装配式组合梁CSPC剪力连接件抗剪性能研究

作     者：陈虹宇 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周志祥;邹杨

授予年度：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：装配式组合梁 CSPC连接件 推出试验 有限元分析 抗剪计算 

摘      要：钢混连接构造及工艺是影响装配式钢-混凝土组合梁桥优质高效建造的重要因素,本文依托导师承担的海南省科技厅重大科技计划项目“热带海岛装配式桥梁制造建造技术与研究(ZDKJ2021048)、西藏自治区重点研发计划“西藏地区新型装配式钢-砼组合梁桥研发(XZ202001ZY0054G)、国家自然科学基金面上项目“装配式组合梁后浇UHPC-栓钉连接体系腐蚀-疲劳耦合损伤机制研究(52278147),探索一种新型装配式组合梁CSPC剪力连接件(Composite steel plate connector),通过理论分析与模型试验,系统研究了CSPC剪力连接件的承载机理,主要研究内容与结论如下: (1)针对装配式钢-混凝土组合桥梁桥,探索了一种易于快速装配化施工且性能优良的CSPC剪力连接件:在预制混凝土桥面板中预埋剪力连接钢件(由二纵肋板与其内多块横联钢板焊接),在钢梁顶面设置抗剪钢板和双侧挡板,桥面板在钢梁上就位安装形成预埋剪力连接钢件与抗剪钢板的嵌套连接,再用灌注机灌注结合腔联结材料即形成复合钢板嵌套的剪力连接件。 (2)设计并制作了3组共6个CSPC剪力连接推出试件,主要研究复合钢板排列距离、灌浆料龄期对连接件抗剪性能的影响。结果表明:连接件主要表现为抗剪钢板根部剪断、横联钢板两侧撕裂破坏、抗剪钢板根部与高强螺栓同时剪断三种失效模式,荷载-滑移曲线都经历了弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。抗剪钢板与横联钢板的嵌套间距的增大会使连接件抗剪承载力略微降低,灌浆料龄期减小,其强度降低导致连接件抗剪刚度明显弱化。 (3)利用Abaqus建立CSPC剪力连接件实体有限元模型,对连接件进行抗剪承载行为分析和参数分析,研究了灌浆料强度、预制混凝土桥面板厚度、复合钢板厚度与高度等因素对连接件抗剪性能的影响,结果表明:CSPC剪力连接件的抗剪承载力随灌浆料抗压强度和预制混凝土桥面板厚度的增加而提高;建议横联钢板高度为40mm,抗剪钢板与横联钢板厚度比为1:1.2。 (4)基于CSPC剪力连接件推出实验结果与理论模型,考虑复合钢板对连接件抗剪性能的影响,提出连接件基于抗剪钢板剪断模式的抗剪承载力计算公式;结合现有连接件荷载-滑移曲线计算方法提出CSPC剪力连接件荷载-滑移关系。最后对依托工程桥梁的CSPC剪力连接件进行设计与抗剪验算,结果表明CSPC剪力连接件设计满足要求。