混合梁桥接头复合剪力连接件受力分析

发布时间：2019-02-26 19:44

【摘要】：组合-混凝土混合连续梁桥(中跨部分梁段采用钢-混凝土组合梁的形式,边跨以及伸入中跨的部分梁段采用预应力混凝土梁的形式)作为一种新型混合结构梁桥由于其良好的力学性能,将成为桥梁体系发展的重要方向之一。而剪力连接件作为钢和混凝土之间主要的传力构件,其力学性能对桥梁结构整体的经济性、使用性和耐久性有着举足轻重的作用。目前,焊钉连接件和PBL剪力连接件是混合结构体系中使用最为广泛的抗剪连接件。焊钉连接件力学性能较为简单,由于不需要考虑受力方向问题,布置起来方便,并且其具有一定的抗分离能力,是早期混合结构常用的连接件之一,但采用该种连接方式时,结合部钢格室中的焊接难度较大,焊钉较多时施工不方便,并且作为柔性抗剪连接件的一种,焊钉抗疲劳性能较差。PBL剪力连接件承载能力强,和焊钉相比施工便捷、抗疲劳性能好,被广泛的应用于混合结构梁桥,其荷载的传递主要依靠板上圆孔内混凝土的销栓作用,但开孔板的存在也影响了结合部填充混凝土的整体性。本文以某三跨组合-混凝土混合连续梁桥为背景,基于上述焊钉和PBL剪力连接件各自的优缺点,设计一种新型连接形式—复合剪力连接件,即:焊钉连接件和PBL剪力连接件共同使用于结合部钢梁腹板,并运用通用有限元分析软件ANSYS对分别采用焊钉连接件、PBL剪力连接件和复合剪力连接件的组合-混凝土混合连续梁桥结合部局部模型进行仿真分析。结果表明:三种连接件受力均没有超过其极限承载力,可以在设计荷载下安全的发挥其性能;相比于PBL剪力连接件,采用焊钉连接件和复合剪力连接件结合部填充混凝土中应力过渡平缓,受力最好;沿桥横向,焊钉连接件剪力分布较均匀,复合剪力连接件应力分布很不均匀;另外,复合剪力连接件剪力分配并不均匀,刚度较大的PBL剪力连接件所承担的剪力值比刚度较小的焊钉连接件大,同种类型连接件,离承压板越远,所承担的剪力值越大,各腹板上PBL剪力连接件承担了大约70%的剪力值,而焊钉连接件承担了大约30%的剪力值。
[Abstract]:Composite-concrete hybrid continuous beam bridge (the middle-span section of the beam is in the form of a steel-concrete composite beam. As a new type of hybrid structure bridge, the side-span and the section of the beam extending into the middle span will be one of the important directions for the development of the bridge system because of its good mechanical properties. The prestressed concrete beam is used as the form of the prestressed concrete beam in the side-span and the middle-span. As the main force transfer member between steel and concrete, the mechanical performance of shear connector plays an important role in the overall economy, usability and durability of the bridge structure. At present, welded nail connector and PBL shear connector are the most widely used shear connectors in hybrid structure system. The mechanical properties of welded pin joints are relatively simple. Because they do not need to consider the direction of force, they are convenient to be arranged, and they have a certain anti-separation capability. It is one of the commonly used joints in early mixed structures, but when this connection mode is adopted, it is easy to be arranged. It is difficult to weld in the joint steel cell, and it is not convenient to construct when there are many welding nails. As a kind of flexible shear joint, the fatigue resistance of the welded pin is poor. PBL shear connector has strong bearing capacity and is convenient to construct compared with the welded nail. Because of its good fatigue resistance, it is widely used in hybrid beam bridges. The load transfer mainly depends on the pin action of the concrete in the circular hole on the slab, but the existence of the perforated plate also affects the integrity of the concrete filled in the joint. Based on the background of a three-span composite-concrete hybrid continuous beam bridge, based on the advantages and disadvantages of the welded stud and the PBL shear connector, a new type of connection-composite shear connector is designed in this paper. That is, the welded nail connector and the PBL shear connector are used in the steel beam webs of the joint, and the welded nail connectors are adopted respectively by using the general finite element analysis software ANSYS. The local model of the composite-concrete hybrid continuous beam bridge of PBL shear connector and composite shear connector is simulated and analyzed. The results show that the load of the three joints does not exceed their ultimate bearing capacity and can be used safely under the design load. Compared with PBL shear connector, the joint of welded nail connector and composite shear connector is used to fill the concrete with smooth stress transition, and the stress is the best. Along the lateral side of the bridge, the shear force distribution of the welded stud connector is more uniform, and the stress distribution of the composite shear connector is very uneven. In addition, the shear distribution of composite shear connector is not uniform, and the shear value of PBL shear connector with larger stiffness is larger than that of welded nail connector with smaller stiffness, and the farther away from the bearing plate, the greater the shear value is borne by the same type of connector. The PBL shear connectors on the web bear about 70% of the shear force, while the welded studs bear about 30% of the shear values.
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U441

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本文编号：2431092