木-混凝土组合梁槽口-栓钉连接件力学性能研究

摘要

木-混凝土组合结构是在木结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构。将木梁（或木板）与混凝土板用不同类型的连接方式进行组合，木材受拉混凝土受压，能充分发挥两种材料的最优性能。近年来，该类结构在欧美国家颇受欢迎，已成为本领域前沿和热点之一。该组合结构能耗低、排放少、质量轻，在欧美国家已广泛应用。相比于传统木梁，木-混凝土组合梁的抗弯刚度和抗弯承载力都有所提高。
　　在组合结构中，不同材料交界面处的剪力连接件是影响连接效果的重要因素。所以，木-混凝土组合梁的剪力连接件是设计组合梁中的一个重要环节。为了研究木-混凝土组合梁剪力连接件的受力性能，本文对受力性能较好的槽口-栓钉剪力连接件进行推出件试验研究。通过设计槽口的不同长度、深度、宽度以及栓钉的直径，进行槽口尺寸的参数研究。同时，设计一组只有槽口没有栓钉的连接件与有栓钉的进行比较。本次试验对10组30个木-混凝土组合梁槽口-栓钉连接件推出件进行静载推出试验，探讨了槽口-栓钉连接件的破坏机理和受力性能，分析了槽口-栓钉连接件抗剪承载力的主要影响因素。试验结果表明，对于槽口-栓钉剪力连接件而言，其抗剪承载力随着槽口的长度、宽度以及栓钉的直径增加而增大，增长趋势较快，影响比较明显;但随着槽口的深度的增加，槽口-栓钉连接件的抗剪承载力变化趋势较缓，影响不明显，木与混凝土的相对滑移量相差也不大;在有栓钉存在的情况下，抗剪承载力明显大于没有栓钉时的承载力，影响较大。本文将试验结果进行线性回归，提出了木-混凝土组合结构槽口-栓钉剪力连接件抗剪承载力计算公式，为木-混凝土组合结构的设计和工程应用提供参考。
　　进一步，利用ABAQUS有限元软件对推出试件进行了静力模拟分析，建立有限元1/4模型模拟推出试验，得出槽口-栓钉剪力连接件的抗剪承载力，并提取木与混凝土的相对滑移量。最后将有限元分析结果和试验数据进行了比较，有限元计算值和试验值吻合较好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 木-混凝土组合结构国内外发展

1．3 选题的背景及意义

1．3．1 选题的背景

1．3．2 选题的意义

1．4 剪力连接件的分类及研究现状

1．4．1 钉类连接

1．4．2 金属板连接

1．4．3 剪力键连接

1．4．4 胶合连接

1．5 本文的研究工作

第二章 木-混凝土组合梁槽口-栓钉连接件推出试验数值分析

2．1 ABAQUS有限元计算软件简介

2．2 材料本构关系

2．2．1 混凝土本构关系

2．2．2 栓钉本构关系

2．2．3 木材本构关系

2．3 有限元模型的建立

2．3．1 材料的本构关系模型

2．3．2 接触形式(界面模拟)

2．3．3 边界条件

2．3．4 加载方式

2．3．5 单元类型的选取与网格的划分

2．4 求解

2．5 有限元分析结果

2．5．1 推出试件试验滑移特征

2．5．2 推出试件破坏形态

2．6 本章小结

第三章 木-混凝土组合梁槽口-栓钉连接件推出试验研究

3．1 试验目的及内容

3．1．1 试验目的

3．1．2 试验内容

3．2 推出试件的设计和制作

3．2．1 推出试件的设计

3．2．2 推出试件的制作

3．3 试件测点布置及测试内容

3．4 试验装置和加载方案

3．5 材性试验

3．5．1 木材材性试验

3．5．2 混凝土材性试验

3．5．3 栓钉材性试验

3．6 推出件试验现象描述及结果分析

3．6．1 推出试件试验现象描述

3．6．2 推出试件破坏形态

3．6．3 推出试件试验结果

3．6．4 推出试件试验滑移特征

3．7 有限元结果与试验结果对比

3．7．1 抗剪承载力对比

3．7．2 荷载-滑移曲线有限元分析结果与试验结果对比

3．8 本章小结

第四章 槽口-栓钉连接件的承载力影响因素研究

4．1 槽口-栓钉连接件抗剪承载力影响因素分析

4．1．1 槽口长度对连接件抗剪承载力的影响

4．1．2 槽口宽度对连接件抗剪承载力的影响

4．1．3 槽口深度对连接件抗剪承载力的影响

4．1．4 栓钉直径对连接件抗剪承载力的影响

4．1．5 栓钉的存在对连接件抗剪承载力的影响

4．2 抗剪承载力计算公式

4．2．1 现有螺钉抗剪承载力理论计算公式

4．2．2 本文建议槽口-栓钉抗剪承载力理论计算公式

4．3 本章小结

第五章 结语与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要学术成果

致谢