钢-混凝土组合梁波折开孔钢板连接件受力性能试验研究

摘要

剪力连接件是钢-混凝土组合梁共同工作的关键元件。目前,常用的连接件主要有栓钉、开孔钢板等。业界一直在致力研究开发传力更为有效、造价低廉、施工方便的新型剪力连接件。
　　 本论文根据现有的开孔钢板连接件优化形成一种波折开孔钢板连接件。该连接件是在翼缘板上沿钢腹板的方向焊接连接有两排波形开孔钢板,在波形钢板孔内穿入贯通钢筋,波形钢板的孔中的混凝土和钢筋一起形成钢筋混凝土抗剪榫。
　　 本论文通过对两根分别配有双排波折开孔钢板连接件和双排开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁进行梁式试验,主要研究了波折开孔钢板连接件抗滑移性能；波折开孔钢板连接件抗剪性能:分析波折开孔板连接件破坏机理；并比较了开孔钢板连接件和波折开孔钢板连接件的抗滑移性能、抗剪性能和破坏机理。结果表明,波折开孔钢板连接件的抗滑移性能、抵抗变形能力、抗剪性能和抗掀起能力等均优于开孔钢板连接件。本论文以试验结果为依据,建立有限元计算模型,进行了有限元分析,并将有限元计算结果与试验结果进行对比分析。总体来看,建立的有限元模型可以较好的模拟构件的抗滑移性能、抗剪性能和破坏形态。最后,建立单排的波折开孔钢板与单排的开孔钢板连接件有限元计算模型,进行有限元对比分析。结果表明,配有双排连接件组合梁受力更为合理,抗滑移和抗剪性能均优于配有单排连接件组合梁。
　　 通过本文的研究发现波折开孔钢板连接件作为一种新型剪力连接件优点明显,对其进行研究有一定新意和工程应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 剪力连接件在国内外的研究概况

1.2.1 国外研究

1.2.2 国内研究

1.2.3 一种新型剪力连接件--PBL连接件

1.3 本论文研究问题的提出

1.4 本论文主要研究内容

第二章 剪力连接件及受力性能

2.1 剪力连接件的类型

2.2 栓钉连接件的受力性能

2.2.1 栓钉连接件的受力状态与破坏形态

2.2.2 栓钉连接件的承载力

2.2.3 栓钉连接件荷载-滑移关系

2.3 开孔钢板连接件的受力性能

2.3.1 开孔钢板连接件的受力状态与破坏形态

2.3.2 开孔钢板连接件的承载力

2.3.3 开孔钢板连接件荷载-滑移关系

2.4 本章小结

第三章 试验研究及试验结果分析

3.1 试验概况

3.1.1 试验目的

3.1.2 试验模型设计

3.1.3 加载装置与加载制度

3.1.4 测点布置与量测方法

3.2 构件破坏形态

3.3 跨中荷载-挠度曲线

3.4 剪力连接件荷载-滑移关系

3.4.1 钢梁与混凝土板交界面的相对滑移

3.4.2 跨中截面应变发展变化

3.4.3 钢梁与混凝土板交界面处应变差

3.5 剪力连接件抗剪性能

3.5.1 横向贯通钢筋荷载-应变曲线

3.5.2 连接件抗“掀起力”

3.6 本章小结

第四章 三维非线性有限元分析

4.1 有限元分析基本理论

4.1.1 混凝土破坏准则

4.1.2 混凝土本构关系

4.1.3 混凝土裂缝模型

4.1.4 钢材本构关系

4.2 有限元分析模型

4.2.1 材料本构

4.2.2 裂缝模式

4.2.3 单元选取

4.2.4 网格划分

4.2.5 接触问题

4.3 有限元分析结果

4.3.1 双排开孔钢板连接件

4.3.2 双排波折开孔钢板连接件

4.3.3 单排开孔钢板连接件

4.3.4 单排波折开孔钢板连接件

4.3.5 分析比较

4.4 有限元计算结果与试验结果对比

4.4.1 钢梁与混凝土板交界面的相对滑移对比

4.4.2 钢梁与混凝土板交界面处应变差对比

4.4.3 横向贯通钢筋荷载-应变曲线对比

4.5 本章小结

第五章 结论

5.1 本文主要结论

5.2 试验难点与不足

5.3 今后工作展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间论文发表情况