钢板加固的钢筋混凝土梁在纯扭转下的结构性能研究

发布时间：2020-08-14 17:51

【摘要】：用外固定钢板加固混凝土构件已被公认为是提高结构性能和强度的有效手段,本文着重研究了用钢板加固混凝土梁的抗扭强度问题。试验工作包括十三根钢筋混凝土梁在纯扭转作用下的试验研究。此项研究对影响混凝土结构性质的各方面进行了一系列实验,包括建筑材料及控制样本的形状(立方体、圆柱体及棱柱体)。本研究涉及一些重要参数的影响,这些因素包括钢板厚度、钢板高度和剪力连接器之间的间距。梁的试验结果是基于扭矩扭转行为、梁纵向伸长以及试验程序中考虑的变量对开裂扭矩、极限扭矩和破坏模式的影响。实验结果表明:随着钢板厚度、板板高度和剪切连接件数量的增加,所有组合梁的开裂扭矩、极限扭矩、整体刚度和梁的延性均会增加。扭转力矩和扭转角受钢板厚度大于钢板高度的影响。而复合梁的伸长率受剪力连接器数量的影响大于钢板的高度和板厚。采用ABAQUS6.10非线性有限元软件对上述算例进行建模,分别建立以钢板厚度、钢板高度和销钉间距(总数)为变量的十二个模型B1-B12和梁内未加钢板的模型BN,随后进行扭转加载下的有限元分析。将梁屈服扭矩、极限扭矩的试验值与有限元分析值的对比,变异系数Tyb/Tya的幅值分别为0.83和0.92,较为吻合,表明模型所用的本构模型、相互作用与加载方式能反应实际的情况。根据数值模拟结果:可以明显的观察到有钢板加固梁的屈服扭矩和极限扭矩相对于未加钢板梁的提高;在相同栓钉间距和钢板厚度情况下,不同板高的加固梁在弹性阶段刚度较接近,抗扭刚度随钢板高度的提高在达到屈服扭矩之后更为明显;钢板厚度的变化对极限扭矩的大小影响显著,而栓钉间距减小的作用类似加密的箍筋,有效的抑制了梁的塑形变形。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375.1
【图文】：

图 1-1 不同种类的组合梁力连接件力连接件的作用连接件是一种机械连接件，用于在任何组合结构中连接两种不同连接件必须具备两个功能[5]：与混凝土之间转移剪力（即限制界面滑移）钢和混凝土与界面成直角的分离（即防止隆起）。力连接件的受力性能连接件的连接区是一个复杂应力状态的区域，这使得我们无法精分析。为了解释这种行为，在栓钉头上，压应力沿长度变化如图

图 1-2 栓钉头上的应力分布在栓钉的底部附近有应力集中现象，在这里可能出现的最大应力达到了混立方体强度的四倍，因为此处混凝土受到钢道和连接器的约束作用。两种的破坏模式是连接件周围的混凝土的破碎（对于大直径的销钉）和连接件脱离基座（用于细长螺柱）[6]。混凝土的强度会影响破坏模式和破坏荷载。. 剪力连接件的类型各种类型的剪力连接件已被用来抵抗纵向剪切和隆起。常用的连接件都是形状的，以提供足够的抗隆起和滑动的阻力。图 1-3 显示了几种常用的连类型。刚性杆、球和槽连接件仅限于单向的剪切传递，而焊接栓钉连接件在垂直于柄部的任何方向上抵抗和传递剪切，这使其成为更有用的连接件上述原因，在本研究中采用的剪力连接件为焊接栓钉连接件。

图 1-2 栓钉头上的应力分布在栓钉的底部附近有应力集中现象，在这里可能出现的最大应力达到了混立方体强度的四倍，因为此处混凝土受到钢道和连接器的约束作用。两种的破坏模式是连接件周围的混凝土的破碎（对于大直径的销钉）和连接件脱离基座（用于细长螺柱）[6]。混凝土的强度会影响破坏模式和破坏荷载。3. 剪力连接件的类型各种类型的剪力连接件已被用来抵抗纵向剪切和隆起。常用的连接件都是形状的，以提供足够的抗隆起和滑动的阻力。图 1-3 显示了几种常用的连类型。刚性杆、球和槽连接件仅限于单向的剪切传递，而焊接栓钉连接件在垂直于柄部的任何方向上抵抗和传递剪切，这使其成为更有用的连接件上述原因，在本研究中采用的剪力连接件为焊接栓钉连接件。

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本文编号：2793349