【摘 要】
:
钢-混凝土组合梁在各类建筑和桥梁结构中都有着非常广泛的应用,随着社会建筑行业的高速发展,装配式组合结构应运而生。装配式组合结构在实际施工中能减少现场作业和缩短施工周期,具有“快速施工”和“预制装配”的优点。为探究装配式群钉剪力键钉群大小对其力学性能的影响,完成单个群钉剪力键本构方程的研究,采用伺服千吨压力机对9个群钉剪力键推出试件进行单向静力加载。对典型装配式群钉剪力键推出试件建立ABAQUS模型
【基金项目】
:
重庆市自然科学基金项目:“装配式组合梁双非耦合结构行为及计算理论研究”(cstc2018jcyjAX0509);
论文部分内容阅读
钢-混凝土组合梁在各类建筑和桥梁结构中都有着非常广泛的应用,随着社会建筑行业的高速发展,装配式组合结构应运而生。装配式组合结构在实际施工中能减少现场作业和缩短施工周期,具有“快速施工”和“预制装配”的优点。为探究装配式群钉剪力键钉群大小对其力学性能的影响,完成单个群钉剪力键本构方程的研究,采用伺服千吨压力机对9个群钉剪力键推出试件进行单向静力加载。对典型装配式群钉剪力键推出试件建立ABAQUS模型,详细研究在静力加载过程中整个试件各部分的力学性能。在试验结果和有限元研究的基础上,对单个装配式群钉剪力键荷载-滑移曲线进行分段,并分析滑移曲线各个阶段和关键点的表达式,最终完成装配式群钉剪力键界面滑移本构的研究。本文开展的主要工作如下:1.以钉群(栓钉排数)和施工方法(装配式和现浇式)为参数,9个群钉剪力键推出试件并将其分成4组,对试件和剪力键的破坏模式、剪力键界面滑移、钢与混凝土应变以及剪力键承载力等及其影响因素进行试验研究。特别地,针对界面局部滑移分布测试难点,开发了一种滑移测试装置,最小测量间距2 cm,试验前测得其具有较高的分辨率和精度,验证中证明了极好的工作实用性能。2.在试验加载过程中,预制装配式群钉剪力键推出试件的破坏形式为:预制混凝土沿预留孔边缘首先出现裂缝,之后沿预留孔下方角隅处向下约45°斜裂缝发展,最终栓钉剪断。试件整体变形荷载-位移曲线和剪力键荷载-界面滑移曲线均可分为弹性、弹塑性和塑性三个阶段,滑移沿竖向整体呈减小趋势,在有栓钉连接区段滑移有局部突变,总体表现为“两端大中间小”。3.对于由栓钉负责连接的组合结构,其抗剪作用主要由栓钉、钢梁和后浇混凝土之间的粘结力负责承担。在弹性加载阶段,荷载多数集中在栓钉根部,剪力钉根部受弯产生弯曲变形,栓钉与钢板连接处的变形量最大。粘结力是钢梁和混凝土主要的相互作用力,在单向加载中,钢板对混凝土产生拉力作用,同时混凝土在与钢梁的粘结界面上发生变形。装配式群钉剪力键荷载-界面滑移曲线弹性阶段线性刚度大部分由栓钉决定,少部分由混凝土决定。装配式群钉剪力键中栓钉数量越多,预留孔就越大,后浇混凝土与钢梁相互间粘结作用的触面范围就越大,剪力键抵抗剪切的线性刚度就越大。在三组装配式群钉剪力键的推出试验中发现剪力键当中栓钉所受群钉效应不明显,本文的三组试件剪力键中单个栓钉承受的极限荷载是:RS-1 57 kN、RS-2 59 kN、RS-3 60 kN。4.在单调加载过程中,现浇混凝土板基本没有出现裂缝与装配式混凝土板相比整体性较好,对栓钉的约束作用更强,栓钉更接近纯剪切状态,越有利于栓钉受力,现浇式砼板推出试件中的型钢翼板表面和混凝土的接触面积大的多,两者的接触界面抗剪刚度就越大。这是因为在实际加载过程当中,栓钉可以看作为悬臂梁,因为施工的原因,装配式群钉剪力键推出试件中预制混凝土板与钢梁表面存在一定的间隙,增大了栓钉受力的力臂,从而不利于栓钉的受力,栓钉更容易发生剪拉破坏使抗剪承载力有所降低,装配式群钉剪力键极限抗剪承载力与现浇式群钉剪力键极限抗剪承载力相比有所降低。5.为了对装配式群钉剪力键荷载-界面滑移曲线全过程进行力学行为分析,并进一步帮助完成装配式组合梁单个钉群的荷载-界面滑移本构的推导,运用有限元分析软件对本文典型装配式群钉剪力键推出试验进行数值模拟。将计算结果与试验结果进行对比,二者吻合度较高。通过模型得计算结果,对典型的装配式群钉剪力键荷载-界面滑移曲线加载全过程进行力学分析。6.通过研究群钉剪力键荷载-滑移曲线的几何特征,将界面滑移本构曲线进行分段。通过研究单个装配式群钉剪力键荷载-界面滑移曲线的重要参数,基于典型本构曲形式,提出各参数的表达式,最终建立了单个装配式群钉剪力键荷载-位移曲线(滑移曲线)的本构方程,其优势在于群钉剪力键形式确定下来,无需试验便可直接得出剪力键弹性抗剪刚度和整个荷载-界面滑移曲线,并滑移本构计算值与多个他人试验和本文试验实测值进行对比,对比结果显示计算值与试验值吻合性良好。
其他文献
无粘结预应力钢筋混凝土桥墩(简称UBPS桥墩)能在车辆撞击后自复位,是一种用于提高抗车辆撞击能力的跨线桥梁墩柱形式,但目前相关研究较少。本文以探求车辆撞击下UBPS桥墩的自复位性能为目标,通过对比分析缩尺结构及实桥结构的有限元分析对比结果,初步得到了UBPS极限荷载的判别方法、动力响应及能耗特点,并通过分析动力响应过程得到了桥墩自复位性能评定方法和不同构造形式及预应力设计参数对UBPS桥墩自复位性
当今世界,随着科学技术的进步以及经济的飞速发展,各式各样的桥梁工程在交通运输中发挥着不可替代的作用。而今,在我国的桥梁抗震领域,桥梁结构在地震和动水压力共同作用这一问题是此领域中的一大难点。本论文以双河斜拉桥为依托工程,开展了双河斜拉桥桥塔模型振动台试验,并在此基础上,对双河斜拉桥桥塔有限元模型进行了数值模拟,研究了不同水深状态下桥塔模型在地震作用下的动力特性及其动力响应,有助于了解动水压力和桥塔
随着内陆平原地区交通网日趋完善,公路桥梁建设的重心逐步向西部山区延伸。连续刚构桥因其刚度大、整体性好、养护费用低等优点,在跨越山谷沟壑地带的桥型选择时往往备受青睐。修建于高海拔山区的超高墩T构桥往往处于风力大、温湿差大等复杂环境下,施工过程面临的风险较大,必须给予足够的重视。为降低该类桥梁施工中发生安全事故的概率,有必要对其进行风险评估工作。本文以复杂环境下超高墩T构桥施工过程风险为主要研究对象,
自锚式悬索桥因凭借其无需锚锭结构,主缆可直接锚固于梁端,以及结构选型较为灵活等优势在现代城市桥梁建设中极具竞争力。而轻型组合桥面为正交异性钢桥面板-STC混凝土层,是一种在正交异性钢桥面板上浇筑STC混凝土铺装层,通过剪力钉和钢筋网连接为整体实现共同受力的组合桥面体系。其特点在于能够较好的解决钢桥面板疲劳开裂的风险以及桥面铺装易受损坏的难题。但在实际工程中主梁在吊索力作用下剪力滞效应十分明显,如果
根据酉阳地区21座公路隧道的定期检查统计分析,表明隧道衬砌病害占隧道病害的养护关注度最高,同时衬砌病害中隧道纵向裂缝占比最大。本文以该地区裂缝病害和马夫井隧道作为工程背景,基于断裂力学及混凝土断裂力学的理论及复合型裂缝的工程试验研究,确定隧道不同裂缝类型的稳定系数的计算公式。利用有限元软件ansys进行数值模拟计算裂缝尖端的应力强度因子,研究隧道裂缝在不同位置、不同深度、不同角度的应力强度因子变化
路面抗滑性能是确保行车安全的重要因素。当车辆在路面行驶时,轮胎与路面之间形成紧密的动力耦合作用体系,轮胎—路面动态摩擦行为将对路面抗滑性能产生直接影响。鉴于摩擦行为的复杂性,通常采用试验测试与仿真分析相结合的方法进行沥青路面摩擦性能的综合研究。然而,受算法及运算效率等因素的影响,目前在胎路耦合摩擦行为动态仿真方面的研究进展受限,沥青路面在轮胎制动工况中的动态摩擦行为机理也尚不明确。因此,为深入研究
轨道交通作为一种高效、环保的公共交通工具,已经成为城市交通不可或缺的一部分。随着运营里程的增加和客运量规模的增大,轨道交通的安全问题愈发重要。而滚动轴承作为轨道交通车辆的关键部件之一,被广泛应用于车辆的行走部、电机等设备中,其运行状态的好坏将直接影响轨道交通的安全运行。因此,对轨道交通轴承进行健康状态评估和剩余寿命预测,对保障轨道交通安全运行有着重要的意义。本文以轨道交通轴承为研究对象,就轴承的故
处于交通网咽喉要道的大跨径钢桥,其交通量及通行能力繁重,受钢箱梁的储热效应影响,钢桥面铺装层温度敏感性相对公路沥青路面表现更为突出。不同于公路沥青路面具有坚固的路基结构,钢桥面沥青铺装层黏附于光滑的钢桥面板之上,加之沥青混合料与钢板的模量及强度相差巨大,导致铺装层极易产生剪切车辙变形或脱层破坏,这些均与混合料的高温剪切流变性直接相关。目前,钢桥面铺装采用最多的是浇注式沥青混合料,浇注式混合料作为一
我国的桥梁发展处于日新月异的变化之中,其工作重心已经从新建为主转向建养并重的时代。在以往斜拉桥养护工作的换索过程中,常见的全封闭施工对居民生活的影响日益加剧。因此,迫切需要不中断交通条件下的换索施工,同时在该条件下的索力优化及调整将成为一个问题。如何安全、合理的完成拉索更换,并解决索力优化和调整的问题,本文依托某斜拉桥换索工程,以有限元分析软件为工具,围绕换索方案的确定、换索后成桥索力的求解以及换
我国山地地形占比较大,为了使城市和山岭地区的交通网更加完善,修建公路隧道避不可免,由于连拱隧道在桥隧接线方式、占地面积等方面具有许多优势,其在城市和山岭地区的公路隧道中应用越来越多。近年来,随着城市交通路网的高速发展,地面以上交通网的发展空间受限,而地下交通发展越来越好,尤其是随着我国隧道施工技术越来越成熟,连拱隧道在城市公路隧道中备受青睐。但连拱隧道在施工经验方面还存在一定的短板,尤其是在一些复