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角钢连接件抗剪刚度试验及理论研究

中国公路学报 2021年第3期34卷 136-146页

作者：邱盛源樊健生聂建国唐亮宋神友徐国平清华大学土木工程安全与耐久教育重点试验室北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084 中交公路规划设计院有限公司北京100088 广东省公路勘察规划设计院广东广州510507

由于具有承载力高、疲劳性能好以及施工便捷的优点,角钢连接件在桥隧结构中得到越来越广泛的应用。角钢连接件主要应用于沉管隧道结构中,且相关研究主要集中在日本。现有研究多针对角钢连接件的承载力而忽视了抗剪刚度,而抗剪刚度会对... 详细信息

由于具有承载力高、疲劳性能好以及施工便捷的优点,角钢连接件在桥隧结构中得到越来越广泛的应用。角钢连接件主要应用于沉管隧道结构中,且相关研究主要集中在日本。现有研究多针对角钢连接件的承载力而忽视了抗剪刚度,而抗剪刚度会对界面滑移、混凝土开裂以及构件刚度等性能造成影响。为了研究角钢连接件的抗剪刚度,基于实际工程以及中国规范设计了6组推出试件,包含3种角钢尺寸以及2种混凝土规格。同时为了减少试验本身的离散性,每组均有3个试件。试验中所有试件均发生混凝土压溃破坏,混凝土强度提高时,试件的抗剪承载力和刚度均会相应调高,同一设计强度等级的3种尺寸角钢连接件受剪性能差别不大。曲率分布结果表明角钢腹板在底部承受较大弯矩和剪力,翼缘承受弯矩较小,表明翼缘在抗剪过程中的贡献较小。在结合已有的连接件理论模型以及试验结果的基础上,通过理论分析提出了针对角钢连接件的地基梁模型,并通过10组剪力-滑移曲线以及12组曲率数据来验证模型的可靠性,研究结果表明理论模型具有良好的精度。考虑到模型公式复杂,结合实际工程构造,对刚度公式进行了简化,并通过10组剪力-滑移曲线来验证简化公式的可靠性,结果表明简化公式同样具有良好的精度。

关键词：桥梁工程剪切刚度推出试验角钢连接件曲率分布地基梁模型

配置低屈服点角钢连接件的钢框架节点损伤控制及优化设计

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建筑结构学报 2021年第12期42卷 76-89页

作者：王萌孙毅杨璐北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京工业大学北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心北京100124

为实现结构损伤控制以及震后可快速恢复,提出一种配置可更换低屈服点角钢连接件的钢框架节点。采用ABAQUS有限元软件建立连接节点数值分析模型,并采用典型试验结果进行验证。利用上述数值分析模型,建立不同削弱策略、不同连接件材料的... 详细信息

为实现结构损伤控制以及震后可快速恢复,提出一种配置可更换低屈服点角钢连接件的钢框架节点。采用ABAQUS有限元软件建立连接节点数值分析模型,并采用典型试验结果进行验证。利用上述数值分析模型,建立不同削弱策略、不同连接件材料的节点模型,优选损伤控制模式。然后,通过建立不同削弱程度、不同连接件耗能段长度的节点模型,分析这2个参数对角钢连接节点抗震性能以及结构保险丝功能的影响,并提出设计建议。研究结果表明:采用低屈服点钢材的连接件,耗能占各部件总耗能比例可达95%,有效保护主体结构,保证节点延性。综合考虑加工难度、耗能比例、结构保险丝功能和材料利用率等,配置角钢薄腹板削弱策略是优选解决方案。随着削弱程度的增加,角钢连接件塑性变形和耗能比例逐渐增加,结构保险丝功能有效提高;随着耗能段长度的增加,角钢连接件耗能比例增大,说明此措施能够在不过度削弱节点承载能力的情况下有效保护主体结构;但当耗能段超过1.0倍梁宽时,耗能段屈曲变形明显,影响节点延性,同时耗能提高不明显。因此,在控制设计承载力系数不超过1.0,适当增加耗能段长度(不超过1.0倍梁宽),可有效提高结构保险丝作用效果。

关键词：钢框架节点角钢连接件低屈服点钢材结构保险丝损伤控制

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混凝土脱空修复对角钢连接件力学性能影响

隧道建设（中英文） 2024年第3期44卷 526-534页

作者：郭亚唯金文良宋神友付佰勇中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100088 深中通道管理中心广东中山528400

为探索钢壳混凝土角钢连接件根部混凝土脱空对连接件抗剪性能的不利影响,提出合理的脱空修复方法,基于深中通道沉管隧道角钢连接件的局部构造,以脱空形状、脱空修复和混凝土强度为变化参数,设计8组足尺推出试件,并开展抗剪性能试验和有... 详细信息

为探索钢壳混凝土角钢连接件根部混凝土脱空对连接件抗剪性能的不利影响,提出合理的脱空修复方法,基于深中通道沉管隧道角钢连接件的局部构造,以脱空形状、脱空修复和混凝土强度为变化参数,设计8组足尺推出试件,并开展抗剪性能试验和有限元模拟分析。分析显示:1)普通混凝土试件先在角钢内部发生混凝土压溃破坏,试件破坏模式受脱空形式及脱空修复影响不明显;2)脱空对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均有削弱影响,三棱柱整体脱空时角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度可折减32.8%和76.9%;3)脱空修复对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度有提升作用,但由于修复料与脱空界面间难以协同受力,性能提升效果并不显著;4)考虑脱空处未修复,用超高性能混凝土替换普通混凝土时,推出试件的抗剪承载力较未脱空时提高77%,抗剪刚度较脱空时折减8.9%;5)超高性能混凝土的优良力学性能使角钢连接件的抗剪承载力得到明显提高,但由于脱空导致角钢连接件出现较大变形,因此无法有效提升脱空时的抗剪刚度;6)提高修复料力学性能对改善三棱柱脱空修复后的承载性能影响不明显。

关键词：钢壳混凝土脱空修复角钢连接件力学性能三棱柱脱空沉管隧道推出试件超高性能混凝土有限元模拟

负弯矩作用下含角钢连接件的叠合板组合梁力学性能研究

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2022年第12期45卷 1643-1648,1704页

作者：丁克伟张星辰刘运林贾高宗房尚京安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

文章研究叠合板预埋角钢连接件与伸出“胡子筋”2种构造措施的组合梁在受力性能上的差异,分别对2根叠合板组合梁进行单点静力试验,并通过ABAQUS软件对不同剪力连接度情况下含角钢连接件的叠合板组合梁进行有限元模拟.结果表明:相对于出... 详细信息

文章研究叠合板预埋角钢连接件与伸出“胡子筋”2种构造措施的组合梁在受力性能上的差异,分别对2根叠合板组合梁进行单点静力试验,并通过ABAQUS软件对不同剪力连接度情况下含角钢连接件的叠合板组合梁进行有限元模拟.结果表明:相对于出筋构造措施,预埋角钢连接件会增大混凝土板横向开裂风险,减小纵向开裂风险;2个试件的极限承载力几乎一致,含角钢连接件的叠合板组合梁弹性抗弯刚度更大;与增加栓钉数量相比,预埋一定数量的角钢对抗弯刚度的提升效果更加显著;预埋角钢连接件将导致真实栓钉剪力连接度大于相关规范计算值.

关键词：角钢连接件叠合板组合梁单点静力试验剪力连接度抗弯刚度

组合梁负弯矩抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力的研究

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组合梁负弯矩抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力的研究

作者：张欣琦安徽建筑大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁是一种新型组合结构,该组合结构由剪力连接件将混凝土和钢梁两种材料连接为一体,充分发挥这两种材料抗压抗拉性能,与传统梁相比,具有承载力更高、抗震性能更好等优势。叠合板组合梁作为钢-混凝土组合梁形式的一种,具有... 详细信息

钢-混凝土组合梁是一种新型组合结构,该组合结构由剪力连接件将混凝土和钢梁两种材料连接为一体,充分发挥这两种材料抗压抗拉性能,与传统梁相比,具有承载力更高、抗震性能更好等优势。叠合板组合梁作为钢-混凝土组合梁形式的一种,具有施工周期短等优势。叠合板组合梁施工过程中,预制底板需要出筋以增强叠合性能。然而,预制板出筋增加运输、安装难度,加大了施工成本。本文提出了一种预埋在叠合板组合梁中预制底板的角钢连接件,旨在通过预埋该角钢连接件起到代替传统预制板出筋的作用。基于此,进行了两组叠合板组合梁负弯矩作用下的抗弯试验,其变量为是否带预埋角钢连接件,对两组试件在负弯矩作用的受力性能进行对比分析。同时,由于连接件的预埋位置使其能展现较好的横向抗剪性能。在此基础上,进行了横向推出试验的模拟,对该连接件提供的横向抗剪承载力进行研究。此外,基于角钢连接件承载力计算公式较少、且相差较大这一情况,结合模拟结果提出了角钢连接件抗剪承载力计算公式。本文的主要工作及结论如下:（1）在负弯矩抗弯试验中,由于角钢连接件的原因,带角钢的叠合板组合梁的剪力连接度比传统叠合板组合梁的剪力连接度要高。这使得试件的刚度增加,滑移减少,但极限抗弯承载力变化不大。（2）在抗弯试验中,两种叠合板组合梁的叠合面始终没有发生错动。这表明,同传统叠合板组合梁一样,带有角钢连接件叠合板组合梁仍可获得良好的整体性能。同时,带角钢的预制板在制作的时候无需出筋,更便于叠合板组合梁的运输和安装浇筑。（3）运用ABAQUS软件建立的有限元模型,能够较为准确地模拟组合梁负弯矩条件下的抗弯性能以及推出试验的抗剪性能。带角钢连接件的组合梁相较于传统出筋叠合板组合梁具有同样良好的抗弯性。同时,该组合梁在整个试验过程中混凝土板的叠合面没有发生错动,说明该组合梁拥有和传统组合梁一样的整体性能。通过焊接角钢连接件达到代替出筋的效果,从而方便施工,便于其推广。（4）根据模拟结果,本文提出的预埋式角钢连接件可以提供142.2k N的横向抗剪承载力。主梁距离较远、横向连接较弱时,通过增加预制板的角钢连接件,可以达到提高叠合板组合梁横向抗剪能力的效果。（5）模拟结果表明,角钢连接件的抗剪承载力与连接件的屈服强度和翼缘厚度有关。基于此,本文在前人研究的基础上提出了角钢抗剪承载力的计算公式。与国内的经验公式、国外规范的计算结果相比,该公式的计算结果与模拟值更接近。同时,该公式的标准差、变异系数最小最接近,分别为0.047和0.046。这表明该计算公式的可行性。试验结果表明,对于两组叠合板组合梁,抗弯承载力和抵抗滑移的能力相差很小,带角钢的试验梁刚度略大。同时,带角钢的预制底板可以替代传统预制板出筋,降低了建造成本。此外,提出了新的角钢连接件抗剪承载力计算公式,该公式考虑了连接件屈服强度和其翼缘厚度,这是目前各国规范未统一的。与国内外规范及经验公式相比,此公式的计算结果更为准确,具有一定的可行性。图[42]表[8]参[66]

关键词：叠合板组合梁角钢连接件抗剪承载力有限元模型抗弯试验

角钢连接件的格构式推出试验研究──关于钢－砼组合桁架系列研究之四

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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合肥工业大学学报（自然科学版） 1994年第2期17卷 126-130页

作者：周惟德白家楠雷源铁王晓毅

本文在试验基础上，分析角钢连接件工作机理和破坏形态，导出抗剪承载力公式．试验值与理论值吻合较好，建议在组合桁架等格构式组合结构中采用．

关键词：角钢连接件惟出试验钢混凝土桁架

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角钢连接件木-混组合梁变形计算方法研究

湖南城市学院学报（自然科学版） 2017年第5期26卷 18-22页

作者：彭乐宁彭睿曹雅蒙中南林业科技大学土木工程学院长沙410004

为了研究角钢连接件木-混组合梁在静载作用下变形规律,本文进行了3组木-混组合梁静载试验,考察了木-混组合梁的变形发展过程,得到了组合梁跨中的荷载-挠度曲线、组合梁界面滑移沿梁长分布.通过分析界面滑移对组合梁刚度的影响,在参考钢... 详细信息

为了研究角钢连接件木-混组合梁在静载作用下变形规律,本文进行了3组木-混组合梁静载试验,考察了木-混组合梁的变形发展过程,得到了组合梁跨中的荷载-挠度曲线、组合梁界面滑移沿梁长分布.通过分析界面滑移对组合梁刚度的影响,在参考钢-混组合梁变形计算的一般公式基础上,将其应用于木-混组合梁变形计算,并将该方法与目前常用的换算截面法进行对比分析.试验结果表明:角钢可以作为连接件用于木-混组合梁,组合梁界面滑移值从梁端向跨中逐渐减小,但不符合线性关系,界面滑移值沿跨中截面对称.采用换算截面法和采用考虑界面滑移的挠度计算一般公式的挠度计算值均比实测值小,但采用考虑界面滑移的挠度计算一般公式的挠度计算值与实测值之比值稳定在0.8左右.

关键词：木-混组合梁角钢连接件荷载-挠度曲线界面滑移变形计算公式

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角钢连接件剪切刚度计算方法及试验研究

现代交通技术 2016年第1期13卷 35-38,44页

作者：邓文琴张建东刘朵胡隽华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 苏交科集团股份有限公司江苏南京211112 东南大学土木工程学院江苏南京210096

鉴于角钢连接件剪切刚度的重要性,基于弹性地基梁理论推导了角钢连接件的等效剪切刚度计算公式,设计制作了3个角钢连接件试件进行推出试验,根据国、内外剪力连接件剪切刚度计算方法进行计算,将各方法计算结果与本文公式计算结果进行对... 详细信息

鉴于角钢连接件剪切刚度的重要性,基于弹性地基梁理论推导了角钢连接件的等效剪切刚度计算公式,设计制作了3个角钢连接件试件进行推出试验,根据国、内外剪力连接件剪切刚度计算方法进行计算,将各方法计算结果与本文公式计算结果进行对比并就其适用性进行讨论分析。分析结果表明:国内、外连接件剪切刚度计算方法差异较大,日本规范计算结果与本文提出公式计算结果较为吻合,我国钢结构设计规范和0.8 mm割线法计算所得结果偏于安全,弹性阶段抗剪连接件的剪切刚度计算采用日本规范和本文公式计算比较合理。

关键词：角钢连接件弹性地基梁推出试验剪切刚度

预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点抗震性能研究

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安徽建筑大学学报 2023年第5期31卷 1-9页

作者：丁克伟张玉玲李浩东贾高宗安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601 安徽省建筑结构与地下工程重点实验室安徽合肥230601

为优化预制底板伸出胡子筋造成运输难度大、施工不便等问题,提出了一种带预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点,并将其与出筋的装配式梁板节点和不出筋的装配式梁板节点进行了低周往复荷载加载试验,并分析3组试件的破坏形式、滞... 详细信息

为优化预制底板伸出胡子筋造成运输难度大、施工不便等问题,提出了一种带预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点,并将其与出筋的装配式梁板节点和不出筋的装配式梁板节点进行了低周往复荷载加载试验,并分析3组试件的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、割线刚度以及能量耗散的差异性,并基于有限元建立了单调荷载下梁板节点模型,将其与往复荷载下的节点横向抗剪承载力对比。结果表明:角钢连接件减小了钢梁与叠合板之间的相对滑移,起到抗剪连接件的作用,提高了钢与混凝土之间的组合效应和抗震性能;设置角钢连接件,避免了叠合板底板伸出胡子筋带来的施工不便等问题。往复荷载下的梁板节点的横向承载力比单向荷载下降低了20.6%;横向荷载下,角钢连接件的根部应力最大,角钢上的钢筋也参与了抗剪工作,起到了增强预制层与现浇层的叠合性能的作用。

关键词：装配式梁板节点钢筋桁架叠合板角钢连接件横向推出试验有限元

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