采用有机聚合物剪力键的钢-混凝土组合梁结构行为分析

摘要

钢-混凝土组合梁因其具有优异的整体性能及显著的经济效益在高层建筑及大跨度桥梁等领域得到了广泛应用。抗剪连接件作为组合结构的关键部件，使弹性模量相差较大的钢与混凝土材料能够共同工作。目前常用的剪力连接件均为金属剪力键，由此而带来的应力集中问题较为突出，而且为实现完全抗剪连接，增加了金属剪力键的用量，这不仅增加了结构的恒载，也使得经济效益大大降低，有些结构甚至由于构造等原因不得不使用部分抗剪连接，削弱了组合梁的共同作用。新型非金属剪力键——有机聚合物剪力键，通过建筑结构胶将钢与混凝土粘接在一起共同工作，具有受力均匀，施工工艺简单，并能有效避免应力集中的特点。
　　 本文为研究有机聚合物剪力键的受力性能:(1)设计了静载推出试验，考虑了有机聚合物的弹性模量、粘接厚度及界面处理工艺对剪力键受力性能的影响;(2)根据试验结果提出了适用于本次试验的极限承载力公式及荷载-滑移关系公式;(3)利用本文提出的有机聚合物剪力键的荷载-滑移关系，设计了不同剪力连接形式的组合简支梁;(4)运用有限元软件ANSYS对组合梁进行了非线性仿真计算，对比分析了其荷载-挠度关系、滑移分布规律、荷载-滑移关系及应力等计算结果。试验结果表明:有机聚合物剪力键组合作用强，能够大大减小组合梁在弹性工作阶段的变形，基本实现理论上的完全抗剪连接。
　　 本次试验仅对有机聚合物剪力键的受力性能进行了初步研究，随着建筑结构胶向高性能方向的发展，有机聚合物剪力键也必将受到土木工程师们越来越多的关注，相应的理论也会越来越完善，应用前景广阔。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 钢-混组合梁在国内外研究概况

1．2．1 组合梁在国外的研究概况

1．2．2 组合梁在国内的研究概况

1．3 剪力连接件研究

1．3．1 金属剪力键在国内外研究概况

1．3．2 有机聚合物剪力键在国内外研究概况

1．4 建筑胶粘剂在桥梁工程中的应用

1．5 研究的工程背景及现实意义

1．6 本文主要工作

第2章 有机聚合物剪力键的试验研究

2．1 剪力连接件的形式

2．2 试验目的

2．3 试验方法

2．4 本次推出试验

2．4．1 试验模型构造

2．4．2 试验材料及试验主要参数

2．4．3 试件的制作

2．4．4 试验的加载及测量

2．5 本章小结

第3章 试验结果分析

3．1 试验过程现象及分析

3．2 有机聚合物剪力键承载力性能的主要因素分析

3．3 荷载-滑移曲线及其对比分析

3．4 本章小结

第4章 三维非线性有限元仿真分析

4．1 有限元概述

4．2 模型介绍

4．3 单元类型的选定及材料的本构关系

4．3．1 混凝土的单元类型、本构关系及破坏准则

4．3．2 钢材的单元类型及其本构关系

4．3．3 粘结层界面的单元类型及F-D曲线

4．3．4 栓钉的单元类型及其本构关系

4．3．5 网格划分

4．4 建立有限元模型

4．5 本章小结

第5章 钢-混凝土简支组合梁有限元结果分析

5．1 挠度对比分析结果

5．2 滑移分布规律结果

5．3 荷载-滑移分析结果

5．4 应力对比分析结果

5．5 加载模式对比结果

5．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目