装配式组合梁剪力钉抗剪承载力研究

发布时间：2019-10-29 02:52

【摘要】：为给装配式组合梁剪力连接件的设计施工提供参考,针对装配式组合梁中剪力钉的布置特点,考虑荷载作用等级和剪力钉数量的影响,进行纵向荷载作用下剪力钉连接件的抗剪性能和极限承载力试验研究。采用推出试验的方法,设计了2类共24个剪力钉推出试件,考察试件从受载到破坏全过程的抗剪机制,再利用约束混凝土基本力学原理对试件剪力钉核心区的混凝土进行力学分析从而提出其承载力设计算法,并将计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明:相对于常规剪力钉试件,同规格装配式剪力钉试件抗剪承载力高20%以上,峰值滑移增加近1倍,混凝土板裂缝扩展不明显;弹性阶段2类试件荷载-滑移规律相差不大,弹-塑性阶段装配式剪力钉试件荷载-滑移曲线的峰值点向上向后移,破坏阶段装配式剪力钉试件的整体性保持较好;计入混凝土约束增强作用后的承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好,且安全富余度满足规范要求。研究显示,剪力钉周围混凝土受到的约束作用对其纵向抗剪承载力和延性的提高有重要贡献。
【图文】：

装配化,组合梁,混凝土板,连接方式

图１装配化组合梁混凝土板连接方式Ｆｉｇ．１ＴｈｅＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＰｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＢｅａｍ表１试件设计参数Ｔａｂ．１ＤｅｓｉｇｎＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＳｐｅｃｉｍｅｎｓ编号钉杆直径／ｍｍ钉杆长度／ｍｍ钉数量排数ＶＳ１１０５０４１ＶＳ２１０５０８２ＶＳ３１０５０１２３ＶＳ４１０５０１６４ＨＳ１１１０５０４１ＨＳ１２１０５０８２ＨＳ１３１０５０１２３ＨＳ１４１０５０１６４的尺寸、配筋、布置，其余试件仅剪力钉排数有所增减其他参数保持不变。加载情况见图２（ｃ），试件下端放置于承重台，上端施加竖向荷载，相对滑移测试装置布置在试件两侧。１．２构件破坏形态分析ＶＳ型与ＨＳ型２类试件的破坏模式区别较大。其中ＨＳ试件在加载过程中滑移不断增加直至试验结束，试件加载到产生６ｍｍ（大于剪力钉半径）左右滑移时停止加载，，此时试件不能自行分离。将竖钢板切割开，观察剪力钉的破坏特征，ＨＳ试件内部混凝土的破坏情况见图３，可见混凝土在剪力钉根部下方出现局部压碎的区域，剪力钉附近的其余区域有细小的裂纹出现，但开裂情况不明显，多排钉均为根部剪断，剪力钉周围有混凝土的擦痕。相比之下，常规剪力钉ＶＳ试件则大不相同，后期随着荷载增加混凝土表面裂纹明显开展，且钢板与混凝土结合界面产生横向分离，加载到最后剪力钉逐步剪断，钢板和混凝土完全分离，试件破坏（图３）。由图３可见：剪力钉根部下方同样有局部压碎区，而剪力钉周围混凝土存在明显的裂缝，裂缝宽度较大甚至局部区域相交贯通，混凝土破坏情况显著，在钢构件的剪力钉部分下方也呈现明显擦痕

截面尺寸,试件,加载,剪力钉

压碎的区域，剪力钉附近的其余区域有细小的裂纹出现，但开裂情况不明显，多排钉均为根部剪断，剪力钉周围有混凝土的擦痕。相比之下，常规剪力钉ＶＳ试件则大不相同，后期随着荷载增加混凝土表面裂纹明显开展，且钢板与混凝土结合界面产生横向分离，加载到最后剪力钉逐步剪断，钢板和混凝土完全分离，试件破坏（图３）。由图３可见：剪力钉根部下方同样有局部压碎区，而剪力钉周围混凝土存在明显的裂缝，裂缝宽度较大甚至局部区域相交贯通，混凝土破坏情况显著，在钢构件的剪力钉部分下方也呈现明显擦痕。图２试件截面尺寸及加载（单位：ｍｍ）Ｆｉｇ．２ＬｏａｄｉｎｇａｎｄＳｅｃｔｉｏｎａｌＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆＴｅｓｔＳｐｅｃｉｍｅｎｓ（Ｕｎｉｔ：ｍｍ）图３试件解剖图Ｆｉｇ．３ＡｎａｔｏｍｙＤｉａｇｒａｍｏｆＳｐｅｃｉｍｅｎｓ１．３荷载－滑移曲线分析取２类剪力钉试件荷载－滑移均值绘制曲线进行对比分析，如图４（ａ）、（ｂ）所示。当荷载接近峰值２６６中国公路学报２０１７年
【作者单位】：重庆交通大学土木工程学院;重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地;
【基金】：国家自然科学基金项目(51308571) 交通运输部应用基础研究项目(2013 319 814 040)
【分类号】：U441

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