推出试件中剪力钉剪切刚度实测与计算方法

剪力钉的剪切刚度是钢-混凝土结构设计和计算中的一个重要参数,一般通过分析剪力钉模型试验的实测结果得到.剪力钉的剪切刚度是个综合且复杂的量,缺乏统一的取值标准和计算方法.根据剪力钉推出试验的测试结果,综合欧洲规范4条文和学者推荐的计算方法,分析得到了φ22×200剪力钉在界面无摩擦组合结构中纯剪下的剪切刚度值,并对相关影...     

预制装配式组合梁栓钉连接件抗剪性能试验研究

钢-混凝土组合梁广泛应用于各类建筑与桥梁等结构,为适应装配式组合结构的发展需求,提出了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁。通过静力推出试验,研究栓钉直径、预留孔成孔方式与孔径比(预留孔径和栓钉直径比值)对预制装配式组合梁栓钉抗剪连接件的破坏形态、抗剪承载力和滑移性能的影响规律,并进行了普通现浇组合梁栓钉抗剪连接件的对比试验。试验结果表明:破坏形态均为栓钉剪断和混凝土板开裂,螺栓直径和预制成孔后的高强填料对破坏形态有一定影响。装配式抗剪连接件承载力均大于现浇试件承载力,且大于国内外相关规范计算值,采用波纹管成孔的连接件比普通成孔连接件承载力略有提高。提出的组合梁栓钉连接件预制装配构造形式具备应用于实践的可行性,且构造形式简单、施工高效,经合理设计可满足现行规范要求。     

跨座式单轨群钉连接装配式钢-混组合轨道梁 等效刚度研究

为研究群钉连接装配式钢-混组合结构等效刚度,建立了有限元模型,对跨座单轨交通组合轨道梁的静动力特性进行了研究。预制混凝土板通过剪力群钉的方式与轨道梁下部钢箱进行组合装配,分别对装配之前的轨道梁钢箱和装配之后的钢-混组合轨道梁模态、等效竖弯刚度进行了分析。研究表明,混凝土板与钢箱装配后,组合轨道梁等效质量增大49%,等效竖弯刚度增大46%,竖弯模态固有频率折减3.7%,群钉连接方式能有效实现钢箱与混凝土板的组合。     

组合梁中栓钉剪力键的受力特性分析

分析了栓钉剪力键的作用、受力状态、破坏类型和承载力,并以栓钉剪力键推顶试样为对象,建立了3D-FEM计算模型,应用MSC/NASTRAN程序,考虑了栓钉和混凝土材料的非线性,进行栓钉剪力键的设计承载力分析,分析结果与试验结果有很好的一致性。     

剪力钉推出试验受力机理研究

剪力钉在钢-混凝土组合结构中传递剪力,调节钢与混凝土结构的受力分布,广泛应用于桥梁、高层建筑领域。由于计算和测试手段不足,以往对剪力钉受力机理的分析还仅限于对推出试验结果中的滑移量和破坏形式进行分析,规范中对剪力钉承载力的规定基本为以推出试验结果为主的经验公式。利用有限元软件通过合理的建模,对推出试件中剪力钉的细观应力场进行分析,结合推出试验结果,对剪力钉的受力机理进行细致分析。同时,通过变化参数对影响剪力钉性能的因素进行分析。     

钢-混凝土组合梁剪力钉力学行为数值参数分析

为了揭示钢-混组合梁剪力钉的力学行为,并验证数值模拟方法的可靠性,首先开展了一组剪力钉推出试验研究,获得各试件的典型破坏形态和荷载-滑移曲线;然后基于ANSYS软件,考虑材料非线性和状态非线性等因素,建立剪力钉推出试件的精细化有限元模型,采用数值模拟对比研究了剪力钉试件的力学行为,并通过参数拓展分析探讨了剪力钉力学行为...     

新型可拆卸组合梁连接件剪切刚度研究

为了使钢-混凝土组合桥梁的混凝土板可以方便地维修和更换,设计了三种新型可拆卸组合梁连接件,维修时可以解除上部混凝土板与下部钢梁的连接,大大缩短维修和更换混凝土板的时间。为了更方便地将新型连接件和传统焊接栓钉的剪切刚度相对比,设计了一种新型单个栓钉试块和加载装置,进行了三组新型连接件试块和一组焊接栓钉连接件试块,共12个试块的单个栓钉试验。结果表明,三种新型可拆卸组合梁连接件为焊接栓钉连接件的剪切刚度的90%左右,剪切刚度相接近,具有在实际工程中应用的可行性和进一步的研究价值。     

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...     

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。     

施工误差对剪力钉工作性能的影响

为了研究施工误差对剪力钉工作性能的影响,通过3个无误差剪力钉推出试验,探究剪力钉抗剪力学性能,并根据试验结果验证有限元模拟方法的准确性。在此基础上,考虑施工过程中可能发生的混凝土浇筑不密实、剪力钉布置边距不足、剪力钉倾斜3种施工误差,通过有限元模拟计算分析得到在各施工误差影响下剪力钉抗剪承载力及破坏模式。结果表明:无误差试件剪力钉破坏模式均为剪力钉根部剪断破坏,抗剪承载力试验值均大于各规范计算值;有限元分析得到剪力钉附近混凝土浇筑不密实可使剪力钉抗剪承载力降低60%~70%;剪力钉至混凝土边缘距离不满足规范要求可使剪力钉抗剪承载力降低27%;剪力钉倾斜可使剪力钉抗剪承载力降低41%;混凝土浇筑不密实对剪力钉抗剪承载能力影响最大。     

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。     

钢板-混凝土组合剪力墙栓钉剪力研究

为了研究钢板-混凝土组合剪力墙栓钉剪力需求,文中结合现有研究成果分析了侧向荷载下栓钉的受剪机理及剪力分布规律,提出了栓钉群剪切刚度理论计算方法;根据刚度分配原则得到单个栓钉剪力理论计算公式。通过拟合理论公式与现有有限元计算结果比值,提出了精度较高的栓钉剪力计算公式。     

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。     

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。     

预制装配式栓钉连接件钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为适应装配式钢-混凝土组合梁的发展需求,研究了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填充高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁.通过梁式试验获得了该装配式组合梁的极限承载力、荷载-挠度关系、界面荷载-滑移关系以及截面的应变分布规律,并与普通现浇钢-混凝土组合梁的抗弯力学性能进行对比分析.试验结果表明:所有试验组合梁均发生弯曲破坏,装配式组合梁的抗弯承载能力稍好于现浇组合梁的抗弯承载能力.采用我国现行《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)的组合梁塑性设计方法可偏于安全地预测该装配式组合梁的抗弯承载力,该组合梁预制装配方法可供工程实践参考.     

考虑集束度影响的装配式组合梁折减刚度计算方法

为研究装配式组合梁中剪力键集束式布置时剪力键集束度(单个断面预留孔剪力键数量与全梁剪力键总量的比值)对梁体刚度的影响,开展了1片现浇组合梁和2片不同集束度的装配式组合梁的静力加载试验,测试其截面应变分布、界面滑移和跨中挠度,并分析截面刚度、挠度变化等规律.基于无剪力连接区段刚度连续渐变假定,以及等效前后无剪力连接区段面...     

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。     

混凝土徐变效应对组合梁桥剪力钉的受力影响分析

对组合梁桥桥面板钢梁–混凝土板连接处剪力钉受混凝土板徐变效应影响分析,建立有限元模型,建立完整施工阶段,考虑不同位置、不同方向上剪力钉内力分布规律。分析得到：成桥15年后剪力钉受力受徐变作用的影响较小,工程中可不考虑;横、纵桥向剪力钉内力发展均从跨中处开始延伸,到达支点处出现内力峰值。成桥初期徐变效应对剪力钉受力行为影响最大,延长混凝土板存梁时间可有效减缓剪力钉受徐变效应的作用。     

组合连续梁桥高强砂浆填充群钉连接件抗剪承载力试验研究

以71m 110m 71m三跨连续钢-混凝土组合箱形梁桥为工程背景,采用足尺模型推出试验方法研究了高强砂浆填充群钉连接件的抗剪承载力和荷载滑移曲线。共制作了7个C65砂浆填充剪力连接件试件,其中4个为单排标准推出试件,另外3个为20根22×200的群钉试件。比较了单排钉和群钉连接件的抗剪承载力和荷载滑移曲线,推荐了相应的经验公式,并且讨论了公式的适用性。