鋼-混凝土組合梁橋栓釘連接件精細(xì)化計(jì)算方法及時(shí)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，并獲得了豐碩的成果。目前研究多通過(guò)推出試驗(yàn)獲得栓釘?shù)目辜舫休d力及荷載-滑移曲線，而對(duì)栓釘與混凝土之間受力機(jī)理以及力的傳遞過(guò)程分析較少，且對(duì)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(huì)使組合梁的撓度與連接件的負(fù)擔(dān)逐漸增加，甚至產(chǎn)生大量滑移，嚴(yán)重影響組合梁共同工作的性

2、能。鑒于以上問(wèn)題，本文基于十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題“新型城市組合結(jié)構(gòu)橋梁經(jīng)時(shí)行為與動(dòng)力性能研究”(2011BAJ09B02-02)項(xiàng)目，通過(guò)試驗(yàn)、理論與精細(xì)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(jì)算方法，并研究了栓釘與混凝土間的受力機(jī)理，以及栓釘?shù)挠行芰Ω叨?。根?jù)組合梁的精細(xì)化數(shù)值模型分析了混凝土板的收縮、徐變對(duì)鋼-混凝土組合梁受力性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)栓釘剪力連接件試驗(yàn)研究與精細(xì)化數(shù)值分

3、析
　　進(jìn)行了11個(gè)推出試驗(yàn)研究，分別研究不同栓釘長(zhǎng)度、栓釘直徑、鋼筋布置以及栓釘數(shù)目對(duì)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(yàn)的精細(xì)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(wèn)題，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模型計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)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(jì)算方法及精細(xì)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(duì)混凝土的反力系

4、數(shù)以及屈服位移進(jìn)行了分析取值，得到了栓釘?shù)膬?nèi)力與荷載-滑移曲線的計(jì)算方法。根據(jù)栓釘?shù)膬?nèi)力方程分別對(duì)栓釘推出試件中所受的彎矩、剪力、變形進(jìn)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(shí)對(duì)應(yīng)的模型與栓釘剪壞時(shí)對(duì)應(yīng)的模型。
　　(3)栓釘剪力連接件受力機(jī)理及有效受力長(zhǎng)度研究
　　根據(jù)推出試件的精細(xì)化數(shù)值模型，對(duì)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(jī)理進(jìn)行了研究，得到了混凝土所受力的傳

5、遞路徑，并進(jìn)一步分析了不同混凝土強(qiáng)度、栓釘直徑、栓釘高度對(duì)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(qiáng)度下的有效受力長(zhǎng)度。在混凝土抗壓強(qiáng)度為20MPa、30MPa、40MPa、50MPa的情況下栓釘?shù)挠行芰﹂L(zhǎng)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(xì)化模型的鋼-混凝土組合梁時(shí)效特性研究
　　結(jié)合梁式試驗(yàn)建立了組合梁的精細(xì)

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(shí)體單元建立，并考慮了栓釘與混凝土之間的接觸等問(wèn)題，模型計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　基于精細(xì)化模型研究了梁式試驗(yàn)與推出試驗(yàn)中栓釘?shù)氖芰Σ煌l(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(duì)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(xì)化模型分析了不同剪力連接度對(duì)組合梁受力性能的影響，以及混