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装配式组合梁剪力钉抗剪承载力研究

中国公路学报 2017年第3期30卷 264-270页

作者：李成君周志祥黄雅意范亮重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地重庆400074

为给装配式组合梁剪力连接件的设计施工提供参考,针对装配式组合梁中剪力钉的布置特点,考虑荷载作用等级和剪力钉数量的影响,进行纵向荷载作用下剪力钉连接件的抗剪性能和极限承载力试验研究。采用推出试验的方法,设计了2类共24个剪力... 详细信息

为给装配式组合梁剪力连接件的设计施工提供参考,针对装配式组合梁中剪力钉的布置特点,考虑荷载作用等级和剪力钉数量的影响,进行纵向荷载作用下剪力钉连接件的抗剪性能和极限承载力试验研究。采用推出试验的方法,设计了2类共24个剪力钉推出试件,考察试件从受载到破坏全过程的抗剪机制,再利用约束混凝土基本力学原理对试件剪力钉核心区的混凝土进行力学分析从而提出其承载力设计算法,并将计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明:相对于常规剪力钉试件,同规格装配式剪力钉试件抗剪承载力高20%以上,峰值滑移增加近1倍,混凝土板裂缝扩展不明显;弹性阶段2类试件荷载-滑移规律相差不大,弹-塑性阶段装配式剪力钉试件荷载-滑移曲线的峰值点向上向后移,破坏阶段装配式剪力钉试件的整体性保持较好;计入混凝土约束增强作用后的承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好,且安全富余度满足规范要求。研究显示,剪力钉周围混凝土受到的约束作用对其纵向抗剪承载力和延性的提高有重要贡献。

关键词：桥梁工程装配式组合梁推出试验抗剪机理剪力钉连接件延性抗剪承载力

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采用群栓钉的装配式组合梁抗弯性能试验研究

广西大学学报（自然科学版） 2022年第2期47卷 303-310页

作者：杨涛李龙李保军李想广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西交科集团有限公司广西南宁530007

设计3根采用群栓钉的装配式组合梁并对其在正弯矩作用下的抗弯性能开展试验研究。结果表明:3根组合梁试件最终均发生了弯曲破坏;采用群栓钉的装配式组合梁试件具有良好的变形能力,且位移延性系数不小于3.7;较低的抗剪连接程度导致装配... 详细信息

设计3根采用群栓钉的装配式组合梁并对其在正弯矩作用下的抗弯性能开展试验研究。结果表明:3根组合梁试件最终均发生了弯曲破坏;采用群栓钉的装配式组合梁试件具有良好的变形能力,且位移延性系数不小于3.7;较低的抗剪连接程度导致装配式组合梁的极限抗弯承载力和极限变形能力有不同程度的降低;在最终破坏发生时,预制混凝土板上预留孔与后浇混凝土的交界面处未发生压碎、剥离等破坏,组合梁的跨中挠度至少为梁跨度的0.89%。最后,基于试验结果探讨现行《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的组合梁抗弯承载力计算公式用于评估采用群栓钉的装配式组合梁抗弯承载力的可行性。

关键词：装配式组合梁抗弯性能群栓钉极限抗弯承载力

装配式钢-砼组合梁PSCC连接件抗拔性能研究

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装配式钢-砼组合梁PSCC连接件抗拔性能研究

作者：彭洪波重庆交通大学

学位级别：硕士

装配式钢-混凝土组合梁是桥梁工程中的研究热点之一,而剪力连接件是装配式组合梁中传递剪力和竖向拉拔力的关键构造。本文依托导师团队承担的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”(... 详细信息

装配式钢-混凝土组合梁是桥梁工程中的研究热点之一,而剪力连接件是装配式组合梁中传递剪力和竖向拉拔力的关键构造。本文依托导师团队承担的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)等,提出一种新型装配式PSCC剪力连接件。PSCC连接件构造特点为:在钢主梁上翼缘焊接栓钉和侧挡板,在预制桥面板内预埋剪力连接钢件,吊装桥面板在钢梁上就位后,灌注结合腔混凝土实现钢梁和桥面板之间的连接。PSCC连接件具有易于工厂制造,易于现场装配和连接高效、可靠、整体性好的优点。本文针对PSCC连接件的静力拉拔性能开展了试验和理论研究,主要研究内容与结论如下:(1)以栓钉高径比和横向间距为参数设计并制作了4组共8个PSCC拉拔试件,采用自平衡加载装置进行单调静力拉拔试验,试验结果表明:连接件破坏模式主要有栓钉拉断破坏和UHPC锥体破坏,两种破坏均为延性破坏;荷载-拔离变形曲线经历了弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段和破坏阶段;增加高径比会提升连接件抗拔承载力,但抗拔刚度有明显降低;减小栓钉和剪力钢筋间距对承载力和抗拔刚度均有提升。(2)基于内聚力区域模型,应用ABAQUS软件建立了PSCC连接件有限元数值模型,进行了连接件抗拔承载机理分析和参数分析,研究了栓钉高径比、栓钉强度、结合材料特性和剪力钢筋端部钢条宽度等因素对连接件拉拔性能的影响,结果表明:导致连接件破坏模式转变的栓钉高径比h/d临界值大约为5.0;栓钉强度、栓钉埋深和UHPC抗拉强度是影响PSCC连接件破坏形态和抗拔承载力的主要因素;栓钉和剪力钢筋横向间距的减小对承载力有提升;建议实际工程中剪力钢筋端部钢条宽度应大于2.0倍剪力钢筋直径,以防止其锚固失效。(3)基于拉拔试验结果和现有栓钉连接件锚固承载力计算理论,考虑了侧挡板钢-UHPC界面粘结摩擦作用和UHPC锥体破坏面倾角与普通混凝土之间的差异,提出了不同破坏模式下PSCC连接件抗拔承载力理论模型和计算公式;建立了西藏某40 m跨径钢-砼组合简支梁桥有限元模型进行抗拔验算,结果表明:从加载至弹性极限状态,PSCC连接件中栓钉的拉拔力小于设计抗拔承载力的10%,其抗拔性能满足要求。

关键词：装配式组合梁 PSCC连接件后浇UHPC 拉拔性能计算方法

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装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 58-67页

作者：周凌宇范进凯方蛟鹏李分规戴超虎曾波徐增武刘晓春中南大学土木工程学院长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心长沙410075 中建五局第三建设有限公司长沙410004

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模... 详细信息

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明:除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。

关键词：装配式组合梁开孔钢板剪力连接件受剪承载力推出试验有限元荷载-滑移曲线

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装配式组合梁剪力钉滑移性能研究

公路工程 2017年第2期42卷 111-115页

作者：李成君周志祥黄雅意重庆交通大学土木工程学院重庆400074

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,设计了水平布置的装配式组合梁剪力钉。为了研究装配式组合梁剪力钉的滑移性能,进行两类共24个试件的推出试验。试验结果对比表明,与常规竖向布置剪力钉相比,装配式组合梁剪力钉的... 详细信息

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,设计了水平布置的装配式组合梁剪力钉。为了研究装配式组合梁剪力钉的滑移性能,进行两类共24个试件的推出试验。试验结果对比表明,与常规竖向布置剪力钉相比,装配式组合梁剪力钉的峰值荷载更大、滑移有更明显的稳定平台、结构延性更好,有利于装配式组合梁的推广应用。根据试件荷载-滑移曲线的特征,首次提出含下降段的剪力钉荷载-滑移本构方程,从而为装配式组合梁全桥精确模拟研究提供借鉴。

关键词：装配式组合梁剪力钉推出试验滑移本构方程

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装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究

科学技术与工程 2016年第6期16卷 228-232页

作者：李成君周志祥黄雅意重庆交通大学土木工程学院重庆400074

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,提出水平布置的装配式剪力钉。为了研究装配式剪力钉的抗剪刚度问题,进行推出试验。为选定合适的抗剪刚度公式,论述了国内、外常规剪力钉抗剪刚度计算方法的适用性和优缺点,并根据... 详细信息

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,提出水平布置的装配式剪力钉。为了研究装配式剪力钉的抗剪刚度问题,进行推出试验。为选定合适的抗剪刚度公式,论述了国内、外常规剪力钉抗剪刚度计算方法的适用性和优缺点,并根据试验结果对现有抗剪刚度计算公式进行了分类。分析两类试件的抗剪刚度,发现:与常规剪力钉相比,装配式剪力钉的抗剪刚度均较大,正常使用极限状态下二者的抗剪刚度相差最明显。最后引入剪力钉抗剪刚度退化率的概念,用以分析组合构件在荷载作用下不同阶段的抗剪刚度变化特性。

关键词：装配式组合梁推出试验剪力钉抗剪刚度

预制装配式组合梁栓钉连接件抗剪性能试验研究

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建筑钢结构进展 2018年第2期20卷 13-19,27页

作者：钟琼霍静思王海涛陈俊湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室长沙410082 华侨大学土木工程学院福建厦门361021 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105

钢-混凝土组合梁广泛应用于各类建筑与桥梁等结构,为适应装配式组合结构的发展需求,提出了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁。通过静力推出试... 详细信息

钢-混凝土组合梁广泛应用于各类建筑与桥梁等结构,为适应装配式组合结构的发展需求,提出了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁。通过静力推出试验,研究栓钉直径、预留孔成孔方式与孔径比(预留孔径和栓钉直径比值)对预制装配式组合梁栓钉抗剪连接件的破坏形态、抗剪承载力和滑移性能的影响规律,并进行了普通现浇组合梁栓钉抗剪连接件的对比试验。试验结果表明:破坏形态均为栓钉剪断和混凝土板开裂,螺栓直径和预制成孔后的高强填料对破坏形态有一定影响。装配式抗剪连接件承载力均大于现浇试件承载力,且大于国内外相关规范计算值,采用波纹管成孔的连接件比普通成孔连接件承载力略有提高。提出的组合梁栓钉连接件预制装配构造形式具备应用于实践的可行性,且构造形式简单、施工高效,经合理设计可满足现行规范要求。

关键词：装配式组合梁栓钉连接件推出试验抗剪性能

高强螺栓连接新型装配式钢-混凝土组合梁受弯性能研究

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高强螺栓连接新型装配式钢-混凝土组合梁受弯性能研究

作者：王飞宇湖南科技大学

学位级别：硕士

为了充分发挥钢结构抗拉和混凝土结构抗压的优点,各国学者在这两种结构的基础上提出了钢-混凝土组合结构。装配式钢-混凝土组合结构和传统钢-混凝土组合结构相比更符合国家节约能源和保护环境的政策。为了响应国家政策,本课题组提出了... 详细信息

为了充分发挥钢结构抗拉和混凝土结构抗压的优点,各国学者在这两种结构的基础上提出了钢-混凝土组合结构。装配式钢-混凝土组合结构和传统钢-混凝土组合结构相比更符合国家节约能源和保护环境的政策。为了响应国家政策,本课题组提出了一种以高强螺栓为剪力连接件的新型装配式钢-混凝土组合结构连接方式并对其抗剪性能进行了推出试验研究。采用该连接方式的组合结构不需要进行后浇筑,可以实现施工现场零湿作业;可以极大地减少建筑垃圾产生,还能提高材料的使用效率。本文主要对采用该新型连接方式的组合梁受弯性能进行试验研究,主要工作内容如下:(1)设计并制作1根高强螺栓连接的新型装配式组合梁。为了更好了解新型连接方式装配式组合梁受弯性能,同时设计并制作了1根同尺寸的栓钉现浇组合梁进行比较。(2)对高强螺栓连接的新型装配式组合梁和栓钉现浇式组合梁开展受弯性能试验。观察新型装配式组合梁的试验现象并与栓钉现浇组合梁进行对比;整理实验数据得到新型装配式组合梁跨中荷载-挠度曲线、跨中截面应变分布和荷载-滑移曲线并与栓钉现浇组合梁进行对比分析。研究发现:新型装配式组合梁的破坏形态为混凝土翼板上表面压溃破坏;现浇式组合梁的初始刚度和极限承载力大于装配式组合梁;现浇式组合梁混凝土翼板和钢梁之间的相对滑移要比装配式组合梁的相对滑移小。(3)通过建立新型装配式组合梁有限元模型,分析不同参数下新型装配式组合梁的受弯承载力。研究发现:装配式组合梁的受弯承载力随着跨高比的减小而增加,在符合设计规范和实际情况的条件下工程中建议跨高比在10-9.5之间取值;装配式组合梁的受弯承载力随着钢梁腹板宽厚比的减小而增加,在符合设计规范和实际情况的条件下工程中建议钢梁腹板宽厚比在22-17.6之间取值;装配式组合梁的受弯承载力随着抗剪连接程度的减少而减少,在工程中可以适当减少螺栓的数量来方便施工。(4)采用《钢结构设计标准》(GB50017-2017)和文献中的计算方法来计算高强螺栓连接的新型装配式组合梁挠度、滑移和受弯承载力,并探讨这些计算方法是否适用于新型装配式组合梁。研究发现:可以采用折减刚度法计算高强螺栓连接的新型装配式组合梁的挠度;可以采用刘寒冰提出的计算方法计算高强螺栓连接的新型装配式组合梁的滑移;可以采用《钢结构设计标准》(GB50017-2017)中的塑性设计方法计算高强螺栓连接的新型装配式组合梁的极限抗弯承载力。

关键词：装配式组合梁新型高强螺栓连接方式受弯性能有限元分析极限抗弯承载力

考虑集束度影响的装配式组合梁折减刚度计算方法

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工业建筑 2021年第10期51卷 127-133页

作者：罗成范亮青宇重庆交通大学土木学院重庆400074 重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室重庆400074

为研究装配式组合梁中剪力键集束式布置时剪力键集束度(单个断面预留孔剪力键数量与全梁剪力键总量的比值)对梁体刚度的影响,开展了1片现浇组合梁和2片不同集束度的装配式组合梁的静力加载试验,测试其截面应变分布、界面滑移和跨中挠度... 详细信息

为研究装配式组合梁中剪力键集束式布置时剪力键集束度(单个断面预留孔剪力键数量与全梁剪力键总量的比值)对梁体刚度的影响,开展了1片现浇组合梁和2片不同集束度的装配式组合梁的静力加载试验,测试其截面应变分布、界面滑移和跨中挠度,并分析截面刚度、挠度变化等规律。基于无剪力连接区段刚度连续渐变假定,以及等效前后无剪力连接区段面积相等原则的刚度等效简化方法,推导了无剪力连接区段等效抗弯刚度,结合弹性理论建立了装配式组合梁弹性抗弯刚度折减系数η的计算式,得到考虑集束度影响的装配式组合梁弹性折减刚度计算方法,并应用于不同加载方式下装配式组合梁跨中挠度方程。对比可知,该方程计算值与试验实测结果吻合较好,最小偏差为0.4%,最大偏差为14.8%,表明该方程计算式具有良好的精度,可以用于分析集束度对装配式集束键群组合梁刚度的影响。

关键词：桥梁工程装配式组合梁抗弯刚度集束度折减系数跨中挠度