方法不尽相同,通过国内外87个开孔钢板模型试验结果与各公式计算值的对比发现,日本JSCE公式计算值与试验值吻合度最好。     

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。     

单调荷载下栓钉连接件受剪性能试验研究

栓钉是钢-混凝土组合梁中常用的柔性受剪连接件。通过18个栓钉受剪试件在单调荷载下的推出试验,较系统地研究了混凝土强度等级、栓钉直径以及钢梁类型等参数对栓钉的破坏形态、破坏机理、荷载-滑移规律和极限受剪承载力的影响。研究表明:栓钉的受剪承载力随着混凝土强度等级的提高以及栓钉直径的增大而增加;轧制工字钢试件中栓钉的受剪承载力比焊接工字钢试件中的高10%~30%。在试验的基础上提出了栓钉受剪承载力的计算方法。     

钢-混凝土可拆卸螺栓连接件受剪性能研究

为快速地维修和更换钢-混凝土组合桥梁的混凝土板,提出了可拆卸组合梁螺栓连接件,即锥形铸铁螺栓连接件(tapered iron bolt connector,TIBC)。通过两组推出试验对TIBC的受剪性能进行研究,分析结果表明:TIBC的破坏形式大多以下部高强螺栓剪坏为主,故破坏后仅需更换下部高强螺栓即可;由于锥形铸铁块的存在,TIBC的周边混凝土可以承受较大局部荷载;TIBC的剪切强度为下部高强螺栓抗拉强度的75%,可按栓钉承载力公式进行结构设计;相同强度和直径下,TIBC的初始刚度较普通螺栓连接件明显提高,且初始刚度离散性较小;下部高强螺栓直径为16 mm的试件比直径为12 mm的试件滑移性能好。     

开孔钢板剪力连接件的钢-混凝土组合板有限元分析及参数研究

采用有限元软件ABAQUS对带PBL剪力连接件的钢-混凝土组合板进行了三分点加载模拟,有限元中考虑了混凝土的非线性本构关系、钢板与混凝土之间的非线性接触关系。将模拟结果与试验数据进行对比,结果表明:有限元分析能较好地模拟钢-混凝土组合板的受力全过程。在探讨误差产生的原因的同时,对影响组合板受力性能的因素进行分析。结果表明:孔距和贯穿钢筋对组合板的抗弯极限承载力影响较小,对组合板的刚度影响较大。最后提出了带PBL剪力连接件的钢-混凝土组合板的抗弯承载能力理论计算公式,对参数进行重要性分析后得到满足实际工程应用的简化计算方法。     

钢-混凝土组合梁螺栓连接件受剪性能试验研究

为研究螺栓抗剪连接件在钢-混凝土组合梁中的受剪性能,对24个采用螺栓连接件的钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了螺栓直径、螺栓强度、螺栓埋置长细比和混凝土强度等参数对螺栓连接件的破坏模式、荷载-滑移特性和受剪承载力的影响。研究结果表明:螺栓抗剪连接件的破坏模式主要为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆的剪断破坏;当发生混凝土受压破坏时,增大混凝土强度、螺栓直径、螺栓埋置长细比可以提高螺栓连接件的受剪承载力;当发生螺栓的栓杆剪断破坏时,提高螺栓强度可以提高螺栓连接件的受剪承载力。在试验研究的基础上,给出了不同破坏模式下钢-混凝土组合梁螺栓连接件的受剪承载力的计算方法,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

均布荷载作用下腹板开孔轻钢龙骨墙体受弯性能试验研究

为研究腹板开孔轻钢龙骨墙体中覆面板材对墙体受弯承载力的贡献,考虑龙骨腹板高度、自攻螺钉间距等参数的影响,对5片腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的受弯性能进行了试验研究,分析试件的承载力、破坏模式、挠度、应变和剪力滞效应等。基于试验结果,建立了可考虑剪力滞效应的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行对比,验证了模型的可靠性。基于有限元模型,研究了石膏板厚度、龙骨间距和腹板高度对石膏板有效宽度的影响。试验结果表明：开设细长孔洞对龙骨腹板削弱较大,会引起剪力滞效应,并导致墙体在均布荷载作用下在支座附近发生腹板的剪切屈曲;对于厚度为100～200 mm的墙体,竖龙骨与石膏板间的自攻螺钉间距取300 mm即可保证石膏板与龙骨共同工作;在开孔比率相同的前提下,随着腹板高度的增加,墙体抗弯刚度及受弯承载力均有显著提高。所建立的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元实体有限元模型能够合理考虑剪力滞效应,与试验结果吻合良好,试件初始刚度和承载力预测值与试验结果最大相差分别不超过6%和4%。有限元参数分析结果表明石膏板有效宽度主要受龙骨腹板高度影响。     

开孔钢板连接件承载力试验研究

本次试验设计、制作了7组不同的孔内不设贯通钢筋的开孔钢板连接件试件共21个,完成了其极限承载力试验。在此基础上,研究分析了钢板孔径大小、圆孔间距、钢板厚度及混凝土强度等对连接件极限承载力的影响,提出了连接件极限承载力和滑移的计算公式,供连接件设计时参考。