全装配式钢桁-混凝土组合梁剪力件焊缝疲劳分析

为了研究全装配式钢桁-混凝土组合梁桥剪力连接件焊缝疲劳问题,基于全装配式钢桁-混凝土组合梁传力机制,提出了全装配式钢桁-混凝土组合梁非连续传力模型理论,利用该理论计算得到了组合梁界面滑移值和剪力值,并进一步得出组合梁在荷载上限的焊缝剪应力幅值,以此来评价焊缝的疲劳性能.通过设计一实桥缩尺负弯矩区段模型进行疲劳试验,观察全装配式钢桁-混凝土组合试验梁剪力件焊缝在全熔透无损伤情况下的疲劳情况并和非传力模型计算结果进行对比分析.结果表明:随着疲劳加载次数的增加,试验模型桥面板和钢桁的应变值变化在7%以内,未发生应变突变,表明结构整体性良好,未发生焊缝疲劳失效;通过非传力模型计算出组合梁最大剪应力幅值为32.90 MPa,小于组合梁剪力连接件的容许抗力值69.56 MPa,焊缝剪应力幅值远远低于抗力值,不会产生焊缝疲劳问题,这与试验所得结果一致,为之后研究全装配式钢桁-混凝土组合梁的疲劳问题提供了参考.

疲劳荷载作用下钢-混凝土组合梁变形计算

为了对钢-混凝土组合梁在疲劳荷载作用下的弹性挠度和残余挠度分析,建立了组合梁疲劳荷载下的非连续传力模型。通过建立钢材和栓钉等材料的疲劳损伤退化模型,对组合梁在疲劳荷载情况下沿梁长方向的滑移分布情况和跨中挠度进行了计算。结合不同连接程度的组合梁疲劳试验数据,进行了参数分析,并验证了方法的可靠性。提出了疲劳荷载作用下钢-混凝土组合梁变形计算公式,采用该模型计算的滑移值、弹性挠度值与试验值有较高的吻合度。当考虑沿梁长方向各排栓钉的刚度退化情况时,对于组合梁变形计算有较大的影响。通过混凝土承担的轴力和弯矩可知,疲劳荷载作用下,栓钉承载能力降低造成组合梁截面曲率增大,刚度降低,自身截面刚度的退化影响较小。计算结果表明:在疲劳荷载加载时,组合梁界面栓钉出现剪力重分布现象,跨中栓钉承担的剪力由小变大,靠近梁端栓钉承担的剪力由大变小,且呈非线性变化趋势。当接近组合梁疲劳寿命时,组合梁跨中变形、截面滑移都呈指数型上升趋势。当达到疲劳寿命时,梁端栓钉承担的剪力急剧下降,最终造成以栓钉剪切疲劳破坏形式的组合梁疲劳破坏。该方法可供实际试验和工程实际参考。