PBL剪力键混凝土榫的破坏形态与传力机理研究

摘要

钢混组合结构桥梁的性能好坏与连接钢材与混凝土两种材料的剪力连接件密切相关。目前，最常用的剪力连接件为PBL剪力键。PBL剪力键与传统剪力连接件相比具有更好的承载能力、更强的抗疲劳性能以及更高的抗剪刚度。学者们大多通过推出试验研究PBL剪力键的力学性能，但这种方法无法观察到核心受力部位混凝土榫的破坏过程。为了观察混凝土榫的破坏形态和传力机理，本文使用仿真模拟方法分析混凝土榫的受力状态、破坏形态、传力机理。主要包括以下几点：
　　（1）总结归纳国内外学者的试验参数及试验结果，分析影响PBL剪力键混凝土榫破坏形态的主要因素。
　　（2）本文以钢板厚度与钢板开孔孔径的比值为变量，建立了9个有限元模型。
　　（3）根据钢板厚度与开孔孔径的比值由小到大变化时孔内混凝土榫的位移变化趋势、等效应力特点以及主应力状态，分析该比值与PBL剪力键混凝土榫破坏形态的关系。
　　（4）结果表明，混凝土榫的破坏形态和开孔钢板厚度与开孔孔径的比值相关；工程中PBL剪力键混凝土榫的理想破坏形态应为剪切破坏，此种破坏形态下的PBL剪力键具有最高的承载能力，弹性阶段的抗剪刚度最高；理想破坏形态下孔内混凝土榫受到来自钢板压力时会以45度角向外包混凝土中的混凝土榫扩散分担压力。

目录

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第1章 绪 论

1.2剪力连接件

1.3 PBL剪力键简介

1.3.1 PBL剪力键发展历程与研究概括

1.3.2 PBL剪力键类型与特点

1.3.3 PBL剪力键静力性能

1.3.4 PBL剪力键疲劳性能

1.4本文主要研究工作

第2章 混凝土榫破坏形态影响因素分析

2.1.1混凝土榫破坏

2.1.2外包混凝土破坏

2.1.3开孔钢板破坏

2.1.4贯穿钢筋破坏

2.2影响因素参数分析

2.2.1代表性试验参数

2.2.2影响混凝土榫破坏因素分析

2.3影响因素公式分析

2.3.1开孔钢板连接件的承载力

2.3.2剪切破坏条件分析

2.4本章小结

第3章 PBL剪力键有限元仿真

3.2材料本构模型

3.2.1混凝土破坏准则

3.2.2混凝土本构关系

3.2.3钢材本构关系

3.3有限元模型建立

3.3.1模型的网格划分

3.3.2模型接触的处理

3.3.3荷载与边界条件

3.4本章小结

第4章 PBL剪力键有限元结果分析

4.2 t/D值与混凝土榫破坏形态关系分析

4.2.1孔内混凝土榫位移特点分析

4.2.2孔内混凝土榫等效应力特点分析

4.2.3孔内混凝土榫主应力特点分析

4.3 PBL剪力键传力机理分析

4.3.1割裂破坏传力机理分析

4.3.2压碎破坏传力机理分析

4.3.3剪切破坏传力机理分析

4.3.4理想破坏形态下荷载传递历程

结论

参考文献

致谢