SFRC栓钉-橡胶连接件力学性能非线性有限元分析

为研究钢纤维混凝土(SFRC)栓钉-橡胶连接件的力学性能,采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元计算,比较分析不同橡胶套高度下SFRC栓钉-橡胶连接件与SFRC普通栓钉连接件抗剪承载力、抗剪刚度等力学性能差异。研究结果表明,采用ABAQUS/standard求解器能较好地模拟SFRC栓钉-橡胶连接件推出试验;采用橡胶包裹栓钉后,连接件抗剪承载力基本保持不变,抗剪刚度显著减小(约为SFRC普通栓钉连接件的50%);橡胶套高度变化(h_(r)=25,50,75 mm)对其抗剪刚度与抗剪承载力影响较小;组合连接件橡胶套高度建议取栓钉高度的50%。

钢纤维混凝土栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度分析

为建立钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度设计计算方法,结合已有文献推出试验,采用ABAQUS显式准静态求解技术进行非线性有限元分析,仿真计算结果与文献推出试验结果基本吻合。以橡胶套高度、橡胶套厚度、混凝土强度和栓钉直径为影响参数,分析组合连接件抗剪刚度变化规律,并结合现有栓钉抗剪刚度计算式拟合出SFRC栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度设计计算公式。结果表明:ABAQUS显式准静态求解技术能较好地实现组合连接件推出试验数值模拟;采用橡胶套包裹栓钉后会大幅降低连接件抗剪刚度,抗剪刚度最大降幅约为60%;当橡胶套高度为25 mm、厚度为2.5 mm时,即可显著降低连接件抗剪刚度;钢纤维混凝土强度对抗剪刚度影响较小;组合连接件抗剪刚度与栓钉直径近似呈正比关系;提出的抗剪刚度设计计算式能较准确预测钢纤维混凝土栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度,为工程设计提供参考与借鉴。

并列异形PBL-钢纤维增强混凝土组合剪力键受剪性能研究

为解决PBL连接件在装配式组合梁中应用困难的问题,提出了一种并列异形PBL-钢纤维增强混凝土(SFRC)组合剪力键。以连接件内贯穿钢筋数量为参数,进行了5个简化单边推出试验,得到试件的破坏模式与荷载-位移曲线,对比分析关键受剪变形特征的变化规律。基于试验结果,建立与试验结果吻合较好的有限元模型,并分析了不同材料部件的应力、应变发展及分布特点;对异形钢板剪力键的断裂机制进行了初探性研究。研究结果表明:并列异形PBL-SFRC组合剪力键具有初始剪切刚度大和延性好的特点;贯穿钢筋可有效防止SFRC的纵向劈裂破坏,减小连接件的拔出效应;组合剪力键的整体性随贯穿钢筋数量的增加而提高;有限元分析较好地揭示了该类剪力键从PBL屈服到SFRC损伤再到PBL断裂的破坏过程,PBL剪力键断裂点的钢材应变较大,与钢材颈缩应变吻合较好。

钢纤维混凝土焊钉-橡胶连接件受剪承载力试验研究

为建立钢-混凝土组合结构桥梁使用的钢纤维混凝土(SFRC)焊钉-橡胶连接件受剪承载力设计计算方法,设计并制作了18组54个SFRC焊钉-橡胶连接件,通过单调加载与循环加载推出试验,研究了混凝土强度、焊钉直径、钢纤维体积掺量、橡胶套筒高度及厚度、加载模式等对其受剪承载力的影响规律。基于准牛顿法进行非线性拟合,提出了SFRC焊钉-橡胶连接件受剪承载力计算式。研究结果表明:焊钉-橡胶连接件受剪承载力随SFRC强度增大而增加,且增速呈变缓趋势;受剪承载力与焊钉杆截面面积大致呈线性增加关系,而随着橡胶套筒相对截面面积的增大而降低;钢纤维体积掺量不大于0.8%时,其对受剪承载力提升显著,随后增速变缓;加载模式对受剪承载力及破坏模式的影响不大;橡胶套筒可有效降低焊钉抗剪刚度并显著提高其变形性能。所提SFRC焊钉-橡胶连接件受剪承载力计算式可适用于SFRC强度等级CF30~CF60、焊钉直径13~25 mm、钢纤维体积掺量0~1.6%、橡胶套筒厚度不超过焊钉直径的1/2.6的SFRC焊钉-橡胶连接件设计。