开孔钢板剪力键的性能研究

来源 :同济大学 | 被引量 : 17次 | 上传用户:znchen1
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近来开孔板连接件作为一种新型剪力连接件用来连接组合结构桥梁的钢梁和混凝土桥面,其受力性能得到广泛研究。然而,开孔板连接件的抗剪承载力计算的相关规定与其它常用的剪力连接件的比较相对较少。本文通过推出试验研究焊钉和开孔板剪力连接件的承载能力。总共24件推出试验样本用来进行了破坏试验。本文研究焊钉直径、开孔板连接件横向钢筋比例以及混凝土浇注方式的影响,并对这些影响参数进行优化,建议最优的参数选取。试验表明,开孔板连接件比焊钉在钢梁和混凝土板之间具有更好连接性能。此外,采用通用有限元软件ANSYS对推出试件进行有限元模拟。通过与试验结果对比验证三维有限元模型。有限元分析中考虑材料和几何非线性。对钢和混凝土等材料非线性模型影响进行深入研究。对ANSYS中不同混凝土非线性模型参数,钢筋模型和单元网格尺寸的影响进行验证。改进的模型结果表明该有限元模型能够模拟推出试件破坏的全过程。采用验证的有限元模型研究开孔板连接件性能的影响因素,包括:连接件的高度和厚度,贯穿开孔板孔洞的横向钢筋面积,钢筋的屈服强度,混凝土销的面积以及受压强度。考虑以上参数的89个有限元模型进行分析,并统计结果预测参数关系的表达式,建议用于开孔板连接件抗剪承载力的估计。论文还提出一种新型的开孔板连接件。通过有限元模型模拟新型开孔板连接件的推出试件,并且同常规开孔板结果进行比较。结果表明,新型连接件具有令人满意的抗剪承载力。利用根据推出试验验证的有限元模型,进行了新型的开孔板连接件分析研究,并以此有限元模型作为基本模型得到更多的数值结果。通过140个有限元模型研究连接件的高度和厚度、贯穿开孔板孔洞的横向钢筋面积,钢筋的屈服强度,混凝土销的面积以及受压强度影响因素,得到荷载—滑移曲线和抗剪承载力。结果进行统计得到连接件抗剪承载力的估算公式。通过有限元方法研究开孔板连接件的破坏过程,结果表明,转动的出现影响抗剪承载力。建议的新型开孔板连接件孔洞贯穿钢筋采用分布式,由于两层钢筋能够阻止转动的出现,大大提高抗剪承载力。
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