剪力钉刚度对组合梁斜拉桥受力性能的影响研究

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组合梁斜拉桥钢混结合段钢格室的参数设计及力学性能分析

组合梁斜拉桥钢混结合段钢格室的参数设计及力学性能分析

摘要: 针对组合 梁斜拉桥钢混结合段钢 格室进 行 了参数设 计及力 学性 能分析 。通 过 A N S Y S建立某 大桥钢 混
结合段 的有 限元模型 , 主要讨论 了钢承压板 的厚度 、 钢格室 的长度 、 剪力钉和 P B L键 的间距等设计参数对 钢格 室性 能 的影 响。计 算分析得 出钢承压板最佳 理论厚度为 4 0~8 0 m r f l , 钢格室最佳理论长度为 2 n l , 剪力钉和 P B L键 最佳
s t e e l c o mp a r t me n t o f s t e e l - c o n c r e t e c o mp o s i t e S e c t i o n o f
s t a y e d c a bl e b r i d g e wi t h t h e c o m po s i t e b e a m
理 论 间距 为 1 5 0 mm。
关键词 : 钢混结合段 ; 钢格室 ; 剪力钉 ; P B L键 ; 参数设计
中图分类号 : U 4 8 8 . 2 7 ; U 4 4 8 . 2 1 6 文献标志码 : A
Pa r a me t e r d e s i g n a n d me c ha n i c a l p e r f o r ma n c e a na l y s i s o f
c o mp o s i t e s e c t i o n o f s t a y e d c a b l e b r i d g e wi t h t he c o mp o s i t e be a m we r e c a r r i e d o ut . An d h o w t o t he d e s i g n p a r a me — t e r s wa s di s c u s s e d, s u c h a s t h e t h i c k n e s s o f s t e e l l o a d - b e a r i n g b o a r d, t h e l e n g t h o f t h e s t e e l c o mp a r t me n t a n d t h e s p a c e l e n g t h b e t we e n e v e r y t wo s h e a r s t u ds o r PBL a f f e c t t h e me c h a n i c a l p r o p e r t y o f t h e s t e e l c o mp a r t me n t i n t h e s t e e l — c o n c r e t e c o mp o s i t e s e c t i o n. An d i t i s c o n c l ud e t h a t t h e be s t t h e o r e t i c t h i c k ne s s o f t he s t e e l l o a d— b e a r i n g b o a r d wa s 4 0 —8 0 mm , t h e b e s t t h e o r e t i c l e n g t h o f t h e s t e e l c o mp a tme r n t wa s 2 m, t he b e s t t h e o r e t i c s p a c e l e n g t h b e t we e n e v e y r t wo s h e a r s t ud s o r PBL wa s 1 5 0 mm. Ke y Wo r d s: s t e e l - c o n c r e t e c o mp o s i t e s e c t i o n; s t e e l c o mp a tme r n t ; s h e a r s t u d; PBL; p a r a me t e r d e s i g n

剪力钉刚度对曲线钢-混凝土箱形结合梁桥结构性能的影响

剪力钉刚度对曲线钢-混凝土箱形结合梁桥结构性能的影响
关 键词 : 一 钢 混凝 土箱 形结合 梁桥 ; 力钉 ; 出试 验 ; 剪 推 滑移 ; 真 分析 仿 中图分 类号 : U3 8 T 1 文献 标志码 : A
Ef e to tf ne s o he r S u s o t u t r lBe v o fCu v d f c fS i f s fS a t d n S r c u a ha i r o r e
J n 0 8 u e2 0
文 章 编 号 :632 4 ( 0 80 —0 60 1 7—0 9 2 0 ) 20 9 —5
剪 力钉 刚度 对 曲线 钢一 凝 土箱 形 结合 梁桥 混 结构 性 能 的影 响
雷 自学 晏 兴 威 高 林 , ,
(.长 安 大 学 建 筑 工 程 学 院 , 西 西 安 1 陕 7 0 6 ;2 10 1 .吉林 省高 等级 公 路 建设 局 , 吉林 长 春 102) 3 0 1
结 果表 明 : 力钉 刚度 变化对 于桥 面板 纵向应 力影 响较 大 , 对钢 箱底 板纵 向应 力 、 度及 桥 梁横 剪 但 挠
向位 移影 响较 小 ; 曲线钢一 凝土 结合 梁桥 剪 力钉 内力 分布 非 常 复 杂 , 非 能 用解 析 式或 简化 方 法 混 远
得 出; 必须采 用有 限元 分析 法或其他 严 密的 方法 对 曲线钢 一 混凝 土结合 梁桥进 行研 究。
2 in Prvn ilHih C a sHih y C n tu t nBu e u,Ch n c u 3 0 1 in,Chn ) .Jl o ica i g ls g wa o sr ci ra o a g h n 1 0 2 ,Jl i ia
Absr c :The s multo na y i s c r id ou or s a t d pus — t t s i ta t i a i n a l ss wa a re t f he r s u h ou e t by usng ANSYS s fwa e The la n lp c r e t twa uie c o e t ha fr a e t sobt i e ot r. o d a d si u v ha s q t l s o t to e lt s swa a n d. He c n e。 i c l us d die ty i e l rdg s n l s s I SAP2 0 s fwa e, s i g e e n s we e t ou d be e r c l n r a b i e a a y i. n 0 0 ot r prn l me t r a pt d t i do e O smul t h h a t s wih s e rs if s t i e n t e sm u a i n a l ss,a d a a e t e s e rs ud t h a tfne sob a n d i h i l to na y i n 3 D o e f r a e l rdg t u t r wa bu l nd n l z d. The t uc u al e po e de 一 m d l o r a b i e s r c u e s it a a a y e s r t r r s ns s un r s ome l a r t i e o c mpa e t f e tofsi t e he c nc e ede k a d s e lb n o dswe eob a n d t o r he e f c lp be we n t o r t c n t e ox o t t uc u a e v o he brd . The r s ls n c t ha t tfne s f s ar s ud s he s r t r lb ha i r of t i ge e u t i dia e t t he s if s o he t s ha r l tv l ton nfu n e o he l ng t di a t e s o on r t e k,b ss i hti fue e on e a ie y s r g i l e c n t o iu n ls r s fc c e e d c utha lg n l nc t l giudi l t e s s o t e b t o s he on t na s r s e f h o t m of t e bo g r r , de e to a d r ns e s s e l x ide s f c i ns n t a v r e diplc m e fbrd s he dit i to f t e i t r lf r e h a t ds o ur e t e— s a e nto i ge ;t s rbu i n o h n e na o c s ofs e r s u f a c v d s e l c nc e e c mpost ox g r e rdg s v r ompl a e o r t o ie b id r b i e i e y c i t d,f rf o b i g c lult d by a a y ia c a r m e n ac a e n l tc l f r ule o i o m a r smplfe t ds iid me ho .Th r f e,t i ie e e n n l i t d o t e i or us e e or he fn t l me t a a yss me ho r o h r rg o m e ho r e d f r t na y i f c r e t e — o r t omp ie b id r b i e . t dsa e ne de o he a l ss o u v d s e lc nc e e c ost ox g r e rdg s Ke r :s e lc nc e e c mpo ie b r r b i e;s a t d;pu h o t t s ;s i y wo ds t e— o r t o st ox gide rdg he r s u s — u e t l p;sm ul— i a to n l ss i n a a y i

浅谈钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应 程维

浅谈钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应 程维

浅谈钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应程维摘要:斜拉桥是一种桥梁体系,这种桥梁体系主要由三种构件组成,分别是梁、索、塔,由于构成斜拉桥主梁的材料有所不同,因此斜拉桥的种类也有所不同,通常情况下分为三种,分别是混凝土斜拉桥、钢斜拉桥以及钢混结合梁斜拉桥。

本文主要对影响钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应的因素进行分析,判断能够影响主梁剪力滞效应的相关问题,从而得出钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应的相关结论。

关键词:钢混结合梁;斜拉桥主梁;剪力滞效应伴随着社会经济的不断发展,建筑工程面临着严峻的挑战,桥梁建设过程中单一的材料已经很难满足实际需求,因此钢混结合梁斜拉桥应运而生。

作为混合两条中的重要组成部分,钢混结合段是建设过程中应该给予充分关注的一部分,在这一部分中所涉及到的力学性能非常复杂,当然也是因为这些复杂性会导致桥梁出现诸多问题,其中就包括剪力滞效应。

一、横隔板对主梁剪力滞的影响桥梁结构中横隔板的作用,一方面是能够帮助箱梁截面保持形状,另一方面也是能够在应力分布上发挥作用,因此在对横梁板对主梁剪力滞的影响过程中,重点研究的是自重以下的阶段。

如图1所示,是钢箱梁顶板和底板的等效应力云图,在左侧的图形中,表述了钢箱梁顶板等效应力的分布情况,都在受到拉力的状态下,其最大应力为125MPa,从图上来看,它最大应力的作用区域非常小,而右侧则是钢箱梁底板等效应力的分布情况,在整个模型受拉的状态下,无论是拉力还是应力都要比125MPa小,所以相对而言,前者受力更合理。

图1 A 段钢箱梁应力图(二)有横隔板跨中合龙段剪力滞效应为了使钢箱梁能够在横向刚度和抗扭刚度上足够充分,因此选择每隔三米设置一道横隔板,同时在上述模型的基础上,忽略封嘴部分的高度,并将其重量等效成均的分布在有横隔板的箱梁上,以此模型进行顶板和底板的应力计算,如图2所示。

图2顶板和底板的顺桥向应力在左侧的图形中钢箱梁底板等效力呈现出受压的状态,其最大压应力均为120MPa,而且这种区域很小,右侧图形中钢箱梁底板的等效率分布情况也是呈现出受压状态,所受压力和应力都小于70MPa,因此相对而言有横隔板的这一段模型在受力上更合理。

装配式组合梁剪力钉滑移性能研究

装配式组合梁剪力钉滑移性能研究

装配式组合梁剪力钉滑移性能研究李成君;周志祥;黄雅意【摘要】根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,设计了水平布置的装配式组合梁剪力钉.为了研究装配式组合梁剪力钉的滑移性能,进行两类共24个试件的推出试验.试验结果对比表明,与常规竖向布置剪力钉相比,装配式组合梁剪力钉的峰值荷载更大、滑移有更明显的稳定平台、结构延性更好,有利于装配式组合梁的推广应用.根据试件荷载-滑移曲线的特征,首次提出含下降段的剪力钉荷载-滑移本构方程,从而为装配式组合梁全桥精确模拟研究提供借鉴.%An innovative horizontal-arrangement of shear studs was proposed for prefabricated composite beam,in response to the engineering demand for the fast installation of precast decks on steel and concrete composite bridges.Two groups of comparative push-off tests including 24 specimens were carried out to demonstrate the load-slip behavior of the prefabricated shear stud.Test results show that compared with the conventional vertical-arrangement shear studs, the prefabricated composite beam shear studs have many advantages, such as larger peak load, more obvious slip stabilized platform, better structural ductility, etc., which facilitate the application of prefabricated composite beams.Finally, according to the characteristics of the load-slip curves, the shear studs slip constitutive equation including descending curve is proposedfor the first time, which can provide reference for the accurate simulation in the prefabricated composite beam.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2017(042)002【总页数】5页(P111-115)【关键词】装配式组合梁;剪力钉;推出试验;滑移;本构方程【作者】李成君;周志祥;黄雅意【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074【正文语种】中文【中图分类】U448.34随着工程技术的发展,桥梁装配化的施工方式以其施工安全性高、施工质量好、工艺标准化、环保、省时等优点被广泛应用[1,2]。

混合梁斜拉桥静力分析和局部应力分析的开题报告

混合梁斜拉桥静力分析和局部应力分析的开题报告

混合梁斜拉桥静力分析和局部应力分析的开题报告一、选题背景及意义混合梁斜拉桥是一种新型桥梁结构形式,具有结构刚度大、抗震性能好、施工周期短等优点。

在实际工程中得到了广泛应用。

混合梁斜拉桥结构的静力分析和局部应力分析是深入了解和掌握该桥梁结构的重要组成部分,对于保证桥梁的稳定性和安全性具有重要的意义。

二、研究内容本文主要研究混合梁斜拉桥的静力分析和局部应力分析,包括以下方面:1. 研究混合梁斜拉桥的结构形式、特点和构造方法;2. 对混合梁斜拉桥进行静力分析,分析其内力和反力的大小,以及对桥梁结构的影响;3. 对混合梁斜拉桥进行局部应力分析,掌握桥梁结构受力情况及可能出现的局部破坏点;4. 对分析结果进行比较和分析,得出结论。

三、研究方法通过文献资料整理和工程案例分析,采用有限元方法和理论分析方法,对混合梁斜拉桥进行静力分析和局部应力分析,研究其内力大小、反力大小及桥梁结构的稳定性等关键问题。

同时,采用计算机程序模拟分析、实际试验等手段进行数据收集和分析。

四、预期成果通过对混合梁斜拉桥的分析研究,可以得出以下预期成果:1. 对混合梁斜拉桥的结构特点、受力情况和抗震性能做出准确评析;2. 按照设计参数和实际工况对混合梁斜拉桥进行静力分析,得出桥梁内力和反力的大小、分布情况和影响因素;3. 通过局部应力分析,掌握混合梁斜拉桥结构的受力情况及可能存在的局部破坏点;4. 提出改善混合梁斜拉桥结构设计的建议和改进方案,并为工程实践提供重要的参考依据。

五、研究难点混合梁斜拉桥的静力分析和局部应力分析是一项极具挑战性的研究,其面临的主要难点包括:1. 桥梁结构的复杂性和非线性问题的处理;2. 分析桥梁内力和反力的大小和分布情况;3. 对桥梁结构的局部应力进行精细分析和判断。

六、进度计划阶段一:文献综述和资料收集,了解混合梁斜拉桥的结构形式、特点和构造方法,以及静力分析和局部应力分析的基本方法和理论依据。

阶段二:桥梁结构的建模和有限元分析,得出混合梁斜拉桥的内力和反力大小、分布情况及影响因素。

浅析钢-混组合结构剪力钉性能研究现状

浅析钢-混组合结构剪力钉性能研究现状

浅析钢 -混组合结构剪力钉性能研究现状摘要:本文针对钢-混组合结构剪力钉的性能进展进行了简要分析。

总结了国内外学者对剪力钉在静力荷载下的多参数分析成果;分析了剪力钉疲劳性能研究现状并讨论了疲劳寿命的计算方法,进一步探究了新型布置形式群钉连接件受力特点。

1.概述为加快公路建设的进一步升级,钢桥梁因其独特的性能优势已大量应用于工程建设,其中钢-混组合结构于房屋建筑及桥梁工程领域较为广泛。

针对钢-混组合结构的研究可追溯到20世纪初,直在1926年,在钢与混凝土之间嵌入剪力连接件将两者结合标志着钢-混组合结构的诞生[1]。

为防止混凝土板相对钢结构的滑移和掀起,主要有四种剪力连接件类型[2],剪力钉、开孔板、型钢块和锚固变筋,其中剪力钉因其经济优势和结构上的能显著改善钢-混凝土组合构件的界面粘结性能和变形协调能力,在实际工程应用已有50余年。

本文通过查阅整理国内外大量文献,以钢-混组合结构剪力钉力学性能研究为基础,浅析剪力钉静力性能、疲劳性能的研究现状及不足。

2.静力性能剪力钉的静力性能分析主要可分为三个主要部分:强度、刚度和延展性。

通过国内外学者的大量试验研究,得出剪力钉静力性能受多个参数的影响,主要影响因素:杆柄直径、螺柱高度及抗拉强度、混凝土抗压强度及弹性模量、混凝土浇筑方向等[3]。

近年来,超高性能混凝土(Ultrahigh-performanceconcrete ,UHPC)因其优越的力学性能(高强度、高弹模)广泛用于工程建设中[4]。

未探究薄UHPC板桥面栓钉剪力连接器的结构性能和有效性,结果表明UHPC中栓钉剪力连接件的静力强度仅受螺柱直径和螺柱材料的极限强度影响,而不受周围的混凝土强度影响,并得出实际的抗剪承载力远大于规范计算[5]。

随着剪力钉的大规模运用,也出现了较多问题,为达到较高的抗剪承载力需焊接大量的螺柱,时间成本、安全风险增加且其难以移除混凝土板,对钢梁造成一定的损伤。

因此,为了避免上述问题并保证均匀分布,采用大直径剪力钉无疑是最佳选择。

剪力连接程度对钢—混凝土组合梁极限抗弯强度的影响及其计算

剪力连接程度对钢—混凝土组合梁极限抗弯强度的影响及其计算

剪力连接程度对钢—混凝土组合梁极限抗弯强度的影响及其
计算
石中柱;崔玉萍
【期刊名称】《市政技术》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】采用栓钉等柔性抗剪连接件的钢-混凝土组合梁在强度和变形许可的条
件下采用部分剪力连接对于方便施工和降低造价等都极为有利。

部分剪力连接对组合梁的抗弯刚度和承载力均有影响。

R.P.Johnson按剪力连接程度进行线性插值提出的简化计算方法所得的极限抗弯强度值偏小,应用于工程实际中偏于保守。

本文通过对国内外20多根组合梁极限抗弯强度的试验结果进行研究和分析,建立了考虑剪力连接程度影响的组合梁极限抗弯强度的
【总页数】5页(P13-17)
【作者】石中柱;崔玉萍
【作者单位】北京市市政工程研究院;北京市市政工程研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.901
【相关文献】
1.钢与混凝土组合梁考虑剪力连接非线性的挠度计算 [J], 王慧;徐德新
2.不同剪力连接程度钢-混凝土组合梁的有限元分析 [J], 雍洪宝
3.部分剪力连接钢-混凝土组合梁变形计算的组合系数法 [J], 王景全;吕志涛;刘钊
4.部分剪力连接钢-混凝土组合梁变形计算的组合系数法 [J], 王景全;吕志涛;刘钊
5.部分剪力连接钢──混凝土组合梁受弯极限承载力的计算 [J], 聂建国;崔玉萍;石中柱;刘冲;郭邵斌
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剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析

剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析

U Mu . y u 。W A N J i e , Z H A N G Q i a n g
( 1 . H u b e i K e y L a b o r a t o r y o f R o a d w a y B i r d g e&S t r u c t u r e E n g i n e e i r n g , Wu h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,
剪 力钉 集束 式 与 均 布 式布 置 下钢 一混 组 合 梁桥 受 力分 析
刘沐宇 , 万 杰 , 张 强
( 1 . 武汉理 工大学 道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室 ,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ;
2 . 中铁大桥勘测设计 院集 团有 限公 司 , 湖北

武汉 4 3 0 0 5 0 )
要: 本文针对港珠澳大桥 6× 8 5 m组合连续梁桥开展受力性能分析 , 采用 B e a m1 8 8梁单元模 拟剪力 钉、 S o 1 .
i d 4 5实体单元模拟混凝 土桥 面板 、 S h e l l 1 6 3壳单元 模拟 钢箱梁 , 在最不 利边 跨建 立 了精细 的空 间有 限元模 型 ( 按 剪力钉的实际数量建立梁单元 ) , 采用生死单元法模拟港珠 澳大桥 的实 际施工过程 , 即大节段 整体 吊装 、 简
Abs t r a c t:Th i s p a p e r c a r r i e s o u t me c h a ni c a l p e r f o r ma n c e a n a l y s i s a g a i n s t t h e 6 ×8 5 m c o mp o s i t e c o n t i n u o u s b e a m b id r g e o f t h e Ho n g k o n g — Zh uh a i - Ma c a u Br id g e. Be a m1 8 8 be a m e l e me n t i s u s e d t o s i mu l a t e s h e a r s t u d s.S o l i d 45 s o l i d e l e me n t i S us e d t o s i mu l a t e c o nc r e t e b r i d g e d e c k,a n d S h e l l 1 6 3 s h e l l e l e me n t i S u s e d t o s i mu l a t e s t e e l bo x g i r d e r . T he f in e s p a t i a l f in i t e e l e me n t mo d e l s a r e e s t a b l i s he d i n t h e mo s t un f a v o r a b l e s i d e s p a n. a n d b e a m e l e me n t s a r e e s t a bl i s h e d i n t h e e l e me nt mo d e l s a c c o r d i n g t o t he a c t u a l n umb e r o f t h e s he a r s t u d s .Li f e a n d de a t h e l e me nt me t h o d i S u s e d t o s i mu l a t e t h e a c t u a l c o n s t uc r t i o n p r o c e s s o f t h e Ho n g ko n g — Zh u h a i - Ma c a u Br i dg e,t h a t i s l a r g e s e g me n t i n t e g r a l l i f t i n g,c o n v e r t i n g s i mp l y — s u p p o t r i n c o n t i n u o u s,f u l c u m r l i f t i n g — u p a n d f a l l ba c k i n g,f u l c u m r l o n g i t u d i n a l p r e s t r e s s e d t e n s i o n a n d s e c o n d a r y d e a d l o a d. Th e me c h a n i c a l p e fo r m a r n c e o f t h e s t e e 1 . c o n c r e t e c o mp o s i t e b e a m b id r g e a n d t h e f o r c e s t a t u s o f s h e a r s t u ds a r e c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o t h e t wo k i n ds o f a r r a n g e me n t o f c l u s t e r d i s t ib r u t i o n a n d un i ot f i n d i s t lb i u t i o n o f s h e a r s t u ds .Th e r e s u l t s s h o w t h a t :t h e d e le f c t i o n o f c o mp o s i t e b e a m ,t h e s t r e s s o f c o n c r e t e b id r g e a n d s t e e l b o x g i r d e r a r e b a s i c a l l y t h e s a me;un d e r t h e c o mb i ne d l o a d c o n d i t i o n,t he ma x i mu m l o n g i t u di n a l s h e a r f o r c e o f s h e a r s t u d s un d e r c l u s t e r d i s t ib r u t i o n a n d un i or f n ' l d i s t lb i u t i o n a r e 5 4.4 9 k N a n d 6 7.9 8 k N, a n d t h e ma x i mu m p u l l i n g f o r c e re a 4 5. 4 4 k N a n d 4 3. 6 7 k N,wh i c h me e t t h e n o r ma l r e q u i r e me n t s a n d p r o v i d e

浅谈钢 - 混凝土结合梁斜拉桥

浅谈钢 - 混凝土结合梁斜拉桥

—113—《装备维修技术》2021年第3期1 斜拉桥简介斜拉桥结构组成:由塔(索塔)、梁(主梁)、索(斜拉索)三部分组成的组合结构。

斜拉桥的特点:斜拉桥是一种主梁、主塔受压为主,拉索受拉的桥梁。

斜拉桥采用斜拉索来支承主梁,使主梁变成多跨支承连续梁,从而降低主梁高度、增大跨度。

并且斜拉索对桥跨结构的混凝土主梁产生有利的压力,改善了主梁的受力状态。

结构体系:漂浮体系—塔墩固结、塔梁分离;半漂浮体系—塔墩固结、塔梁分离、主梁在塔墩上设置竖向支撑;塔梁固结体系—塔梁固结并支撑在塔墩上刚构体系—塔、墩、梁固结。

索塔按材料分:混凝土索塔、钢塔、钢混凝土塔按结构分:有单柱式、双柱式、门架式、倒Y 形、A 字形、H 形、钻石形、异形(拱形、鹅塔形、V 形)主梁按材料分:混凝土、钢主梁、钢混凝土结(叠)合梁;钢混凝土混合梁;按结构形式分:板式、箱形、双主肋断面斜拉索按材料分:平行钢丝斜拉索、钢绞线斜拉索按索面分:单索面、双索面、三索面按拉索布置分:扇形、竖琴形、星形2 结合梁斜拉桥受力特点(1)钢主梁或组合梁重量较轻.跨越能力强,而混凝土主梁自重大、刚度高,钢材和混凝土两种材料的在横桥和纵桥向的合理使用,充分发挥了各自的优势,加强了对建设条件的适应能力,改善了结构体系的受力性能,大大的优化了工程经济性。

(2)混合体系斜拉桥边跨一般设置多个辅助墩,可大大增加边跨主梁的刚度,减小活荷载作用下边跨挠曲对中跨的影响,进而使中跨主梁的拉索索力变幅减小显著,从而增强了拉索的抗疲劳影响。

同时边跨主梁密布的斜拉索,使混凝土主梁受力更接近于多支点弹性支承连续梁,可进一步减少预应力筋的配置。

(3)斜拉桥主梁存在2处钢-混结合部,钢-混结合部位置的选择需要考虑结构受力、施工及经济性三方面综合决定。

(4)混合体系斜拉桥中跨采用钢梁或组合梁,跨度大,刚度相对较小,施工期间的线型需要予以特别精确的计算:边跨采用混凝土梁,结构刚度大,施工期间各种外界因素对其线型影响小,但对内力影响较大。

混合梁斜拉桥结合段刚度匹配的研究

混合梁斜拉桥结合段刚度匹配的研究

混合梁斜拉桥结合段刚度匹配的研究【摘要】利用有限元分析方法对混合梁斜拉桥结合段进行模拟计算,分析结合段两种不同材料的主梁的刚度匹配对其整体传力的影响。

通过对此六个模型在同样荷载工况下的计算结果进行比较与分析,得出此结合段最佳的刚度匹配形式。

说明了结合段在各种荷载工况时各部分共同工作特点,以及力的传递途径及力的分布规律。

【关键词】混合梁斜拉桥;箱梁;混凝土箱梁;连接部位;刚度匹配一、概述1.1 混合梁斜拉桥的主要技术问题在混合梁斜拉桥中钢与混凝土接合的结合段是非常重要的构造之一,具有构造复杂,受力复杂,技术含量高的特点。

结合段设计的是否合理直接关系到整个桥梁设计的成败。

主梁接头设计在功能上要求做到能顺畅地传递各种荷载产生地内力(包括轴力、剪力、弯矩和扭矩)及其变形,同时具有良好的抗疲劳性和耐久性,并在外形上要求钢梁与混凝土梁保持一致。

1.2 本文工作的主要内容本文以国内一座已建钢-混凝土混合梁斜拉桥m桥为工程背景,研究其结合段的构造形式、传力机理以及构造形式的优化等等。

利用有限元软件对实桥结合段进行仿真分析,完全模拟实际受力情况,计算钢-混凝土两段梁在各种不同工况下的受力情况。

并试着从改变钢梁加劲肋尺寸和改变结合段混凝土的填充量两个方面来对实桥的构造形式进行优化,比较几种不同截面构造下两段梁的纵向应力应变传递规律。

综合强度和刚度两个方面的分析比较,总结此结合段的最佳构造截面形式,即最佳刚度匹配。

二、刚度匹配的意义2.1 工程背景m桥全长888m,为双塔双索面7跨连续半漂浮体系混合式斜拉桥,其主跨采用封闭式流线形扁平钢箱梁,跨度为580m,边跨采用跨度为(48+48+50)m的预应力混凝土箱梁来平衡主跨的重量,主塔为砖石形,高约151m。

大桥桥面净宽22.5m,公路等级为四车道一级公路。

设计通航等级为300吨级,通航净高为32m,净宽为280m。

桥梁全宽为27.6m,索塔处缩窄为26.52m,桥台处缩窄为26.4m。

考虑剪力钉滑移效应的钢-混凝土组合梁桥挠度研究

考虑剪力钉滑移效应的钢-混凝土组合梁桥挠度研究

考虑剪力钉滑移效应的钢-混凝土组合梁桥挠度研究发布时间:2021-06-08T16:05:50.270Z 来源:《基层建设》2021年第5期作者:张雨佳[导读] 摘要:为研究剪力钉剪切滑移对钢-混凝土组合梁的挠度影响,采用abaqus建立剪力钉推出实验有限元模型,得到荷载-滑移关系曲线并与相关文献中的实验结果进行对比,证明有限元模型的适用性;在abaqus中建立精细化有限元模型,对比钢混完全固结有限元模型和有双排剪力钉的有限元模型,研究35米简直钢板-混凝土组合梁的挠度。

陕西省交通规划设计研究院陕西省西安市 710065摘要:为研究剪力钉剪切滑移对钢-混凝土组合梁的挠度影响,采用abaqus建立剪力钉推出实验有限元模型,得到荷载-滑移关系曲线并与相关文献中的实验结果进行对比,证明有限元模型的适用性;在abaqus中建立精细化有限元模型,对比钢混完全固结有限元模型和有双排剪力钉的有限元模型,研究35米简直钢板-混凝土组合梁的挠度。

结果发现考虑折减刚度使跨中挠度与固结相比增大了7.95%,在设计中不可忽略;采用abaqus剪力钉推出实验有限元模型,证明按照本文的建模方法模拟剪力钉的滑移现象是可行的;通过建立abaqus实体全桥有限元模型,并与规范计算方法对比分析后,对于双排剪力钉,提出1.09的挠度增大系数,用以修正规范中的折减刚度法的挠度结果。

关键词:桥梁工程;钢-混凝土组合梁;有限元;滑移效应;挠度 Abstract:In order to understand the influence of stud shear slip on the deflection of steel-concrete composite beams,the finite element model of steel-concrete composite beam segment is established by abaqus,and the load-slip relationship curve is obtained and compared with the experimental results in the related literature.Contrast,prove the applicability of the finite element model;establish a refined finite element model in abaqus,compare the steel-consolidated finite element model and the finite element model with double-row shear nails,and study the 35-meter simple steel-concrete composite beam Deflection.The results show that considering the reduction stiffness,the mid-span deflection is increased by 7.95% compared with the consolidation,which can not be neglected in the design.The experimental finite element model is introduced by using abaqus shear nails,which proves that the shearing nail is simulated according to the modeling method of this paper.The slip phenomenon is feasible.By establishing a full-bridge finite element model of abaqus entity and comparing it with the canonical calculation method,a deflection increase coefficient of 1.09 is proposed to correct the deflection result of the reduced stiffness method in the specification. Key words:bridge engineering steel-concrete composite beam finite element slip effect deflection 1.引言钢板-混凝土组合结构桥梁通过抗剪连接件将钢梁和混凝土桥面板拼接而成,可以充分发挥 2 种材料各自的力学特性:钢梁承受拉应力,混凝土桥面板承受压应力。

装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究

装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究

装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究李成君;周志祥;黄雅意【摘要】根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,提出水平布置的装配式剪力钉.为了研究装配式剪力钉的抗剪刚度问题,进行推出试验.为选定合适的抗剪刚度公式,论述了国内、外常规剪力钉抗剪刚度计算方法的适用性和优缺点,并根据试验结果对现有抗剪刚度计算公式进行了分类.分析两类试件的抗剪刚度,发现:与常规剪力钉相比,装配式剪力钉的抗剪刚度均较大,正常使用极限状态下二者的抗剪刚度相差最明显.最后引入剪力钉抗剪刚度退化率的概念,用以分析组合构件在荷载作用下不同阶段的抗剪刚度变化特性.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)006【总页数】5页(P228-232)【关键词】装配式组合梁;推出试验;剪力钉;抗剪刚度【作者】李成君;周志祥;黄雅意【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U443.32015年10月22日收到国家自然科学基金(51308571)和交通运输部应用基础研究项目(2013 319 814 040)资助钢-混凝土组合梁中,抗剪连接件是钢和混凝土两种材料之间的纽带,使钢梁与混凝土板能变形协调,是钢梁和混凝土板共同工作的关键因素 [1]。

剪力钉隶属抗剪连接件中的柔性连接件,因其良好的抗剪能力,且焊接工艺标准化,广泛应用在组合梁桥中[2,3]。

为解决课题组承担的钢-混凝土简支组合梁预制桥道板快速安装问题,拟定了装配式组合梁的施工方案,将预先焊好的剪力钉预埋在混凝土内,形成带剪力钉的预制混凝土桥道板,最后将预制板焊接在钢梁上翼缘,如图1所示。

现有组合梁中的常规剪力钉,其钉杆方向与钢梁上翼缘垂直,由图1可知,装配式预制混凝土桥道板中的剪力钉(此处称其为:“装配式剪力钉”)与常规剪力钉不同,钉杆平行于钢梁上翼缘。

斜拉桥结合段剪力钉受力机理研究重点

斜拉桥结合段剪力钉受力机理研究重点

第32卷第4期2008年8月武汉理工大学学报(交通科学与工程版Jou rnal of W uhan U n iversity of T echno logy(T ran spo rtati on Science &EngineeringV o l . 32N o. 4A ug . 2008混合梁斜拉桥结合段剪力钉受力机理研究收稿日期:2008203216郑舟军:男, 27岁, 硕士, 主要研究领域为桥梁结构力学与施工控制郑舟军陈开利(摘要:. 用接触来模拟钢2混凝土、滑移及摩擦等, 采用梁单元模拟剪力钉, 并对剪力钉. , 通过大型有限元软件, 对舟山桃夭门大桥钢2混凝土结合段进行分析, 得出其底板、腹板和顶板的滑移量分布情况, 以及滑移量随荷载的变化规律。

关键词:混合梁; 结合段; 剪力钉; 钢2混凝土组合结构中图法分类号:U 441+. 4混合梁斜拉桥由于其主跨采用钢梁, 所以具有跨越能力大的优点, 而边跨采用混凝土梁, 起到了很好的锚固作用且可降低建桥成本. 但是混合梁斜拉桥钢2混凝土结合段的设计中有关结合段的传力途径[1]、刚度匹配及剪力钉的受力[2], 一直都是工程实际中的难点. 文献[3]采用桁杆单元模拟剪力钉, 计算其所受剪力, 但无法计算其滑移量; 文献[4]采用体单元模拟剪力钉, 虽能较好地模拟剪力钉的受力和滑移量, 但由于计算能力限制, 只适合对剪力钉布置数目较少的推出试件模型进行分析, 无法满足剪力钉布置数目较多的实际结构的分析. 不同于前两者, 本文采用接触来模拟钢2混凝土之间界面, 并利用剪力钉推出试验结果, 采用梁单元以剪力钉剪切刚度等效原则简化剪力钉模型, 对舟山桃夭门大桥的钢2混凝土结合段模型进行分析.1钢2混凝土界面及剪力钉受力分析研究1. 1钢2混凝土界面处理实际钢2混凝土界面为相互接触关系, 受拉时可能张开, 受压时相互抵触不穿透, 同时界面还存在一定的摩擦力. 传统有限元节点之间只能相互约束或自由, 处理起来有一定困难.接触属于非线性约束问题. 通常, 对于接触问题的描述抽象为产生接触的2个物体无法满足无穿透约束条件. 数学上研究无穿透约束的方法有拉格朗日乘子法、罚函数法、直接约束法. 本文利用罚函数法模拟钢与混凝土的脱开、滑移及摩擦等. 1. 2剪力钉的模拟剪力钉的模拟也是钢2混凝土组合结构分析中的一个难点, 实际剪力钉的受力情况相当复杂, 而且容易受到其他相关因素干扰. 文献[4]在对剪力钉推出试验的研究中, 将剪力钉采用实体单元模拟, 进行有限元接触分析, 取得较好的效果. 推出试验模型小, 构造简单, 且一般只对1~3枚剪力钉进行分析, 因此允许网格细化, 达到较好地计算精度. 但实际组合结构中剪力钉数目众多, 钢与混凝土自身的构造也较复杂, 如果采用实体单元模拟剪力钉, 将使计算量巨大, 更无法进行接触非线性有限元分析. 因此, 需要在不影响整体受力性能的情况下, 对剪力钉的建模进行简化, 才能实现对大型钢2混组合结构的分析.一般组合结构中剪力钉的受力与变形如图1所示, 主要是承受剪力Q 、轴力F 和弯矩M 的共同作用, 同时混凝土的弹性变形又给剪力钉以弹性支撑作用. 图2a 为采用实体单元进行接触分析,得到在破坏荷载下的变形图; 图2b 为剪力钉推出试验后剪力钉的变形. 两者变形都显示, 在剪力钉焊点附近弯曲变形比较大, 远离焊点的部位几乎没有变形. 因此剪力钉变形基本可以分成2部分, 如图1b 所示, 靠近焊点长度为d 的部分变形较大, 其余部分变形则较小.图1剪力钉受力与变形示意图图2破坏时剪力钉计算与实际变形对比根据实际剪力钉变形情况, 采用梁单元可以模拟剪力钉. 剪力钉单元一端与钢结构共用节点或约束耦合, 另外一端变形和受力较小, 可与混凝土共用节点或约束耦合. 由于剪力钉的变形沿轴向差异较大, 因此宜对剪力钉进行分段建模, 即将剪力钉单元分成至少2个单元进行模拟.剪力钉在钢2混凝土界面上主要承受剪力以调节钢与混凝土之间的荷载分配, 为了与实际达到一致的效果, 采用梁单元模拟的剪力钉的剪切刚度应该与实际剪力钉的剪切刚度一致. 1. 3剪力钉推出试验模型剪力钉推出试验是类似于B S 5400, EC 4和ECCS 中规定的标准推出试验, 其目的是为了测出剪力钉在混凝土中的P 2u 曲线和极限承载力. 模型构造如图3所示.根据直径10mm 剪力钉推出试验结果, 得到单钉极限承载力为38. 15, 37. 75, 41. 25kN . 剪力钉剪切刚度的计算采用文献[5]建议的刚度近似公式K si =d sh (Α-0. 0017f c(1图3剪力钉推出试件构造式中:P m ax 为极限承载力; d sh 为剪力钉的直径; f c为混凝土的平均抗压强度; Α为常数, 求平均剪切刚度时取0. 16, 求剪切刚度上、下限值时取0. 08和0. 24.求得3个试件平均剪切刚度的平均值为33. 5kN mm .1. 4有限元建模模型示意图如图4所示, 其中:L 为剪力钉的总长度; d 为剪力钉弯曲段的长度. 剪力钉由2个单元和3个节点组成, 其中节点1与钢板节点共用节点, 节点3与混凝土节点2、节点4约束耦合, 节点6与混凝土节点5、节点7约束耦合. 通过初步计算, 发现节点3的位置(或d L 比值对剪力钉剪切刚度影响较大. 为了使计算剪力钉的剪切刚度与实际一致, 需将d L 比值调整到合适值. 不同的d L 比值与计算得到的剪切刚度的关系曲线, 如图5所示. 根据曲线结果, 针对本模型中的直径×长度=10mm ×70mm 的剪力钉, d L 比值取0. 42.图4有限元模型示意图图5 d L 比值与剪切刚度的关系曲线・867・武汉理工大学学报(交通科学与工程版 2008年第32卷2试验模型分析舟山桃夭门大桥系主跨为580m 的混合梁斜拉桥, 为了掌握其钢2混结合段的受力情况, 专门制作模型进行研究. 模型设计依据相似理论对实桥钢与混凝土结合段进行模拟, 采用几何、物理以及边界条件相似来设计. 模型在高度方向选取1∶2的比例尺, 宽度方向选取1∶9的比例尺, 各细节均完全模拟实桥构造, 满足1∶2的比例缩尺.在荷载作用下, 当结合段的钢与混凝土连接, 连接面的滑移.取底板上靠近混凝土梁的横断面进行分析, 其钢与混凝土的滑移情况如图6所示. 由图知, 在图6底板上沿横向滑移量分布情况底板上的钢与混凝土连接面在两端附近滑移量突然增大并达到最大, 中间处的滑移量较小, 并呈波浪形分布. 由于底板上布置有剪力钉, 在剪力钉布置的位置滑移量较小, 而在没有布置剪力钉的空挡处滑移量则相对较大.模型腹板上未布置剪力钉, 使腹板的滑移较大. 取结合段的左腹板沿着高度方向的断面, 其钢与混凝土连接面的滑移情况如图7所示. 由图知,图7腹板上沿竖直方向滑移量分布情况在腹板的钢与混凝土连接面上, 上下两端滑移最大, 并逐渐向中间递减. 模型的预应力筋和加载钢绞线主要布置在顶板和底板上, 腹板附近只布置了少量加载钢绞线. 使腹板的上下缘滑移较大, 而腹板中部由于受到较小的纵向力, 滑移量较小.取顶板上靠近混凝土梁侧的断面, 得到该连接面上钢与混凝土的滑移情况如图8所示. 由图知, 顶板上钢与混凝土连接面的滑移在两端较大,而在中间位置处滑移较小. 从顶板滑移量图看, 未发现类似底板的波浪型滑移曲线, 其原因在于该截面承受较大的负弯矩, 使截面上的摩擦较大, 影响了顶板上剪力钉群的受力分布.图8顶板上沿横向滑移量分布情况由于接触面上的摩擦力、剪力钉自身的抗剪刚度及结合段本身的构造, 使得滑移量与荷载的关系不是线性关系. 现分别计算模型在0. 3, 0. 7, 1, 1. 3, 1. 7倍设计荷载下的滑移量, 得到滑移量与荷载之间的关系如图9所示. 由图可知, 滑移量随着荷载的增加而增加, 但滑移量的增加幅度逐渐减小. 由于本模型主要承受压、弯荷载, 结合段构造的原因, 在结合段处设置了较厚的横隔板, 使滑移增量随荷载逐渐减小.图9滑移量随荷载的变化规律3结束语1 用接触模拟钢2混凝土界面, 利用与实际剪力钉剪切刚度等效原则进行剪力钉建模, 可以较好地分析混合梁斜拉桥结合段的受力机理, 计算结果合理.2 在结构分析中为了节省模型计算时间, 对紧力钉只划分2个单元, 当模型不复杂的情况下, 可尝试增加网格密度, 提高计算精度. 同时, 目前计算模型中剪力钉的局部受力是否与实际结构真实应力完全符合, 还有待于进一步证实.参考文献[1]陈开利, 王戒躁. 舟山桃夭门大桥钢与混凝土结合段・967・第4期郑舟军, 等:混合梁斜拉桥结合段剪力钉受力机理研究模型试验研究[J ]. 土木工程学报, 2006, 39(3 :86290.[2]陈开利. 混合梁斜拉桥结合段的力学特性研究[D ].沈阳:东北大学资源与土木工程学院, 2006.[3]唐进, 叶梅新. 钢2混凝土组合结构中密集型剪力钉群的受力状态[J ]. 长沙铁道学院学报, 1999, 17(4 :68273.[4]L am D . Behavi o r of headed stud shear connecto rs incompo sitebeam[J ].Jou rnalofStructu reEngineering , 2005(1 :962107. [5]Sh i m Chang 2Su , L ee P il 2Goo .Static behavi o r oflarge stud shear connecto rs [J ]. EngineeringStructu res , 2004, 26(12 :185321860.Study on M echan is m of Shear fo r in onof H yb rid (B rid g e S ina tie M ajor B rid g e E ng ineering G roup , W uhan 430034AbstractT he p resen t study investigated the si m u lati on m ethod of steel concrete in terface and shear studs . U sing con tact connecti on to si m u late steel concrete in terface , the steel concretes structu re ′s gap , sli p and fricti on and so on w ere si m u lated by p enalty m ethod . Shear studs w ere si m u lated u sing p artiti onbeam elem en ts. B ased on the resu lt of shear studs p u sh ing ou t test , th rough large scale fin ite elem en t softw are , the analysis of j o in ing secti on of hyb rid girder cab le Stayed b ridge —the T aoyaom en B ridge in Zhou shan , Ch ina w ere carried ou t . T he sli pdistribu ti on of its top board 、bo ttom board and ven tral board and the relati on of sli p and load w ere go t .Key words :hyb rid girder ; j o in ing secti on ; shear studs ; steel concrete structu re(上接第766页D esign of Bank C redit M anagem en t System Based on J 2EEL i n W en sheng L eng X i angang M i n Juan juan(S chool of Co m p u ter S cience , W uhan U n iversity of T echnology , W uhan 430063AbstractM V C design p attern is in J 2EE p latfo rm s u sed m o re of a design m odel , the u se of Sp ring andH ibernate to bu ild Java W eb app licati on is the m o re generic developm en t strategy . T h is p ap er p resen ts the u se of th is developm en t strategy designed to ach ieve a bank credit m anagem en t system , described in the app licati on of the p rob lem s encoun tered and their so lu ti on s . O n the one hand , the cu rren t sound basis of bank credit info rm ati on is fu lly ab so rbed , credit info rm ati on to i m p rove the quality , standardized info rm ati on bu siness p rocesses and enhance the ab ility of credit bu siness statistical analysis conducted in -dep th discu ssi on s , in p reven ting and con tro lling credit risk , enhance m anagem en t of credit bu siness and enhance the com p etitiveness of bank s , and o ther asp ects are fu lly in to accoun t . O n the o ther hand , in the design of system s , the J 2EE p latfo rm secu rity m echan is m s , a detailed study of the Sp ring F ram ew o rk and H ibernate in tegrati on of the advan tages and disadvan tages of bo th the feasib ility and necessity are fu lly in sp ected . T hu s the com p rehen sive system so lu ti on s are derived based on the J 2EE bank credit m anagem en t .Key words :Sp ring ; H ibernate ; M V C ; bank credit m anagem en t ・077・武汉理工大学学报(交通科学与工程版 2008年第32卷。

剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析

剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析

剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析刘沐宇1,万杰1,张强2【摘要】本文针对港珠澳大桥6×85 m组合连续梁桥开展受力性能分析,采用Beam188梁单元模拟剪力钉、Solid45实体单元模拟混凝土桥面板、Shell163壳单元模拟钢箱梁,在最不利边跨建立了精细的空间有限元模型(按剪力钉的实际数量建立梁单元),采用生死单元法模拟港珠澳大桥的实际施工过程,即大节段整体吊装、简支变连续、支点顶升与回落、支点纵向预应力张拉以及二期恒载的全过程。

按照剪力钉集束式布置和剪力钉均布式布置两种方式,分别计算了钢-混组合梁桥受力性能和剪力钉的受力状况。

计算结果表明:两种布置形式下组合梁挠度、混凝土桥面板和钢梁应力基本相同;组合荷载工况下集束式与均布式布置剪力钉最大纵向剪力分别为64.49 kN和67.98 kN,最大拉拔力分别为45.44 kN和43.67 kN,都满足正常使用要求,为钢-混组合梁桥剪力钉集束式布置提供分析依据。

【期刊名称】土木工程与管理学报【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6【关键词】组合梁;剪力钉;集束式;均布式【文献来源】https:///academic-journal-cn_journal-civil-engineering-management_thesis/0201216072118.html钢-混组合梁桥是通过剪力钉连接混凝土桥面板与钢主梁,以保证二者共同作用。

目前,剪力钉布置方式主要采用均布式,其剪力钉受力具有比较均匀的特征,但是也造成混凝土桥面板分块和湿接缝较多,引起施工不便和增加工期。

港珠澳大桥钢-混组合连续箱梁的剪力钉采用了新颖的集束式布置方式,它可以对桥面板进行分块预制整体拼装,具有施工速度快、安装质量好、钢-混组合梁整体性能优越的特点。

但是,剪力钉集束式布置对钢-混组合梁桥整体受力性能的影响和剪力钉的受力性能成为桥梁设计人员非常关心的问题。

混合梁结合部位剪力连接件的有限元模型研究

混合梁结合部位剪力连接件的有限元模型研究
钢 与混凝土结合主要依靠剪 力钉和张拉预应 力钢筋来传 力 ,
K=tn A a . D= /C
() 1
在结合面其受力和力的分布、 传力机理需进一步分析。曾经对舟
山连 岛工程桃天 门大桥 的钢一混 结合 段做过 模型 与实桥 结 构 比 为 12的大 型模型试验。为 了与实 测值进行对 比, 要进行 空间 : 需
对于混合梁 , 们 需 要 了解结 合 面 混凝 土 中 的应力 应 变情 人
况, 故把 混凝 土离散为弹性实体单 元。而对 于与混凝 土构件相连
接的钢构件 , 只关 心其对 于混 凝 土的 轴 向和抗 弯刚度 , 在 人们 故 文中把钢构件离散为 三维弹性壳 单元 。 根据 以上划分 单元 的需 要 , 面建立 与其相适应 的剪 力钉计 下 算 模型见 图 2 。其 中模拟抗 剪单元 的惯 性矩 为零 , 而截 面积依 以
位的主塔 附近的主梁 承受 很大的轴向力 , 为保证钢 箱梁与 混凝 土
的共 1 3座 , 我国占 6座 。
箱梁连接的可靠性, 并有效地平顺地传递强大的轴向力, 在与混
凝 土梁重叠 部分的钢箱 梁上应 焊上 抗剪 螺栓 。人 们对 这种结 构 的受力特点 了解较少 。而传统 的钢一混凝 土 组合结 构理 论 主要
既可设在边跨侧 , 也可设 在主跨侧 。它 的突出优点 是增加 了边 跨 主梁 的重量和刚度 , 减小 主跨 梁体 内力 和变形 , 低甚 至消 除边 降
的关系 。因此 , 寻找滑移量 与剪力之 间的关 系以及用合适 的方法
跨 端支点 的负反力 ; 从而加大 了斜拉桥的跨越能力 。 钉推出试验确定 。 该桥型 自2 世 纪 7 年代在原联邦 德 国问世后 , 后受 到欧 O O 先 如图 1 示为 一 典型 单钉 推 出试 验 的典 型 力一位 移 曲线 。 所 洲 、 本等 国家的青睐 , 日 9 O年代 开始逐渐 得到 我 国桥梁 技术 人员 任意点的力位移关 系可 以用该点的斜率 ( 抗剪 刚度 ) 来表示 , 但是 的关 注和应用 。混合型斜拉桥 的数 量在不 断增 加 , 跨度记 录不断 由于曲线的斜率随点位 置变化而变化 , 以不 可能准确模 拟这种 所 更新 , 据统计 , 全世界范 围内已经建成 2 3座 , 中主跨 大于 5 0I 其 0 I T 关系( 图中曲线 C) 。因为人们所关 心的是 到计 算工况 ( 中 C 图

刚度折减对梁桥受力性能影响的试验研究

刚度折减对梁桥受力性能影响的试验研究
抗拒。
1 混凝 土 开裂 对构 件 截面抗 弯 刚度
的 影 响

对全预应力混凝 土和 A类预应 力混凝土构件 B 。 : 0 . 9 5 E I o ; 对允许开裂 的 B类 预应 力混凝土构 件, 在开裂弯矩下 , B 。 = 0 . 9 5 E I o ; 在 一 , 作用
裂 缝宽 度 在 I类 和 Ⅱ类 环 境 中不 得超 过 0 . 2 0 mm, B类 预应 力 混凝 土构 件在 I 类 和 Ⅱ类环 境 中 裂缝 宽 度 不得 超 过 0 . 1 0 mn ' l , 但 未 给 出裂 缝 开展 导 致 梁 体 强 度及 刚 度的 变化 规 律 。 目前 , 由裂缝 引起 的梁 体 强 度及 刚度 变化 方 面 的理 论 研 究 还 是 比较 少 , 也 鲜 有 相关 文献 对 由混 凝 土 开裂 、 钢 筋 锈蚀 导 致 构 件 刚 度折 减 的影 响进 行 试验研 究 , 因此 , 研究 开裂 情况 下 梁 体强 度 及刚度 的 变 化 规律 , 为 既 有桥 梁安 全性 能 评定 、 维 修加 固提 供依 据具 有 重要 的工 程意 义 。
限就 提前 失效 。
小, 与裂缝的出现及开展程度等因素有关。刚度的 实用计算方法常用 的有 以下几种 : 有效惯性矩法 、 刚 = 度解析法 以及受拉 刚化效应修正法 J 。以上 3 种实 用计算方法具有以下共同的特点 : ①受拉区混凝土 均已经开裂 , 但钢筋 尚未屈服 , 即弯矩在 M < M<
M。 , = Wo
( 2 )
式 中: 为开裂构件等效截面的抗弯刚度; B 为全
截面 的抗 弯刚 度 , B 。 = 0 . 9 5 E I o ; , 为 开裂截 面 的抗
弯刚度, B : E 。 I c ; M 为开裂 弯矩 ; 为构件受拉 区混凝土塑性影响 系数 ; I o 为全截面换算截面惯性 矩; , 为开 裂截 面换算 截 面惯性 矩 为混凝 土轴 心 抗拉强度标准值 ; 为换算截面抗裂边缘 的弹性抵

斜拉桥锚固区栓钉剪力键力学特性研究

斜拉桥锚固区栓钉剪力键力学特性研究

斜拉桥锚固区栓钉剪力键力学特性研究吴秀发;张小亭【摘要】针对栓钉剪力键用于斜拉桥索塔锚固区连接部位时的应力应变特性,以中部横梁均匀加载为思路,建立局部试验模型,以栓钉剪力键的极限承载力为依据,设计加载方案,通过试验获取栓钉的应变随荷载变化的基本特征,并分析了破坏机理。

结果表明:中部加载使模型两侧剪力键受力均匀,设计更为合理;栓钉剪力键的剪应力以加载梁为中心向两侧逐渐降低;高度方向,第7排栓钉受力最大,长度方向,单钉根部受到的剪力最大,应作为控制截面;破坏时,栓钉弯曲变形,根部发生45°剪切破坏,混凝土局部产生裂缝或压碎破坏。

%This article mainly studied the stud shear connector for anchorage zone of pylon cable-stayed bridge connecting parts when subject to stress-strain characteristics.Taking central uniform load for ideas established local test model.Loading program was designed which based on the ultimate bearing ca-pacity of stud shear connector.It has acquired the basic characteristics of stud strain with load variation and analyzed the failure mechanism.The results showed that:The model adopts central loaded design is more reasonable because it makes shear connector force uniform on both sides of the model.The shear stress of stud shear connector decreased gradually from the center to both ends of the load beam.In the height direction,the 7th rows of pegs subject the maximum shear stress.In the longitudinal direction,sin-gle nail roots subject the maximum shear stress.It should be used as the control section.When the studdestruction,the stud bending deformation occurs,peg roots shear failure in direction of 45 °,the partial concrete will pro duce cracks or be crushed.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】6页(P337-341,351)【关键词】斜拉桥;锚固区;栓钉剪力键;应力应变特性【作者】吴秀发;张小亭【作者单位】内蒙古交通设计研究院有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010000;内蒙古交通设计研究院有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010000【正文语种】中文【中图分类】U448.270 前言目前,斜拉桥在跨越工程中应用广泛,由于结构自重大,安全性要求高,因此,对受力关键部位的研究十分必要。

混合梁斜拉桥结合段剪力钉受力机理研究

混合梁斜拉桥结合段剪力钉受力机理研究
模 拟 , 行 有 限元 接触 分 析 , 得 较好 的效 果 . 进 取 推
型 进 行分 析 , 无法 满 足 剪 力 钉 布 置数 目较 多 的实 际结 构 的分析. 同于 前两 者 , 文采用 接触来 模 不 本 拟钢一 凝土 之 间界 面 , 混 并利 用 剪 力钉 推 出试 验结 果, 采用 梁 单元 以剪 力 钉 剪 切 刚 度 等效 原 则 简化
都是 工程 实 模
拟 剪 力 钉 , 算 其 所 受 剪 力 , 无 法 计 算 其 滑 移 计 但 量 ; 献 [] 文 4 采用 体 单 元 模 拟 剪力 钉 , 虽能 较 好 地
模 拟 剪力钉 的受 力 和 滑 移 量 , 由于计 算 能 力 限 但
1 钢一 凝 土 界 面 及 剪 力 钉 受 力 分 混 析 研 究
1 1 钢 一 凝 土 界 面 处 理 . 混

实 际钢一 混凝 土界 面为 相互 接触 关 系 , 受拉 时
所示 , 主要 是承 受剪 力Q、 轴力 F 和弯矩 M 的共 同
可 能张 开 , 压时 相互 抵 触不 穿 透 , 受 同时界 面还 存
混 凝 土 自身 的构 造 也较 复 杂 , 果采 用实 体单 元 如 模拟 剪 力钉 , 使计 算量 巨大 , 无法 进行 接 触非 将 更
线 性 有 限元 分 析. 因此 , 要在 不 影 响整体 受 力性 需 能 的情 况下 , 剪力 钉 的建模进 行 简化 , 能 实现 对 才 对大 型 钢一 组合 结构 的分 析. 混 般组 合 结 构 中剪 力 钉 的受 力 与变 形 如 图 1
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第 3 卷 第 4期 2
20 0 8年 8月
武汉理工大学学报 鸯 ) (

组合箱梁的栓钉剪力连接件的受力性能分析

组合箱梁的栓钉剪力连接件的受力性能分析

组合箱梁的栓钉剪力连接件的受力性能分析冯剑平;黄平明;王树来;朱郑【摘要】为验证有限元分析方法研究栓钉剪力连接件受力性能的可行性和准确性,首先介绍了栓钉剪力连接件的受力机理;其次应用有限元软件ANSYS建立了某大桥组合箱梁的栓钉剪力连接件的实体模型;最后基于有限元模型,对影响栓钉剪力连接件抗剪承载力的混凝土强度等级、栓钉的直径、栓钉的长度、栓钉的材料强度、是否设置贯穿钢筋等5个相关参数进行相应的分析.通过将其计算结果与经验公式进行对比分析,得到了栓钉连接件极限抗剪承载力的建议公式,为以后的实际应用和设计计算提供参考.【期刊名称】《江苏大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(035)004【总页数】6页(P438-443)【关键词】栓钉剪力连接件;组合箱梁;有限元分析;ANSYS;受力性能【作者】冯剑平;黄平明;王树来;朱郑【作者单位】长安大学公路学院,陕西西安710054;长安大学公路学院,陕西西安710054;山东省日照市公路管理局工程处,山东日照276800;山东高速京台分公司枣庄养护所,山东枣庄277000【正文语种】中文【中图分类】U441在波纹钢腹板组合箱梁桥结构中,剪力连接件的选择和设计非常关键,它将钢材与混凝土2种材料组合并使其共同工作[1-4].其中,栓钉剪力连接件的应用非常广泛,除了应用在波纹钢腹板组合箱梁桥中,还应用于混合梁、桥塔、混合拱肋和锚碇锚固等多种结构中[5-7].其具有如下特点:受力性能良好,各方向受力均匀且抗剪刚度相同;设计布置时不需要考虑受力的方向性[8-11];栓钉便于就地取材;对焊接工艺要求质量较高.栓钉剪力连接件是通过在钢翼缘板上焊接栓钉并与波纹钢腹板结合在一起而形成.栓钉剪力连接件形式如图1所示.图1 栓钉剪力连接件文中通过建立有限元模型,对栓钉剪力连接件的相关参数进行模拟分析,并将结果与经验公式进行对比.1 连接件的受力机理和破坏状态1.1 栓钉剪力连接件的受力机理国内外学者通过研究表明,栓钉剪力连接件底部承受的压力最大,沿着高度方向逐渐减小,在其顶部出现拉应力[12-13],压应力沿栓钉高度的变化规律如图2所示.在实际的组合梁结构中,栓钉承受双向压应力,受力形式如同一根弹性地基梁,在钢-混组合界面处传递剪力,能够提高剪力连接件的抗剪强度.弹性地基梁模型如图3所示.图2 推出试验栓钉受力示意图图3 弹性地基梁模型示意图1.2 栓钉剪力连接件的破坏状态栓钉剪力连接件的破坏形态主要有2类[14]:栓钉拉剪破坏和混凝土的承压破坏.栓钉拉剪破坏主要在混凝土强度等级较高,抗剪栓钉材质强度小、焊接质量差的情况下发生,属于脆性破坏.通常采取的预防措施是严格控制栓钉的焊接质量,避免产生焊接裂缝;控制栓钉长细比的下限值,防止混凝土板掀起等.混凝土的承压破坏主要是由于剪力连接件的剪力传递是通过栓钉根部附近混凝土的承压实现的,当该区域的混凝土强度等级较低并且承受较大压应力时,会导致混凝土发生局部承压破坏、劈裂或者压碎破坏.通常采取的措施是提高混凝土的强度等级.2 栓钉剪力连接件的有限元模型利用有限元软件ANSYS建立了某大桥组合箱梁的栓钉剪力连接件的有限元模型,钢筋混凝土结构采用整体式模型.混凝土选用Solid65实体单元进行模拟[15],Solid65 实体单元的实常数中设置 x,y,z的各个方向钢筋的配筋率分别为0.12%,0.25%和0.98%.栓钉和钢板采用Solid185实体单元进行模拟.钢板选用多线性等向硬化模型(Miso),钢材的屈服强度根据钢板厚度按《桥梁用结构钢》(GB/T 714—2008)取用;钉柱的材料屈服强度取为345 MPa,极限强度取为510 MPa;混凝土选用多线性等向硬化模型(Miso);材料本构关系选用Hongestad公式.剪力钉与混凝土,混凝土与钢板之间均为面面接触,采用面接触单元targe170和conta174来模拟材料的非线性:定义targe170单元生成在钢结构表面,定义conta174单元生成在混凝土表面.摩擦系数取为0.15.模型的边界条件和加载方式为约束混凝土底面节点y方向位移,任意拾取混凝土底面的2条垂直于x轴和z轴的线,分别约束Ux和Uz;钢板侧面仅约束Uz方向,允许在y方向发生位移;钢板顶面施加均布荷载,采用荷载步逐级加载,直至破坏.结构有限元模型如图4所示.图4 结构有限元模型3 栓钉剪力连接件的相关参数分析基于某大桥组合箱梁的有限元模型,通过对混凝土强度等级、栓钉直径、栓钉长度、栓钉的材料强度和是否设置箍筋等5个影响参数进行调整,分析各个参数对栓钉剪力连接件受力性能的影响,并为设计提供依据.3.1 混凝土强度等级基本模型中的混凝土强度等级为C50,现将混凝土强度等级分别调整为C60和C20,计算并绘制混凝土强度等级分别为C20,C50和C60的栓钉剪力连接件的荷载-滑移曲线,如图5所示.图5 不同混凝土强度等级下的荷载-滑移曲线由图5可知:对比C20混凝土,C50和C60混凝土的极限承载力分别提高了70.6%和99.8%,极限滑移量分别提高了10.8%和24.7%.因此提高混凝土强度等级能够提高剪力连接件的极限承载力和极限滑移量.3.2 栓钉的直径基本模型中的栓钉直径为22 mm,现将栓钉直径分别调整为25 mm和19 mm,计算并绘制栓钉直径分别为19,22和25 mm的栓钉剪力连接件的荷载-滑移曲线,如图6所示.图6 不同栓钉直径下的荷载-滑移曲线由图6可知:直径25和22 mm的栓钉承载力与直径19 mm的栓钉相比分别提高了81.3%和125.0%,说明增大栓钉直径能够较大地提高剪力连接件的抗剪承载力.直径25和22 mm的栓钉极限滑移量与直径19 mm的栓钉相比分别提高了78.3%和159.1%,说明增大栓钉直径也能够增大极限滑移量.因此,增大栓钉直径能够显著提高剪力连接件的整体抗剪性能.3.3 栓钉的长度基本模型中的栓钉长度为200 mm,现将栓钉长度分别调整为90和240 mm,计算并绘制栓钉长度分别为90,200和240 mm的栓钉剪力连接件的荷载-滑移曲线,如图7所示.图7 不同栓钉长度下的荷载-滑移曲线由图7可知:与栓钉长度为90 mm剪力连接件相比,栓钉长度为200和240 mm的剪力连接件的极限承载力分别提高了54.2%和66.3%,极限滑移量分别提高了66.7%和83.6%.说明提高栓钉长度能够提高栓钉剪力连接件的极限承载力和极限滑移量.另外,栓钉长度为90 mm的剪力连接件的承载力较低,荷载-滑移曲线只在弹性阶段存在.因此在设计时,要限制栓钉的最小长度.当栓钉长度提高至240 mm时,承载力和极限滑移量增幅有限.3.4 栓钉的材料强度基本模型中的栓钉材料屈服强度为345 MPa,现将其调整为400 MPa,计算并绘制栓钉材料屈服强度分别为345和400 MPa的栓钉剪力连接件的荷载-滑移曲线,如图8所示.图8 不同栓钉材料强度下的荷载-滑移曲线由图8可知:与屈服强度为345 MPa的栓钉剪力连接件相比,屈服强度为400 MPa的栓钉剪力连接件的极限承载力与极限滑移量分别提高了6.1%和4.5%.增大栓钉材料的屈服强度,能够提高连接件的极限承载力和极限滑移量,但是增幅很小.因此,依靠提高栓钉材料强度来较大幅度改善剪力连接件抗剪性能的效果不明显. 3.5 有无箍筋基本模型中的箍筋直径为16 mm,现将其除去,即在不考虑箍筋的影响下分析栓钉剪力连接件的受力性能,绘制这2种情况下的栓钉剪力连接件的荷载-滑移曲线,如图9所示.图9 有、无箍筋时的荷载-滑移曲线由图9可知:设置有箍筋的剪力连接件与没有设置箍筋的剪力连接件相比,极限承载和滑移量分别提高了73.5%和99.8%.因此,可见箍筋的配置对于栓钉剪力连接件的抗剪性能影响很大.这是由于箍筋对钢筋混凝土构件具有“套箍”作用,增强了整体结构的承载力,对栓钉剪力连接件抗剪性能的提高也有很大帮助.4 结果对比分析将有限元各参数模型的计算结果与国内外常用的经验公式进行计算对比,得出栓钉剪力连接件的抗剪承载力推荐公式,为设计提供参考.首先对不同参数的各个模型进行编号,方便后续的数据对比和分析.编号规则:①编号由Stu+字母+数字组成,其中Stu代表有限元模型,字母代表影响参数,数字代表影响参数数值;②“C”表示混凝土强度等级,“Q”表示栓钉的材料强度等级,“Z”表示栓钉的直径,“L”表示栓钉的长度;③ Stu 0代表不设置箍筋的有限元模型.栓钉剪力连接件的各个模型编号如表1所示.表1 栓钉剪力连接件参数模型编号配置箍筋Stu 1 C50 345 22 200编号混凝土强度等级栓钉屈服强度/MPa钉柱直径/mm钉柱高度/mm是Stu C60 C60 345 22 200 是Stu C20 C20 345 22 200 是Stu Q400 C50 400 22 200 是Stu Z19C50 345 19 200 是Stu Z25 C50 345 25 40 是Stu L90 C50 345 22 90 是StuL240 C50 345 22 240 是Stu 0 C50 345 22 200否然后对公式的计算结果进行对比.其中,公式1-6分别代表:J.W.Fisher公式、美国AISC规范、加拿大《钢结构设计规范》、美国AASHTO公式、欧洲建筑规范4和英国BS5400规范.对比结果与误差结果如表2和表3所示,误差按下式计算:表2 栓钉剪力连接件极限承载力经验公式计算对比 kN编号计算值有限元模型公式1 公式2 公式3 公式4 公式5 公式6 Stu1 140 201 81 170 131 105 153 Stu C60 165 219 88 170 131 105 167 Stu C20 95 111 52 111 111 81 112 StuQ400 140 201 81 170 152 122 153续表编号计算值有限元模型公式1 公式2 公式3 公式4 公式5 公式6 Stu Z19 140 150 60 127 98 78 119 Stu Z25 180 259 105 220 169 135 183 Stu L90 136 201 81 170 131 105 153 Stu L240 138 201 81 170 131 105 152表3 栓钉剪力连接件极限承载力经验公式计算误差 %编号计算值有限元模型公式1 公式2 公式3 公式4 公式5 公式6 Stu1 0 43.6 42.1 21.4 6.4 25.0 9.3 StuC60 0 32.7 46.7 3.0 20.6 36.4 1.2 Stu C20 0 16.8 45.3 16.8 16.8 14.7 17.9 Stu Q400 0 43.6 42.1 21.4 8.6 12.9 9.2 Stu Z19 0 7.1 57.1 9.3 30.0 44.3 15.0 Stu Z25 0 43.9 41.7 22.2 6.1 25.0 1.7 Stu L90 0 47.8 40.4 25.0 3.7 22.8 12.5 Stu L240 0 45.7 41.3 23.2 5.1 23.9 10.1由表2和表3可知:对于剪力连接件的极限承载力计算结果,ANSYS软件计算结果跟各国经验公式的计算结果相一致;加拿大《钢结构设计规范》、美国AASHTO公式、英国BS5400规范三者的计算结果与理论值更接近;J.W.Fisher公式、欧洲建筑规范4和美国AISC规范计算的极限承载力偏大,偏差值在40%左右,偏不安全;由于美国AASHTO公式计算的结果与有限元计算结果能很好地吻合,因此,建议在设计计算单个栓钉极限抗剪承载力时,使用AASHTO公式进行计算.5 结论1)通过对栓钉剪力连接件抗剪承载力的主要影响参数进行对比分析,绘制了荷载-滑移曲线;汇总5组影响参数的计算结果,分析得出影响栓钉剪力连接件承载力的主要因素为混凝土的强度等级、栓钉的直径和有无箍筋配置.2)将各参数模型的有限元计算结果与国内外经验公式的计算值进行对比,得到各个计算公式的误差范围;通过比较得出,将美国AASHTO公式作为栓钉剪力连接件极限抗剪承载力的建议公式,供设计参考.参考文献(References)【相关文献】[1]Ahn Jin Hee,Lee Chan Goo,Won Jeong Hun,et al.Shear resistance of the perfobond-rib shear connector depending on concrete strength and rib arrangement [J].Journal of Constructional Steel Research,2010,66(10):1295-1307.[2]刘明虎,徐国平,刘峰.鄂东大桥混合梁钢-混凝土结合部研究与设计[J].公路交通科技,2010,27(12):78-85.Liu Minghu,Xu Guoping,Liu Feng.The research and design for the steel-concrete joint part of composite girders in E Dong bridge[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development,2010,27(12):78-85.(in Chinese)[3]欧阳雯欣,王清远,石宵爽,等.栓钉剪力连接件的疲劳试验与分析[J].浙江大学学报:工学版,2012,46(6):1090-1096.Ouyang Wenxin,Wang Qingyuan,Shi Xiaoshuang,etal.The fatigue test and analysis of stu shear connectors[J].Journal of Zhejiang University:Engineering Science,2012,46(6):1090-1096.(in Chinese)[4]Mirza O,Uy 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装配式组合梁剪力钉抗剪承载力研究

装配式组合梁剪力钉抗剪承载力研究

装配式组合梁剪力钉抗剪承载力研究随着建筑行业的发展,装配式组合梁在现代建筑设计中得到了越来越广泛的应用,这种梁具有较高的经济性、环保性和施工方便性等优点,受到设计师和业主的青睐。

而装配式组合梁的抗剪承载力是其使用的重要指标之一,其中剪力钉的使用对其抗剪承载力起着关键作用。

因此,在研究装配式组合梁的抗剪承载力时,需要考虑剪力钉的影响因素,进行系统的探究。

装配式组合梁的结构特点装配式组合梁是基于钢筋混凝土组合梁发展而来的,它由砼基层、混凝土预制板、混凝土减震层与构件连接件组成。

其中,混凝土预制板是主要承载构造,砼基层不仅起着增加刚度的作用,还可以抵抗冲击和振动,减震层则可以减缓结构的震动。

剪力钉的作用组合梁的承载能力取决于钢筋和混凝土的协同作用,特别是剪力的协同作用。

而剪力钉作为一种主要连接剪力作用的构件,在组合梁中具有至关重要的作用。

剪力钉的材料多数为优质的钢材,它们的断裂强度较高,并且具有优异的抗腐蚀性能。

在组合梁中,剪力钉的主要作用是将混凝土预制板与砼基层钉牢联合在一起,防止其产生滑移和跌落等现象。

装配式组合梁抗剪承载力的研究为了探究装配式组合梁剪力钉对其抗剪承载力的影响,需要对剪力钉的位置、数量、间距、材质等因素进行综合研究和分析。

其中,剪力钉的数量是决定装配式组合梁抗剪承载力的主要因素之一。

通常情况下,剪力钉的密度较大时,组合梁的承载能力也较强。

同时,剪力钉的植入深度和间距也会对装配式组合梁的抗剪承载力产生重要影响。

合适的植钉深度和间距可以有效地增强剪力钉与混凝土预制板之间的反应力,从而保证组合梁的整体承载能力。

此外,剪力钉的材质和尺寸也是影响组合梁抗剪承载力的因素之一。

通常情况下,优质的钢材和合适的尺寸可以保证剪力钉的强度,从而避免因剪力钉失效而导致组合梁的破坏。

综上所述,装配式组合梁是一种具有诸多优点的建筑结构,其抗剪承载力是其使用的重要指标之一。

因此,在研究装配式组合梁抗剪承载力时,需要考虑剪力钉的影响因素,并通过系统的实验研究和理论分析,为其设计和施工提供有益的参考。

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1 工程背景
该背景桥为双索面独塔组合梁斜拉桥, 其跨 1 0 0m , 桥塔、 主梁、 桥墩固结, 采用双柱式 度为 2×
基金项目:国家自然科学基金资助项目( 5 1 2 0 8 2 2 9 ) ; 广州市属高校“ 羊城学者” 资助项目( 1 2 A 0 0 4 S ) ; 广州市教育局科技计划资助项 目( 2 0 1 2 A 0 3 2 ) 作者简介:黄永辉( 1 9 8 2- ) , 男, 助理研究员, 博士. E m a i l : k u n u l l @f o x m a i l . c o m
第1 4卷 第 4期 2 0 1 5年 8月
广州大学学报( 自然科学版)
J o u r n a l o f G u a n g z h o uU n i v e r s i t y ( N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )
V o l . 1 4 N o . 4 A u g . 2 0 1 5
图2 O L L G A A R D和 B U T T E R Y荷载 - 滑移曲线 F i g . 2 O L L G A A R Da n dB U T T E R Y s L o a d s l i pc u r v e s
图1 某斜拉桥工程立面图 / m F i g . 1 E l e v a t i o no f t h eb r i d g e / m
文章编号: 1 6 7 1 4 2 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 4 7 0 6
剪力钉刚度对组合梁斜拉桥受力性能的影响研究
黄永辉,黄超凡,黄志科
( 广州大学 广州大学 - 淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东 广州 5 1 0 0 0 6 ) 摘 要:结合某斜拉桥实际工程, 建立了考虑界面粘结滑移的有限元仿真模型, 分别研究了不同剪力钉刚度对 结果表明: 剪力钉刚度对组合梁界面滑 组合梁斜拉桥界面滑移、 挠度、 应力应变特性以及极限承载能力的影响. 移值以及桥梁竖向挠度均有影响, 界面滑移值和桥梁的竖向挠度均随着剪力钉刚度的减小而增大, 当界面无剪 力钉时, 其跨中挠度增幅达 2 2 2 %. 应变沿梁高的分布规律偏离平截面假定的程度随着剪力钉刚度的减小而增 剪力钉刚度对组合梁斜拉 大, 随着剪力钉刚度的减小, 组合梁截面中和轴下移, 将导致混凝土出现受拉的情况. 桥的极限承载能力影响较大, 当混凝土板和钢梁界面无剪力钉时, 结构的活载系数和整体安全系数减小约一半. 关键词:剪力钉;组合梁斜拉桥;受力性能;极限承载能力
2 剪力钉滑移本构关系
在众 多 剪 力 钉 荷 载 -滑 移 关 系 表 达 式 中,
8 ] [ 9 ] O L L G A A R D等 [ 提出的指数公式和 B U T T ( 自然科学版)
第1 4卷
主塔, 竖琴式双索面斜拉索, 桥宽 2 0 1m , 桥型布 . 工字型钢梁作为主梁, 横梁、 小纵梁通 置图见图 1 过节点板连接形成钢构架, 预制桥面板则架设在此 钢构架上, 采用现浇膨胀混凝土湿接缝, 通过剪力 钉将混凝土桥面板和钢主梁连接成一个整体.
+ 中图分类号:U4 4 1 . 5 文献标志码:A
钢 - 混凝土组合结构是目前应用比较广泛的 新型结构, 充分利用了混凝土的抗压性能和钢结 构的抗拉性能. 为使二者能够更好结合充分发挥 其性能, 往往在钢与混凝土界面加入例如剪力钉 剪力连接件主要传递结合面 之类的剪力连接件. 的剪力, 抵抗其在剪力作用下的变形, 对结构的刚 1 ] . 钢 -混凝土组合 度和受力将产生较大的影响 [ 2 ] 构件最早用于桥梁结构始于 2 0世纪 5 0年代 [ . 钢- 混凝土组合结构桥梁( 简称组合桥) 是指将钢 梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并 3 ] . 相对于不按组 考虑共同受力的桥梁结构形式 [ 合结构设计的纯钢桥, 组合桥可以减小结构高度、 提高结构刚度、 减小结构在活载下的挠度. 剪力连 接件作为钢 -混凝土组合结构的重要构件, 其刚 度对结构的影响受到了很多学者的关注与研究. 4 ] D O G A N等 [ 做了 6组相同的剪力钉推出实验, 对 实验发现在实验 实验构件施加相同的周期荷载. 中剪力钉的刚度随着加载次数增加而逐渐减少. 实验结果表明通过评估剪力钉的刚度退化能够预 测钢 - 混凝土 - 钢叠合体系的在周期荷载下的使 5 ] 同济大学的吴冲等 [ 发现剪力钉通常受 用寿命. 到双轴的剪力及由于行车荷载产生的横向弯矩, 从而影响其受力性能. 通过有限元方法分析了诸 如剪力钉的高度、 直径等参数对剪力钉受力性能 发现了直径更大的剪力钉受双轴剪力的 的影响.
收稿日期: 2 0 1 5- 0 4- 2 1 ; 修回日期: 2 0 1 5- 0 5- 2 6
影响比较小, 初始弯矩产生的混凝土裂缝对剪力 6 ] 同济大学刘玉擎等 [ 通过实 钉的刚度是不利的. 验研究了单钉剪力连接件和多钉剪力连接件的受 力性能区别, 发现单钉剪力连接件与多钉建立连 接件具有相近的刚度, 多钉剪力连接件的钉间距 单钉的极限强度比多钉的 离对刚度的影响很小. 大1 0 %左右, 当荷载达到峰值时单钉的相对滑移 7 ] 9 % 左右. 徐骁青等 [ 提出了剪力 值比多钉的大 1 钉的刚度过大会导致组合梁结构中钢与混凝土界 面处的剪力的分布不均. 为了解决这一问题, 提出 了用橡胶套裹住剪力钉以达到减小剪力钉刚度的 实验发现和未进行处理的剪力钉比较, 处理 效果. 过的剪力钉的抗剪强度变化不大可以忽略, 但是 剪力钉的刚度却明显的减小了, 受剪力学性能也 综上可知, 对于剪力 钉 的 刚 度 研 究 大 随之改变 . 多集中在寻求影响剪力钉刚度的因素, 而对于剪 力钉刚度对组合结构受力性能影 响 的 参 数 分 析 较少, 本文研究了不同剪力钉刚度对组合梁斜拉 桥的受力性能的影响, 从而为该类结构设计提供 指导 .
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