开孔板连接件抗剪承载力计算方法研究

开孔板连接件是一种承载力高、刚度大、经济性好的新型抗剪连接件,在钢-混组(混)合结构中应用前景广阔。为探究不同工程结构中开孔板连接件的承载力计算方法,对国内外相关研究成果进行了梳理,分析了不同推出试件形式下开孔板连接件的受力特征,探讨了几何尺寸、构造形式、材料强度等参数对连接件抗剪性能的影响。基于开孔板连接件构造特征及传力机理,提出了适于不同开孔板连接件构造的承载力计算方法。结果表明:开孔板连接件构造形式、混凝土强度、开孔钢板孔径大小及贯穿钢筋直径对其极限承载能力有较大影响。利用文章提出的钢混组(混)合梁PBL承载力计算方法,获得的计算值与试验值具备优良的相关性。

预应力砼-钢组合风电塔架穿筋连接段弹塑性分析

预应力砼-钢组合结构形式是发展大功率风机以及解决山区风场建设运输难题的必然选择,其预应力砼段与钢结构连接段的分析与设计是关键。文章提出一种新型的嵌入式开孔板和穿孔钢筋连接段结构方案,并以某高度为77.5 m的风电塔架为例,建立有限元模型,在预应力和最不利荷载组合设计值作用下进行了弹性及弹塑性结构分析,得到钢制连接件、砼、穿孔钢筋的应力分布和变形特点。结果表明:在法兰盘下部设置嵌入式钢筒和穿孔钢筋可以有效提高过渡段刚度,改善应力分布;当连接过渡段中砼榫发生塑性变形后,穿孔钢筋有效地发挥了传递剪力作用,并将上部荷载分散传递到下部砼塔筒中;从而验证所提方案的合理性。

不同类型剪力连接件的破坏过程及破坏机理研究

为研究钢-混组合桥梁结构中不同类型剪力连接件的破坏过程及破坏机理,设计B,D,J 3类共9个试件进行试验研究。分析了3类剪力连接件的破坏发展历程,探讨了3类剪力连接件的破坏形态以及破坏机理,并对3类剪力连接件的荷载-滑移曲线特征进行分析。结果表明:PBL连接件(B,D类)与角钢连接件(J类)的破坏发展过程大不相同,B类剪力连接件的破坏形态属于贯穿钢筋的剪断或屈服破坏,D类剪力连接件的破坏形态属于钢板的剪切破坏;而角钢连接件在不设置贯穿钢筋时属于混凝土过早的失去约束作用而被压溃破坏,因此,角钢连接件设置贯穿钢筋是非常有必要的。

组合结构中栓钉与PBL键的比较

对比介绍了栓钉和PBL键目前国内外的研究成果,包括承载力试验方法、破坏机理、承载力计算方法和疲劳性能等,为剪力连接件的研究和应用提供了借鉴。

防屈曲支撑-RC框架新型开孔钢板剪力键连接节点抗震性能研究

防屈曲支撑(BRB)作为一种优良的耗能构件,广泛应用于工程结构。在钢筋混凝土(RC)框架结构中布置防屈曲支撑时,支撑与梁柱节点的连接往往是结构抗震设计的重点和难点。传统的连接方式为节点板与梁柱混凝土中的预埋件焊接,再与BRB直接相连。然而,框架作用产生的开合效应和地震动引起的往复荷载容易使焊缝疲劳撕裂,从而导致节点连接破坏。为此,该文提出了开孔钢板剪力键(PBL)整体式连接节点,并将其应用于BRB-RC框架结构中。基于泛应力法,给出了节点板和PBL的设计方法。以此为基础,开展了BRBRC框架结构的节点设计,进行了节点的有限元模拟和试验分析。研究结果表明:BRB与RC梁柱的连接节点承载力强,塑性铰转移到节点板边缘以实现损伤可控,BRB的承载-耗能性能得到了充分发挥;该新型节点连接形式安全、可靠,可显著提升结构的抗震性能。

十字型开孔钢板剪力键抗剪性能试验研究

为了加强大跨度钢-混凝土组合梁的界面黏结效果,结合实际工程的构造提出十字型开孔钢板剪力键。通过1组栓钉剪力键和3组十字型开孔钢板剪力键的推出试验,研究了其破坏模态及荷载-滑移曲线。结果表明:相近截面面积的十字型开孔钢板剪力键抗剪性能远高于栓钉剪力键,截面宽度和混凝土强度等级对十字型开孔钢板剪力键抗剪性能的影响最大;同时十字型开孔钢板剪力键的抗剪承载力随着开孔钢板厚度的增加而提高;抗剪刚度随着剪力键高度的增加有一定的提高。

开孔钢板加劲的矩形钢管钢纤维高强混凝土柱轴压试验研究

为探明加劲肋类型、开孔钢板（PBL）开孔间距、钢纤维体积掺量、混凝土强度等级等对矩形钢管钢纤维高强混凝土（SFRHC）柱轴压破坏模式的影响规律,对10根柱进行了轴压性能试验,得到了其荷载-压缩变形曲线、位移延性系数、耗能指标和破坏模式。研究结果表明：与PBL加劲试件相比,钢板加劲试件和未加劲试件的位移延性系数分别降低11.9%和10.4%,耗能指标分别降低8.3%和5.6%, PBL加劲肋能有效加强钢管与核心混凝土的组合作用。掺入体积率为0.8%钢纤维的PBL加劲试件,其位移延性系数和耗能指标分别提高12.5%和42.3%,钢纤维体积率为0.8%-1.2%时,试件位移延性系数和耗能指标明显提高。加劲SFRHC柱为肋间管壁局部外鼓破坏,PBL加劲柱的破坏位置均位于PBL开孔处,未加劲SFRHC柱为管壁外鼓破坏,对应钢板屈曲处核心混凝土表现为压碎破坏,钢纤维被整体拔出;加劲SFRHC柱沿高度方向破坏位置明显下移,钢板加劲肋和PBL加劲肋均能有效分担轴向荷载。

复合型开孔板连接件抗剪性能试验

为提高开孔板连接件(PBL)的抗剪性能,提出了带柔性套筒的复合型PBL连接件,并对其抗剪性能进行试验研究,建立复合型PBL承载力计算方法。基于贯穿钢筋弯拉受力模型,推导其抗剪作用表达式,得到PBL孔内应力扩散角对贯穿钢筋抗剪作用的影响规律。设计制作8个PBL推出试件并进行破坏试验,探究柔性套筒壁厚对复合型PBL抗剪刚度、承载能力、延性、破坏模式及孔内钢筋混凝土榫传力机制的影响。研究结果表明:极限状态下,复合型PBL的贯穿钢筋弯拉变形较大,荷载-滑移曲线呈现明显的强化特征,且连接件延性得到显著改善;与无柔性套筒的常规PBL比较,贯穿钢筋周围包裹2 mm壁厚套筒的复合型PBL极限承载力和相应滑移分别提高了40.0%和42.6%;继续增大柔性套筒壁厚,由于孔内混凝土榫的有效剪切面积削弱,且两侧混凝土对贯穿钢筋的局部支撑作用减小,连接件承载力有所降低,但延性得到持续改善。将试验结果与已有常规PBL承载力计算公式进行对比分析表明,以钢筋混凝土榫剪切变形为主的常规PBL承载力计算公式对复合型PBL抗剪承载力计算误差较大,相关公式计算值均小于试验实测值。结合复合型PBL传力机理,给出了考虑混凝土榫剪切作用、贯穿钢筋作用和混凝土板局部支撑作用的PBL承载力计算公式。与试验结果对比发现,所提承载力公式计算值与试验结果吻合良好,可用于复合型PBL抗剪承载力的确定。