鋼-混凝土組合梁橋栓釘連接件精細化計算方法及時效特性研究.pdf

1、剪力連接件是保證鋼梁與混凝土板共同工作的關(guān)鍵部件，而栓釘連接件是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種剪力連接件，國內(nèi)外學(xué)者對其進行了大量的研究，并獲得了豐碩的成果。目前研究多通過推出試驗獲得栓釘?shù)目辜舫休d力及荷載-滑移曲線，而對栓釘與混凝土之間受力機理以及力的傳遞過程分析較少，且對栓釘?shù)氖芰σ约昂奢d-滑移曲線的得出缺乏一定的理論基礎(chǔ)?；炷涟宓氖湛s、徐變會使組合梁的撓度與連接件的負擔逐漸增加，甚至產(chǎn)生大量滑移，嚴重影響組合梁共同工作的性

2、能。鑒于以上問題，本文基于十二五國家科技支撐計劃子課題“新型城市組合結(jié)構(gòu)橋梁經(jīng)時行為與動力性能研究”(2011BAJ09B02-02)項目，通過試驗、理論與精細化數(shù)值分析的方法，得到了栓釘?shù)膬?nèi)力以及荷載-滑移曲線的計算方法，并研究了栓釘與混凝土間的受力機理，以及栓釘?shù)挠行芰Ω叨取８鶕?jù)組合梁的精細化數(shù)值模型分析了混凝土板的收縮、徐變對鋼-混凝土組合梁受力性能的影響。主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)栓釘剪力連接件試驗研究與精細化數(shù)值分

3、析
　　進行了11個推出試驗研究，分別研究不同栓釘長度、栓釘直徑、鋼筋布置以及栓釘數(shù)目對栓釘剪力連接件抗剪性能的影響。應(yīng)用有限元建立了推出試驗的精細化數(shù)值模型，模型中考慮了栓釘與混凝土之間的接觸以及材料的非線性等問題，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模型計算的結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。
　　(2)考慮栓釘與混凝土相互作用的連接件理論計算方法及精細化受力分析
　　基于彈性地基梁理論建立了栓釘?shù)膬?nèi)力方程，根據(jù)已有的研究成果與數(shù)值分析對混凝土的反力系

4、數(shù)以及屈服位移進行了分析取值，得到了栓釘?shù)膬?nèi)力與荷載-滑移曲線的計算方法。根據(jù)栓釘?shù)膬?nèi)力方程分別對栓釘推出試件中所受的彎矩、剪力、變形進行了分析，并根據(jù)推出試件的破壞模式，將荷載-滑移曲線模型分為兩種，混凝土壓碎破壞時對應(yīng)的模型與栓釘剪壞時對應(yīng)的模型。
　　(3)栓釘剪力連接件受力機理及有效受力長度研究
　　根據(jù)推出試件的精細化數(shù)值模型，對推出試件的破壞形態(tài)，栓釘與混凝土的相互作用及受力機理進行了研究，得到了混凝土所受力的傳

5、遞路徑，并進一步分析了不同混凝土強度、栓釘直徑、栓釘高度對抗剪性能的影響。
　　根據(jù)栓釘?shù)氖芰顟B(tài)與Mises應(yīng)力的大小，確定了Φ19的栓釘在不同混凝土強度下的有效受力長度。在混凝土抗壓強度為20MPa、30MPa、40MPa、50MPa的情況下栓釘?shù)挠行芰﹂L度分別為4.42d，4d，3.68d，3.42d（d為栓釘?shù)闹睆剑?br>　　(4)基于精細化模型的鋼-混凝土組合梁時效特性研究
　　結(jié)合梁式試驗建立了組合梁的精細

6、化數(shù)值分析模型，與以往模型中栓釘以彈簧單元建立不同，栓釘采用實體單元建立，并考慮了栓釘與混凝土之間的接觸等問題，模型計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)與試驗結(jié)果吻合較好。
　　基于精細化模型研究了梁式試驗與推出試驗中栓釘?shù)氖芰Σ煌?，發(fā)現(xiàn)梁試件中栓釘根部所能承受的剪切力比推出試件中的要小，但所受到的拔力比推出試件中的要大，栓釘所受的拔力對栓釘根部所能承受的剪切力有一定的削弱作用。
　　根據(jù)精細化模型分析了不同剪力連接度對組合梁受力性能的影響，以及混