疲劳荷载作用下钢-混组合梁界面滑移对其性能影响研究

为分析界面滑移对钢-混组合梁疲劳性能的影响,在考虑界面滑移影响的栓钉疲劳刚度退化模型基础上,提出考虑界面滑移损伤的钢-混组合梁疲劳性能分析方法,以某工字钢-混组合连续梁为背景开展缩尺模型试验,建立考虑界面滑移损伤的钢-混组合梁疲劳性能分析模型梁,对比分析疲劳加载过程中试验梁与模型梁的疲劳性能,并进行界面滑移系数影响因素的参数分析。结果表明:疲劳荷载作用下,钢-混组合梁中钢梁下翼缘发生开裂,并最终导致组合梁失效,加载过程中钢-混组合梁跨中挠度及界面残余滑移均呈现明显的三阶段特征;模型梁跨中挠度及界面残余滑移随加载次数的变化趋势分析结果与试验梁吻合良好,验证了考虑界面滑移损伤的钢-混组合梁疲劳性能分析方法的可行性;疲劳荷载作用下钢-混组合梁界面滑移将引起钢梁中应力增加,从而降低组合梁疲劳寿命,建议在疲劳寿命预测中引入界面滑移疲劳折减系数,建议其取值为1.2。

杜芬型滑移系统自由振动分析

研究了杜芬型滑移系统的自由振动特征。推导了系统自由振动停滞区和相轨线的解析表达式,计算分析了滑移振动停滞区长度、相轨线及残余滑移的变化规律。结果表明,停滞区长度随摩擦系数单调增加而随线性与非线性恢复力参数单调减小;振子最终停滞的位置具有随机性,残余滑移在整个停滞区间内呈均匀分布。

PBL剪力键的疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力键的疲劳性能,进行6组PBL剪力键试件的正交疲劳试验。试件基于EC4的标准推出试验构造,采用不同的疲劳荷载幅进行加载;测试开孔钢板、贯穿钢筋、混凝土板的应变,以及残余滑移量;得到PBL剪力键的疲劳破坏形态,疲劳荷载与疲劳寿命、残余滑移量之间的相对关系,以及PBL剪力键疲劳性能的影响因素。研究结果表明:PBL剪力键的疲劳性能优秀;所研究的试件,疲劳破坏形式皆为混凝土板的开裂;残余滑移量能表征PBL剪力键的疲劳损伤累积过程,根据残余滑移量的发展,可以将PBL剪力键的疲劳破坏过程分为3个阶段;根据疲劳试验结果,可以建立PBL剪力键的疲劳寿命与相对疲劳强度、疲劳荷载峰谷值之间的关系式;PBL剪力键的疲劳性能与混凝土强度、剪力键的构造尺寸(主要是开孔钢板孔径及厚度)等相关。

钢-混组合结构PBL剪力键疲劳寿命试验

为研究反复荷载作用下钢-混组合结构PBL剪力键的疲劳性能,根据国内外钢-混组合结构中PBL剪力键构造特点,以开孔直径、钢板厚度和贯穿钢筋直径为影响参数,设计了6组24个PBL剪力键推出试验模型,进行三因素二水平的正交试验。以静载试验测得的极限承载力为标准,测试得到每组试件在不同荷载反复作用下各试件能承受的荷载循环次数,建立了残余滑移量与荷载作用次数关系曲线,确定了PBL剪力键疲劳损伤的3个阶段及与之对应的破坏形态。研究结果表明:可以用残余滑移量来描述PBL剪力键损伤的发展,并用以度量各种加载条件下的PBL剪力键的疲劳损伤和疲劳寿命。