橋塔鋼混結(jié)合段剪力連接件承載力試驗

對焊接圓柱頭栓釘連接件,考慮栓釘直徑、混凝土強(qiáng)度及鋼纖維配置三個因素,進(jìn)行三因素三水平正交推出試驗。試驗數(shù)據(jù)的極差和方差分析表明,在混凝土中配置鋼纖維不影響栓釘?shù)目辜舫休d力和剪切滑移剛度,但栓釘?shù)募羟袆偠入S混凝土強(qiáng)度的提高而增大,剪切剛度與滑移量呈雙曲函數(shù)關(guān)系;并給出栓釘極限承載力及剪切剛度的計算公式。重復(fù)加載試驗表明,即使在剪力很小時,對栓釘卸載其滑移變形仍不能恢復(fù)。

建立一個有效的數(shù)值分析模型,模擬槽鋼剪力連接件的性能。重點研究單調(diào)加載下槽鋼剪力連接件的抗剪能力。通過試驗數(shù)據(jù)證實模型是有效的,引用加拿大設(shè)計規(guī)范can/csa-s16-2001和gb50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中給出的公式進(jìn)行對比。利用該非線性模型進(jìn)行的研究表明:混凝土強(qiáng)度、槽鋼腹板和翼緣厚度、槽鋼高度以及槽鋼的長度對槽鋼剪力連接件的承載力有較大影響,混凝土塊高度的影響較小。

探討和總結(jié)了壓型鋼板肋與鋼梁組合結(jié)構(gòu)的栓釘連接件的受力性能,從焊接方法、混凝土強(qiáng)度壓型鋼板的厚度等多方面,分析了各種影響因素對栓釘連接件受力性能的影響。

為明確剪力釘單釘連接件抗剪承載力的合理計算方式,根據(jù)已有單釘推出試驗對有限元方法進(jìn)行驗證后,運用該方法對幾種常用的剪力釘單釘連接件抗剪承載力公式進(jìn)行了對比分析,并得出合理計算公式。

分析了影響冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪承載力的主要因素是自攻螺釘連接件抗剪承載力,介紹了日本等其他國家規(guī)范中的計算方法,以及影響連接件承載力的因素,為我國進(jìn)行相關(guān)研究提供參考依據(jù)。

frp橋面板具有優(yōu)越的性能,與鋼梁結(jié)合形成的鋼-frp橋面板結(jié)合梁橋有著良好的應(yīng)用前景。通過試驗提出一種經(jīng)濟(jì)有效、施工便利的梁、板連接方式,對其進(jìn)行了疲勞試驗。試驗結(jié)果表明該連接方式的承載能力和疲勞性能均滿足aashto規(guī)范的要求。得到了frp板中栓釘連接件承載力的計算公式,并應(yīng)用于實際工程,為鋼-frp板結(jié)合梁橋的推廣應(yīng)用作出了前期的研究工作

鋼—混凝土組合梁抗剪連接件承載力計算研究——介紹了鋼一混凝土組合梁中常見剪力連接件的分類，講述和分析了目前國內(nèi)外鋼一混凝土組合梁各種剪力連接件的結(jié)構(gòu)特點，特別重點介紹了本模型試驗剪力連接件個數(shù)的計算，以期指導(dǎo)工程實踐。　　

針對鋼混凝土組合梁抗剪連接件中的彎筋連接件開展研究,比較了目前各國規(guī)范中的彎筋連接件形式及其抗剪承載力計算公式。分析了近年才開始用于實際工程中的蛇形彎筋連接件的特點及構(gòu)造,并在此基礎(chǔ)上提出蛇形彎筋連接件的抗剪承載力計算公式,以供工程設(shè)計參考。

以71m+110m+71m三跨連續(xù)鋼-混凝土組合箱形梁橋為工程背景,采用足尺模型推出試驗方法研究了高強(qiáng)砂漿填充群釘連接件的抗剪承載力和荷載滑移曲線。共制作了7個c65砂漿填充剪力連接件試件,其中4個為單排標(biāo)準(zhǔn)推出試件,另外3個為20根22×200的群釘試件。比較了單排釘和群釘連接件的抗剪承載力和荷載滑移曲線,推薦了相應(yīng)的經(jīng)驗公式,并且討論了公式的適用性。

以鋼-混凝土組合梁中普遍采用的栓釘剪力連接件為研究對象,針對普通單釘頭栓釘連接件存在根部相對薄弱、抗剪能力較差、連接容易過早失效的缺點,提出了一種新型雙釘頭型栓釘剪力連接件形式,并進(jìn)行了推出試驗有限元模擬分析,在此基礎(chǔ)上討論了影響新型栓釘連接件抗剪承載力的主要因素,最后結(jié)合有關(guān)規(guī)范公式提出了設(shè)計建議。研究表明:新型雙釘頭型栓釘提高了連接件的抗剪極限承載力(與傳統(tǒng)栓釘相比,承載力可提高約10%),減小了鋼梁與混凝土板的相對滑移,提高了二者的共同工作能力。下釘頭直徑是影響新型栓釘連接件抗剪性能的主要因素,工程應(yīng)用時可取栓釘下釘頭直徑為其桿身直徑的1.2~1.3倍,此時連接件極限承載力較高,抗剪工作性能亦較好。當(dāng)按照我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計采用新型栓釘連接件的鋼-混凝土組合梁時,可對單個栓釘連接件的抗剪承載力計算值乘以1.3增大系數(shù)。與采用傳統(tǒng)栓釘?shù)慕M合梁相比,采用新型栓釘?shù)匿?混凝土組合梁初期剛度與前者基本相同,但后期會有約12%~20%的明顯提高。由于新型栓釘?shù)幕戚^小,使混凝土板和鋼梁共同工作效果提高。

針對鋼-混凝土組合梁橋在結(jié)合面處承受反復(fù)剪力作用的栓釘連接件極限承載力降低現(xiàn)象進(jìn)行了試驗研究?；诳紤]構(gòu)件初始缺陷影響的斷裂力學(xué)方法,建立了栓釘連接件疲勞壽命分析模型,并通過試驗數(shù)據(jù)確定了模型參數(shù),提出了栓釘連接件殘余抗剪承載力與等幅循環(huán)荷載加載次數(shù)關(guān)系的計算方法,采用此計算方法對不同的影響因素進(jìn)行了參數(shù)分析。研究結(jié)果表明:栓釘直徑越大,其抗剪承載力退化程度越大;栓釘初始缺陷率大于0.1且剪應(yīng)力幅值大于100mpa時,其抗剪承載力降低速度很快,在工程設(shè)計中須加以控制。

在分析國內(nèi)外鋼-混凝土組合梁各種剪切連接件工作機(jī)理及栓釘連接件受力性能的基礎(chǔ)上,著重闡述了組合梁中栓釘連接件的承載力計算方法,并用最小二乘法擬合出適用于鋼-輕骨料混凝土組合梁栓釘承載力計算公式.

在著重闡述了國內(nèi)外鋼—混凝土組合梁栓釘連接件承載力計算方法的基礎(chǔ)上,利用最小二乘法擬合出適用于鋼—輕骨料混凝土組合梁栓釘承載力計算公式。并運用有限元軟件ansys對栓釘連接件進(jìn)行仿真分析,為實際工程計算提供承載力計算依據(jù)。

為了研究中國釘應(yīng)用在木剪力墻建造中的可行性,進(jìn)行了面板釘連接節(jié)點試驗和剪力墻有限元分析;對采用中國釘?shù)拿姘遽斶B接節(jié)點進(jìn)行加載方向垂直于木紋和加載方向平行于木紋的試驗,將得到的試驗結(jié)果以節(jié)點荷載-位移曲線的形式輸入到有限元分析軟件中,計算木剪力墻的抗側(cè)承載力,并與進(jìn)口釘剪力墻模型的計算結(jié)果進(jìn)行對比。研究結(jié)果表明:采用中國釘和進(jìn)口釘?shù)哪炯袅τ兄嘟目箓?cè)承載力和剛度;有限元計算所得的木剪力墻抗側(cè)承載力相對于《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(gb50005—2003)中的公式有足夠的可靠度,因此,在木剪力墻的建造中,中國釘和進(jìn)口釘可以相互替代使用。

由槽型鋼梁和混凝土橋面板組成的組合箱梁是一種較為新型的結(jié)構(gòu)形式,已在大中跨徑斜拉橋中得到應(yīng)用。焊釘連接件對組合梁的力學(xué)性能有很大影響。文中以國內(nèi)某槽型鋼結(jié)構(gòu)-混凝土板組合箱梁斜拉橋為工程背景,建立包含子結(jié)構(gòu)的空間有限元模型,計算組合梁中焊釘連接件在各種荷載作用下的受力情況,分析焊釘縱、橫橋向剪力分布規(guī)律。計算結(jié)果表明組合梁的鋼-混連接面上的剪力分布不均勻,在中跨跨中位置較小,邊跨輔助墩和邊墩附近較大;恒載是引起剪力的主要因素,混凝土橋面板的收縮對其影響也較大。

為了充分利用環(huán)境友好型材料竹材,文中提出了竹材-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋面板,即以抗拉強(qiáng)度較高的竹膠板作為受拉區(qū),而以抗壓強(qiáng)度較高的混凝土作為受壓區(qū),2種材料界面處采用螺釘剪力連接件而形成竹-混凝土組合結(jié)構(gòu)板.為了掌握竹-混凝土組合結(jié)構(gòu)螺釘剪力鍵的抗剪承載能力等基本力學(xué)性能,完成了9組共27個推出試件的推出試驗,綜合研究了螺釘?shù)闹睆?、釘入角度、順紋向排列間距對螺釘連接件抗剪承載能力的影響,并對推出試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合處理分析,提出了該螺釘剪力鍵的抗剪承載能力、抗剪剛度計算公式,以及螺釘剪力鍵荷載-滑移曲線的函數(shù)表達(dá)式,為該類型剪力連接件在竹-混凝土組合結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用提供必要的前提.

為計算釘桿彎曲破壞機(jī)理下槽口釘類連接件抗剪承載力,提出木-混組合梁槽口釘類連接件抗剪承載力計算方法.參照依據(jù)新西蘭標(biāo)準(zhǔn)和歐洲規(guī)范的槽口螺釘連接件抗剪承載力計算方法——nzs法、修正折減參數(shù)η﹡的ec﹡法,針對混凝土剪切破壞和釘類彎曲變形造成連接失效的破壞機(jī)理,采用銷釘連接件抗剪承載力計算式替代2種方法中螺釘抗拔承載力,得到考慮釘桿彎曲破壞的nzs法、ec﹡法,用以計算槽口釘類連接件抗剪承載力.以9組木-混組合梁推出試件為例,采用這2種方法計算試件的槽口栓釘連接件抗剪承載力,并與試驗值對比.結(jié)果表明,2種方法均未考慮槽口深度對木-混組合梁槽口釘類連接件抗剪承載力的影響;相較于考慮釘桿彎曲破壞的ec﹡法,考慮釘桿彎曲破壞的nzs法的計算值與試驗值吻合更好,能夠較好地計算槽口釘類連接件釘桿彎曲破壞時的抗剪承載力.

換填段地基承載力試驗。

南京三橋鋼塔鋼混結(jié)合段的設(shè)計與制造

組合梁新型連接件抗剪性能試驗研究——抗剪連接件主要用于承擔(dān)混凝土翼板與鋼梁上翼緣之間的縱向剪力，是保證鋼一混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同受力、協(xié)調(diào)變形的關(guān)鍵部件．提出一種新型連接件，即在倒t型截面鋼梁腹板上邊緣部分開孔，鋼梁腹板開孔上邊緣焊接連續(xù)的蛇形鋼...

提出一種深基坑新型鋼斜撐接頭形式,它可以即插即用,允許有一定的轉(zhuǎn)動角度,可施加預(yù)應(yīng)力,克服原有斜撐接頭焊接施工增加基坑暴露時間、傾斜角度固定給斜撐安裝帶來不便、焊接后無法施加預(yù)應(yīng)力等缺點,可使軟土地區(qū)深基坑施工受時空效應(yīng)影響明顯減小。配合接頭試驗制作自平衡式試驗架。按照實際尺寸,對該新型支撐接頭進(jìn)行承載力試驗,加載到設(shè)計軸力2500kn時,接頭承載力滿足設(shè)計要求,加載到3000kn時接頭局部達(dá)到屈服狀態(tài),預(yù)埋鋼匣子前方混凝土局部出現(xiàn)壓碎現(xiàn)象,但結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定。用有限元法進(jìn)行加載過程數(shù)值模擬計算,計算曲線與實測吻合較好,這種新型斜撐接頭可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

鋼混組合梁橋充分發(fā)揮了鋼和混凝土各自的材料性能優(yōu)勢。混合梁橋結(jié)合段由鋼梁、剪力釘、鋼絞線、鋼承壓板和混凝土梁等構(gòu)成。從整體上來看,該位置存在材料和剛度的突變,導(dǎo)致其傳力機(jī)理和施工工藝復(fù)雜,成為混合梁橋方案研究的重點問題。因此,開展該構(gòu)造的研究對拓展混合梁橋的應(yīng)用空間具有重要現(xiàn)實意義。20世紀(jì)90年代以后,鋼混組合結(jié)構(gòu)在我國發(fā)展迅猛。由于缺乏足夠設(shè)計方法的支撐,實施了大量針對鋼混結(jié)合段力學(xué)行為的試驗研究來驗證其設(shè)計構(gòu)造的可行性和合理性。通過我國典型鋼混結(jié)合段的試驗研究現(xiàn)狀,闡述了鋼混結(jié)合段的靜力學(xué)承載能力、疲勞強(qiáng)度、耐久性、合理構(gòu)造形式以及各傳力構(gòu)件荷載分配關(guān)系的特征;在此基礎(chǔ)上提出了斜拉橋鋼混結(jié)合段的合理構(gòu)造原則。