装配式钢-薄层UHPC组合梁大直径短栓钉连接件抗剪性能有限元分析

为研究装配式钢-薄层UHPC组合梁中大直径短栓钉的抗剪性能,通过有限元软件ABAQUS建立栓钉推出试验模型,主要研究栓钉直径、孔洞大小、孔洞形状以及单孔内配置栓钉数量对其抗剪性能的影响。研究结果表明:试件破坏模式均为栓钉剪断和混凝土板局部压坏;栓钉直径是影响抗剪承载力的主要因素,孔洞大小和孔洞形状对抗剪承载力影响不大,装配式试件较现浇试件抗剪承载力略有提升;单个孔内配置一个大直径短栓钉基本上可代替同等截面面积的两个小直径短栓钉。此外,将有限元得到的抗剪承载力与已有规范计算值对比发现,GB 50010—2017和EC 4中的计算方法预测偏保守,AASHTO LRFD中的计算方法与有限元得到数值吻合较好,并对比6组相关试验数据,验证了其计算方法的准确性。

薄层加固空心板桥抗弯承载力提升分析

当前公路桥梁改扩建工程中大量空心板桥因承载能力严重不足而面临拆除新建的难题,研究实用、高效的空心板桥顶面薄层加固方法可为该问题的解决提供重要途径。为获得薄层加固对空心板桥抗弯性能实际提升效果,以改扩建工程中13 m简支空心板桥为工程实例,提出了采用普通混凝土或超高性能混凝土(UHPC)进行空心板桥顶面薄层加固方案,并采用有限元软件建立C30混凝土及UHPC薄层加固空心板单梁、空心板桥非线性数值分析模型进行全过程计算分析。结果表明:采用C30混凝土和UHPC两种不同材料对空心板单梁、空心板桥进行顶面薄层加固,不仅对于结构的弹性、极限抗弯承载力有明显提高,而且可增大桥梁的安全系数,提高桥梁的安全使用性能。相对而言,采用UHPC薄层加固对结构抗弯承载力提升效果更为显著;而使用UHPC薄层加固空心板桥时,需结合原空心板配筋情况选用相匹配的加固层厚度,确保UHPC强度的有效发挥。

装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁大直径群钉连接件抗剪性能数值分析

为研究大直径群钉连接件在装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥中的抗剪性能,通过有限元软件ABAQUS建立了19个推出试件模型。着重分析了浇筑方式、栓钉间距、键群间距和键群数量对试件抗剪承载力、抗剪刚度和荷载-滑移曲线的影响规律。研究结果表明:试件破坏模式主要表现为栓钉根部的剪断以及混凝土的局部压碎;使用预制超高性能混凝土板推出试件的抗剪承载力比现浇试件降低10%以内;栓钉间距小于2.5倍栓钉直径时,试件抗剪承载力明显下降;随着键群间距和数量的增加,键群中单个栓钉的抗剪承载力以及抗剪刚度减小。针对装配式钢-薄层超高性能混凝土大直径群钉连接件提出了预测其荷载-滑移关系的理论模型,并将抗剪承载力试验结果与规范计算结果进行了比较,得到了适用于装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥大直径群钉连接件的计算方法。