木—混凝土栓钉连接组合梁疲劳性能试验研究

发布时间：2020-05-31 19:44

【摘要】：木-混凝土组合梁是一种新型组合结构。通过剪力连接件将上部混凝土板和下部木梁连接成整体,共同受力。在外荷载作用下,混凝土受压,木梁受拉,充分发挥了两种材料的优良性能。木材作为一种可再生资源,因其强重比高、柔性好、耐冲击、低能耗和易加工与分解,日益受到重视和应用。随着社会的进步和经济的发展,一方面,传统建筑材料-钢材和混凝土需求量日益增长,另一方面混凝土和钢材是高耗能、高污染,严重影响了环境可持续发展。因此,开发新型环保建筑材料取代传统建筑材料,已成为二十一世纪土木工程领域的新挑战。近年来,国内外对木结构桥梁静力性能、长期性能和疲劳性能开展了相关研究。关于木-混凝土组合梁的研究,主要集中在推出试件和组合梁静力性能等方面。木-混凝土组合结构疲劳寿命问题,仅停留在经验基础之上,缺乏理论及试验研究。国内的相关研究,尚属空白。基于木-混凝土组合梁桥的全桥足尺模型,制作了3根1:4的木-混凝土栓钉连接组合模型试验梁,建立了相应的非线性有限元分析模型,进行了静力和疲劳试验。通过分析试验现象,比较试验与计算结果,得到了木-混凝土组合梁的疲劳性能和破坏机理。主要成果如下:(1)组合梁静力加载初期,荷载与跨中挠度呈线性关系,随着荷载的增大,荷载与跨中挠度呈非线性关系,极限破坏荷载为78KN。(2)经历200万次疲劳荷载作用后,组合梁FSCB-2静力破坏荷载为76KN,表明在低荷载幅值作用下,组合梁具有良好的疲劳性能。(3)随着疲劳荷载幅值的增大,组合梁刚度有明显退化,组合梁FSCB-2和FSCB-3经历疲劳荷载作用后刚度分别减少了36.11%和43.87%。(4)有限元分析结果与试验结果吻合良好,疲劳寿命回归公式能较好地反映组合梁的疲劳寿命变化规律。(5)随着疲劳荷载的增加,组合梁寿命逐渐降低,当疲劳荷载上限超过静力极限荷载50%后,疲劳寿命快速降低。
【图文】：

组合梁桥,单梁,尺寸,翼缘板

Ｆｉｇ邋３．１邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｇｉｒｄｅｒ邋Ｂｒｉｄｇｅｓ邋ａｎｄ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｇｉｒ性分析法【８１］，计算组合梁的换算截面几何特征如下：的截面总高度：逡逑ｈ邋＝邋ｈｃ＋ｈｔ邋＝０．１邋＋邋０．４５邋＝邋０．５５ｍ混凝土弹性模量比：逡逑＝￡■，，／￡■，邋＝邋８０００／３００００邋＊１／３混凝土翼缘板等效换算宽度：逡逑ｂｃｅ＝ｂｃ／Ｃ（Ｅ－0＾Ｘ＾－邋２邋４ｍ翼缘板面积：逡逑Ａｃ邋＝邋０．２４／？？２面积：逡逑Ａｔ邋＝邋０．０６７５／７７２截面积：逡逑２

等效矩形应力图

Ｆｉｇ邋３．２邋ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑由Ｃ３０材性试验可知，混凝土平均抗压强度NB？邋＝３１．７８Ｍ；ｘ／，混凝土轴心度为NB＝２！．２９场木材抗拉强度／＝４８的ｗ，木材抗压强度逡逑钉极限强度NB邋＝４２0Ａ／ｐａ。逡逑由平衡条件＝邋得出：逡逑ＰＫ＾ｆｃｕ邋＝邋Ａｆ，逦（３．式中：／？—取０．８；逡逑欠－混凝土板宽；逡逑七－混凝土板受压区高度；逡逑４－受拉木梁截面积。逡逑由此可得逡逑Ｘ＇＝盖＝１６０Ｘ７０Ｘ４８邋＝邋８７＿６９邋画邋＞邋５０邋灥逦（３．ｐｂｊｃｕ邋０．８ｘ２４０ｘ３１．７８逡逑
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

【参考文献】