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钢-正交胶合木组合梁浆锚栓钉连接件受剪性能

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 232-242页

作者：凌志彬刘淳张赫男苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

为研究钢-正交胶合木(CLT)组合梁浆锚栓钉连接件(GSC)的受剪性能,设计8组GSC和2组浆锚螺栓连接件(BCGP)进行推出试验。试验参数包括栓钉直径(16~22 mm)、栓钉排数(单排、双排)、开槽方式(单向、双向)、开槽倾斜角度(0°~30°)、连接件类... 详细信息

为研究钢-正交胶合木(CLT)组合梁浆锚栓钉连接件(GSC)的受剪性能,设计8组GSC和2组浆锚螺栓连接件(BCGP)进行推出试验。试验参数包括栓钉直径(16~22 mm)、栓钉排数(单排、双排)、开槽方式(单向、双向)、开槽倾斜角度(0°~30°)、连接件类型(栓钉、螺栓)和灌浆料是否添加钢纤维。试验结果表明:GSC破坏模式为栓钉弯曲或剪断,同时伴有灌浆体转动与开裂;BCGP破坏模式为螺栓剪断,同时螺栓根部灌浆料被压溃;随栓钉直径从16 mm增加至19 mm, GSC受剪承载力与剪切刚度近似呈线性增长;相比于矩形槽口,随着楔形槽口倾斜面的增加,连接件受剪承载力降低,剪切刚度有所提高;槽口倾斜角度由0°增加至30°时,受剪承载力呈先下降后上升的趋势,剪切刚度呈先上升后下降的趋势,相较于矩形槽口,楔形槽口灌浆块体转动现象更为明显;受群钉效应的影响,双排与单排栓钉连接件的总承载力和总剪切刚度并不呈两倍关系。理论推导了GSC槽口处CLT板表层局部压溃破坏时的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好;针对栓钉剪切破坏情况,已有受剪承载力计算式的计算结果与试验值之间存在一定误差,最高达50%以上。

关键词：钢-正交胶合木组合梁栓钉灌浆连接推出试验受剪性能

钢-混组合桥梁栓钉腐蚀疲劳失效及力学性能退化机理试验研究

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中国铁道科学 2024年第2期45卷 48-58页

作者：肖林黄雅茜卫星赵骏铭盛康西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430000

腐蚀环境中钢-混组合桥梁的栓钉连接件可能因腐蚀-疲劳耦合作用而劣化,为此设计制作3组10个栓钉推出试件,分别进行腐蚀后的静力、疲劳性能试验和腐蚀-疲劳耦合试验,研究栓钉的腐蚀-疲劳失效及力学性能退化机理。结果表明:腐蚀作用使得... 详细信息

腐蚀环境中钢-混组合桥梁的栓钉连接件可能因腐蚀-疲劳耦合作用而劣化,为此设计制作3组10个栓钉推出试件,分别进行腐蚀后的静力、疲劳性能试验和腐蚀-疲劳耦合试验,研究栓钉的腐蚀-疲劳失效及力学性能退化机理。结果表明:腐蚀作用使得栓钉抗剪刚度显著退化;腐蚀-疲劳耦合作用下栓钉疲劳寿命明显低于腐蚀后疲劳寿命;栓钉初始疲劳裂纹产生于钉杆靠近焊趾截面的剪力作用侧,以剪切裂纹扩展为主,当疲劳裂纹或腐蚀疲劳裂纹发展至约1/2栓钉直径后,栓钉在拉-剪组合应力作用下断裂;影响栓钉损伤发展速率的主要因素为荷载比、腐蚀速率及腐蚀-疲劳耦合作用;腐蚀-疲劳耦合作用下栓钉抗剪刚度退化速度大于疲劳单独作用下,抗剪刚度退化包括快速退化和缓慢退化2个阶段,前一阶段约占栓钉腐蚀疲劳寿命的20%。

关键词：钢-混组合桥梁栓钉腐蚀疲劳失效机理性能退化试验研究

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组合梁栓钉对高性能混凝土约束收缩效应研究

建筑科学与工程学报 2024年第2期41卷 49-57页

作者：占玉林王吉坤邵俊虎沈东荆国强贾银钧西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学土木工程材料研究所四川成都610031 成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106 温州市七都大桥北汊桥建设有限公司浙江温州325052 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034

为探究高性能混凝土在栓钉约束作用下的收缩特征及开裂行为,制作了钢-混凝土组合构件,通过试验研究了不同栓钉因素对高性能混凝土约束收缩应变、约束度及开裂风险的影响规律,运用正交试验方法研究了栓钉直径、间距、高度对高性能混凝土... 详细信息

为探究高性能混凝土在栓钉约束作用下的收缩特征及开裂行为,制作了钢-混凝土组合构件,通过试验研究了不同栓钉因素对高性能混凝土约束收缩应变、约束度及开裂风险的影响规律,运用正交试验方法研究了栓钉直径、间距、高度对高性能混凝土约束收缩的影响,得到了主要敏感因素。结果表明:高性能混凝土较普通混凝土的约束收缩应变发展趋势更为平滑;各栓钉因素对约束收缩的敏感性影响的主次顺序依次为直径、间距、高度;混凝土收缩在组合梁高度方向上呈现出一定的收缩梯度,混凝土约束收缩应变随高度增加而增大,但栓钉高度在30 mm处、间距在75 mm处、直径在150 mm处对高性能混凝土约束收缩几乎没有影响;栓钉对混凝土的约束作用可定义为3个阶段,即约束增强阶段、约束下降阶段和约束稳定阶段;组合梁构件最大开裂风险发生在栓钉的根部,当栓钉间距由150 mm减少到75 mm,直径由13 mm增加到22 mm时,最大开裂风险分别增加了20.03%和36.05%,栓钉高度的改变对最大开裂风险没有影响;采用高性能混凝土以及直径小、高度高的栓钉布置方式可以有效减小混凝土的收缩及开裂风险。

关键词：钢-混组合梁栓钉高性能混凝土正交试验约束收缩开裂风险

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栓钉焊接质量控制研究——以A工程为例

房地产世界 2024年第2期 161-163页

作者：张海增单剑强曹海明中核华辰建筑工程有限公司

栓钉俗称焊钉、剪力钉,在混凝土浇筑过程中可用于抵抗叠合面间的水平剪力。本文以A工程为例,在明确A工程概况的基础上,分析了A工程前期施工过程中出现的栓钉焊接问题,探究了问题产生的原因,提出了解决问题的可行路径,并介绍了A工程落实... 详细信息

栓钉俗称焊钉、剪力钉,在混凝土浇筑过程中可用于抵抗叠合面间的水平剪力。本文以A工程为例,在明确A工程概况的基础上,分析了A工程前期施工过程中出现的栓钉焊接问题,探究了问题产生的原因,提出了解决问题的可行路径,并介绍了A工程落实解决路径后的效果,旨在改进栓钉焊接工艺,提高栓钉焊接质量,进一步推动建筑行业的可持续发展。

关键词：栓钉焊接质量控制

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桥梁参数对双工字钢-混组合梁桥结构的影响

建筑机械 2024年第5期 29-33页

作者：周宝宏中交二公局东萌工程有限公司陕西西安710119

为研究桥梁参数对桥梁结构动力特性的影响,并从设计角度给出桥梁参数的合理取值,建立三跨连续双工字钢-混组合梁桥模型,分析了主梁刚度、主梁腹板高厚比、横隔梁刚度、横隔梁腹板高厚比等因素对主梁竖向位移的影响,提出了桥梁参数的取... 详细信息

为研究桥梁参数对桥梁结构动力特性的影响,并从设计角度给出桥梁参数的合理取值,建立三跨连续双工字钢-混组合梁桥模型,分析了主梁刚度、主梁腹板高厚比、横隔梁刚度、横隔梁腹板高厚比等因素对主梁竖向位移的影响,提出了桥梁参数的取值建议。通过数据分析可知:主梁竖向变形与主梁刚度呈反比,主梁刚度倍数从0.8增加到1.2时,工字钢主梁的竖向变形值减小了26.5%;当主梁的栓钉刚度在QO1Nc至1Nc范围内,栓钉刚度对钢主梁竖向变形影响较大,但当栓钉刚度超过1Nc后,栓钉刚度的改变对钢主梁变形影响很小,为减小钢主梁的变形可将栓钉刚度设置为1Nc。

关键词：双工字钢-混组合梁桥桥梁参数栓钉

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外包式柱脚传力机理及内力分布研究

山西建筑 2024年第15期50卷 41-44页

作者：徐艳秋刘洪雨北京交通大学土建学院北京100044 国网冀北电力有限公司经济技术研究院北京100038

为探究外包式柱脚的传力机理及内力分布状况,基于塑性损伤理论建立了外包式柱脚有限元仿真模型。通过模拟数据分析了钢柱在加载过程中各截面内力变化,研究了钢柱与外包层之间的相互作用机制及内力传递机理;对有、无栓钉外包式柱脚的内... 详细信息

为探究外包式柱脚的传力机理及内力分布状况,基于塑性损伤理论建立了外包式柱脚有限元仿真模型。通过模拟数据分析了钢柱在加载过程中各截面内力变化,研究了钢柱与外包层之间的相互作用机制及内力传递机理;对有、无栓钉外包式柱脚的内力分布进行了对比,研究了栓钉在内力传递过程中的作用及影响。研究结果表明,内力通过钢柱与外包层之间界面的接触应力及栓钉的作用力进行传递,在柱脚底部截面钢柱已将大部分内力传递给外包层;栓钉在内力传递过程中发挥了积极的作用,促进了钢柱将内力传递给外包层;布置栓钉有利于减轻钢柱底板下面混凝土的局部承压,改善锚栓的受力状况。

关键词：外包式柱脚塑性损伤传力机理有限元内力栓钉

栓钉加强带脱空缺陷的钢管混凝土柱抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2023年第S2期44卷 173-179页

作者：李悦宁哲李志鹏刘春盛单宏兰北方工业大学土木工程学院北京100144 中冶建筑研究总院有限公司北京100088 中和德汇工程技术有限公司北京100160

为了研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱抗震性能的影响,设计制作3种不同内部构造的钢管混凝土柱,进行低周往复加载试验,研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱的破坏模式、滞回性能、水平承载力、转角延性系数、刚度和承载力退化以及耗能能力等... 详细信息

为了研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱抗震性能的影响,设计制作3种不同内部构造的钢管混凝土柱,进行低周往复加载试验,研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱的破坏模式、滞回性能、水平承载力、转角延性系数、刚度和承载力退化以及耗能能力等的影响规律。结果表明:脱空缺陷显著降低了钢管对核心混凝土的约束效应,减弱了二者协同工作能力,致使柱的承载力和转角延性系数相较于无缺陷钢管混凝土柱分别降低了16.29%和33.03%;在钢管内布置栓钉能显著提高钢管对混凝土的约束效应,促进钢管与核心混凝土的协同工作,使具有脱空缺陷的钢管混凝土柱的承载力提高5.63%,而对转角延性系数的提高更为明显,达到了9.05%。同时,增设栓钉可以使环状脱空缺陷钢管混凝土柱的累积耗能提高15.19%。

关键词：钢管混凝土环状脱空缺陷栓钉低周往复荷载试验抗震性能

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栓钉剪力连接件传力机理与有效受力长度研究

中南大学学报（自然科学版） 2023年第5期54卷 1894-1904页

作者：戚家南程杭程钊王景全李明东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 东南大学桥梁研究中心江苏南京211189 东南大学国家预应力工程技术研究中心江苏南京211189 徐州城市轨道交通有限责任公司江苏徐州221018

为研究栓钉剪力连接件受力机理及其在不同强度混凝土中的有效受力长度,进行不同长度栓钉剪力连接件推出试验和精细化有限元参数分析。基于精细化数值模型,分析栓钉及其周围混凝土受力机理,得到栓钉周围混凝土主应力迹线,揭示混凝土力流... 详细信息

为研究栓钉剪力连接件受力机理及其在不同强度混凝土中的有效受力长度,进行不同长度栓钉剪力连接件推出试验和精细化有限元参数分析。基于精细化数值模型,分析栓钉及其周围混凝土受力机理,得到栓钉周围混凝土主应力迹线,揭示混凝土力流传递路径。研究结果表明:栓钉受力分为弹性和塑性两个阶段,混凝土强度不变时,栓钉长度变化对栓钉抗剪性能影响较小。基于应力分布规律,栓钉周围混凝土分为三个受力区域,即栓帽上方受压拔区、栓帽下方受拔区和栓钉根部下方受压区。栓钉有效受力长度随混凝土抗压强度增加而减小。以直径19 mm栓钉为例,当混凝土抗压强度为20、30、40和50 MPa时,栓钉有效受力长度为4.42d(d为栓钉直径)、4.00d、3.68d和3.42d。

关键词：组合结构栓钉剪力连接件有效受力长度推出试验

钢-UHPC组合桥面板中焊接栓钉的疲劳性能及设计布置方法

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中国公路学报 2023年第6期36卷 107-122页

作者：史占崇苏庆田陈亮同济大学土木工程学院上海200092 上海高性能组合结构桥梁工程技术研究中心上海200092 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

钢-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)组合桥面板中焊接栓钉在实现UHPC层协助正交异性钢桥面板受力进而缓解疲劳开裂方面发挥着重要作用。为探究组合桥面板中栓钉的疲劳性能,开展了钢-UHPC组合桥面板足尺节段梁式... 详细信息

钢-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)组合桥面板中焊接栓钉在实现UHPC层协助正交异性钢桥面板受力进而缓解疲劳开裂方面发挥着重要作用。为探究组合桥面板中栓钉的疲劳性能,开展了钢-UHPC组合桥面板足尺节段梁式疲劳试验,揭示了栓钉的疲劳破坏模态。基于梁式疲劳试验结果,分别采用线性回归法及考虑溜号样本影响的极大似然法建立了栓钉抗剪S-N曲线,并与UHPC层中栓钉推出疲劳试验的S-N曲线进行了对比。探讨了现有设计规范中栓钉抗剪S-N曲线与所建立的S-N曲线的差异。针对混凝土材料性能对栓钉疲劳性能的影响,提出了可量化该影响因素的栓钉抗剪统一的S-N曲线。研究结果表明:疲劳破坏发生在栓钉-钢顶板焊接热影响区附近;破坏模态可分为单一型模态及复合型模态,破坏模态不受混凝土材料性能、试验方法(梁式试验或推出试验)及栓钉几何尺寸的影响。基于极大似然法具有95%存活率的S-N曲线略高于线性回归法,且2种方法200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度分别为162、158 MPa,远高于推出疲劳试验值103 MPa。现有设计规范在应用于钢-UHPC组合桥面板栓钉的设计时过于保守。根据栓钉抗剪统一的S-N曲线得到的200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度与试验值的偏差在10%以内,证明了该曲线具有较好的预测精度。此外,基于组合作用及栓钉抗疲劳2个控制条件,提出了钢-混组合桥面板中栓钉的设计布置方法;该方法可考虑U肋几何尺寸、横隔板间距及混凝土力学性能的影响,并给出了计算实例。

关键词：桥梁工程 S-N曲线足尺疲劳试验栓钉钢-UHPC组合桥面板