薄层UHPC中MCL形组合榫连接件力学性能研究

抗剪连接件正常使用阶段的力学性能是影响钢-混组合梁桥结构变形的关键因素。针对薄层超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)及改进螺旋线(Modified Clothoide,MCL)形组合榫连接件组合形式中组合榫连接件力学性能研究不足的问题,研究UHPC对MCL形组合榫连接件抗剪刚度的影响,探索适用于薄层UHPC中MCL形组合榫连接件的抗剪刚度计算方法。设计并开展薄层普通混凝土(Normal Concrete,NC)以及薄层UHPC中的MCL形组合榫连接件推出试验;建立精细化的ABAQUS有限元数值模型,并通过试件试验结果验证所建立的有限元数值模型的适用性和有效性;基于推出试验数据及有限元数值模拟结果,采用组合榫三弹簧刚度模型,推导出薄层UHPC中MCL形组合榫连接件的抗剪刚度计算公式。研究结果表明:1)UHPC试件中的组合榫连接件抗剪刚度较NC试件有大幅提高;2)MCL形钢榫厚度的增加将使组合榫连接件抗剪刚度显著增大;3)提出的抗剪刚度计算公式能够准确计算薄层UHPC中MCL形组合榫连接件的抗剪刚度。研究成果可为带有MCL形组合榫连接件的UHPC组合结构的推广和应用提供理论支持。

新型柔性灌孔材料在预制楼梯连接节点的应用

针对目前常用的预制楼梯连节点连接形式的缺点,提出一种柔性材料填充预制楼梯连节点,主要研究填充柔性材料的柔性铰节点的力学性能,并对不同材料填充的连接点进行了节点推出试验,分析了销栓连接的承载力、刚度和破坏模式。结果表明:乳液型柔性材料具有良好的变形能力、适中的承载力及刚度,同时由于其配置过程简单、材料强度稳定易控制,适合做柔性孔灌浆材料。

胶合竹-混凝土组合梁销栓连接性能试验研究

采用植筋螺杆作为连接件,对6组胶合竹-混凝土组合试件进行剪切滑移试验,测得了荷载-滑移曲线、抗剪承载力和抗滑移刚度等基本力学指标,并对不同组合方式进行了分析和比较.研究结果表明:组合试件的主要破坏模式为GluBam在螺杆局部挤胀作用下的纵向开裂和螺杆在胶合竹梁内部产生显著的弯折变形;组合试件的抗剪切性能随着螺杆直径的增大而增强,但提高效应呈递减趋势,选用直径为18mm的螺杆作为连接件较为合理;提高螺杆强度等级对改善组合试件的抗剪切刚度和组合梁的组合效应没有实质性作用;在组合界面设置防水层,对胶合竹梁含水率的影响是暂时的,可以取消.

波形钢组合桥面板中组合销剪力连接件的力学性能

为研究波形钢组合桥面板中组合销剪力连接件的力学性能,设计了6组试件进行推出试验,根据其荷载滑移曲线,对比研究了MCL形和PZ形组合销剪力连接件的破坏形态、承载力及椭圆孔的作用.采用有限元分析方法,分析了材料强度、组合销剪力连接件厚度、开孔位置及形状、贯穿钢筋等参数对承载力的影响.结果表明,2类组合销剪力连接件均为延性破坏,破坏时出现混凝土贯通裂缝.椭圆孔可明显提高组合销剪力连接件的极限承载力.相同条件下,MCL形组合销剪力连接件的极限承载力高于PZ形组合销剪力连接件.混凝土强度、钢板厚度、开孔形式、贯穿钢筋都是影响承载力的主要因素,而开孔位置对承载力基本无影响.设计时宜选用椭圆形开孔,合理选择板厚,避免出现钢失效破坏和钢材的浪费.

PBL与PZ型剪力连接件抗拉拔性能试验

采用12个PBL和3个PZ型剪力连接件试件,通过一套自主设计的单调加载装置,进行极限抗拉拔承载力、相对位移、剪力键应变和破坏模式的测试试验,比较了开孔大小、埋置深度以及剪力键类型对试件极限抗拉拔承载力、初始开裂荷载和破坏模式的影响;并根据试验结果拟合了PBL剪力键极限抗拉拔承载力的计算公式。研究结果表明:加大孔径能直接提高PBL剪力键的极限抗拉拔承载力,当孔径由0 mm增长到30 mm,极限抗拉拔承载力增长率最大可达34.5%;埋置深度的增加较孔径能更显著地提升剪力键的极限抗拉拔承载力,当埋深由110mm增长至225 mm,PBL和PZ型剪力连接件对应的极限抗拉拔承载力的增长率可分别达到224%和165%;PZ型剪力连接件较相同埋深的PBL剪力键有更大的极限抗拉拔承载力,同时由于其良好的疲劳性能,不同几何尺寸和构造的PZ型剪力连接件力学性能的研究工作有待进一步开展。

销栓式钢筋连接的混凝土非承重墙体抗震性能试验

框架结构中的现浇混凝土非承重墙体与主体框架之间通常采用销栓式钢筋连接设计成柔性连接的方式.已有研究表明,如果采取合理的销栓式钢筋连接节点的构造措施,现浇混凝土非承重墙体可以具备良好的变形能力并能够发挥积极的耗能减震作用.在此基础上,本文开展了3个墙体足尺试件的低周水平反复荷载试验,探讨了相关设计参数变化对墙体抗震性能的影响,研究结果进一步完善了采用销栓式钢筋连接的混凝土非承重墙体的设计方法.

基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪性能研究

针对MCL组合销连接件在钢销底部存在应力集中的问题,提出了一种在钢销上设置横向剪力钉的新型组合销连接件。为研究该新型组合销连接件的抗剪性能,通过24个推出试验,获得了考虑钢销厚度和剪力钉设置数量的荷载-滑移曲线、钢销应变-荷载曲线以及相应的极限抗剪承载力,提出了新型组合销连接件抗剪承载力计算公式。结果表明:随着剪力钉设置数量从1对增加至3对,其相应的组合销极限抗剪承载力提高了11.7%~62.2%。提出的抗剪承载力计算公式理论值与试验值比较吻合,误差在0.08%~5.15%。研究工作为该新型组合销连接件的实际应用提供了试验依据。

大直径混凝土榫PBL连接件力学性能试验

PBL连接件作为主要的传力构件被广泛应用于钢-混组合桥梁结构中,为研究基于大直径混凝土榫的PBL连接件力学性能,设计了8组共24个试件,对其进行推出试验研究。根据推出试件的内部破坏状态分析了大直径混凝土榫PBL连接件的破坏形态及破坏机理;探讨了大直径混凝土榫PBL连接件抗滑移性能及承载能力的影响因素;从荷载-滑移曲线特征、抗剪刚度及延性性能三方面对比分析了不同直径混凝土榫PBL连接件的力学性能。研究结果表明:大直径混凝土榫PBL连接件的主要破坏形式有横向贯穿钢筋的剪断破坏、孔内混凝土的压碎破坏及开孔剪切钢板的受剪破坏3种;横向贯穿钢筋直径、开孔剪切钢板厚度及其破坏形态均为影响PBL连接件抗滑移性能的重要因素,剪切钢板的开孔直径对PBL连接件抗滑移性能的影响较小;横向贯穿钢筋直径、开孔剪切钢板厚度及其开孔直径是影响PBL连接件承载能力的重要因素;在大直径混凝土榫PBL连接件中,钢板开孔直径为75mm的PBL连接件的力学性能优于钢板开孔直径为60mm的,而钢板开孔直径为90mm的PBL连接件的力学性能优于钢板开孔直径为75mm的。研究结果为大直径混凝土榫PBL连接件的工程应用奠定了理论依据。

PZ型组合销剪力连接件受力机理研究

为研究PZ型(puzzle shape)组合销剪力连接件的受力机理,首先设计了3组试件进行推出试验,分析了其极限荷载值和极限滑移量,然后在试验基础上建立了有限元模型,分析了极限荷载时各受力构件的应力、变形和损伤,阐述了组合销剪力连接件的承载机理。研究结果表明,PZ型组合销剪力连接件的极限承载力和极限滑移量与贯穿钢筋和椭圆孔有关。极限荷载时,剪力连接件应力水平较高,钢销下端和椭圆孔上端存在应力集中现象;上层贯穿钢筋同样应力水平较高,存在弯曲变形现象;下层贯穿钢筋应力水平较低,无变形;混凝土销和混凝土榫损伤严重,呈现出由上层贯穿钢筋区域向下层贯穿钢筋区域扩展现象。荷载作用下,混凝土销和混凝土榫承压面发生压缩变形,破坏阶段压缩变形达到最大值后退出工作,荷载值由贯穿钢筋抵抗。