PBL剪力键的仿真模拟与分步设计法

发布时间：2020-05-25 15:15

【摘要】：PBL剪力键又称开孔板连接件,多用于钢—混凝土组合结构桥梁中,是一种用来抵抗外部剪力的剪力连接件,具有抗剪承载力大、抗疲劳性能强、刚度大等特点,并在近几年的工程中被广泛应用。但由于影响PBL剪力键承载力因素众多,受力较为复杂,国内外PBL剪力键的试件模型形式不一以及其极限承载力状态判定的标准不同,使得如何将开孔直径、贯穿钢筋直径、钢板厚度进行合理化设计成为难点。本文通过仿真模拟方法分析不同影响因素条件下PBL剪力键的荷载—滑移曲线特点、弹性承载力拟合公式、极限承载力拟合公式、滑移量云图、应力云图以及算例设计,来对分步设计法进行阐述与验证。主要通过以下几点来进行:(1)总结归纳PBL剪力键在工程应用中的各种破坏形态与极限承载力,进而选取PBL剪力键的破坏形态和极限承载力状态。(2)对比不同条件下的承载力公式,确定影响极限承载力大小与破坏形态的主要因素为开孔直径、贯穿钢筋直径、钢板厚度。(3)采用ANSYS仿真模拟方法,分别针对不同的开孔直径与贯穿钢筋直径建立共17组模型,得到荷载—滑移曲线、滑移量与应力云图,并拟合出弹性承载力与极限承载力的计算公式。(4)最后基于上述计算结果,提出PBL剪力键的分步设计法,即首先通过弹性承载力来确定开孔直径,再通过极限承载力确定贯穿钢筋直径,最后考虑PBL剪力键的破坏形态来确定钢板厚度的值。
【图文】：

（a）焊钉连接件 （b）PBL 剪力键 （c）型钢连接件图 1-1 常用连接件形式1.2.1 焊钉连接件焊钉连接件通过依靠圆柱体帽头的锚固作用来连接钢材与混凝土，并通过杆体端部受压承担结合面的剪力作用，当钢材与混凝土结合面的剪力作用方向不明确时，应选用焊钉连接件，其抗拔性能较好。1.2.2 PBL 剪力键开孔板连接件是指将钢板沿受力方向连接在组合梁上，钢板有开孔内置贯穿钢筋，从而利用钢板开孔中的混凝土榫以及贯穿钢筋来承担结合面的剪力作用。其中开孔板连接件的破坏模式包括孔中混凝土榫的剪切、割裂、压碎破坏，疲劳问题并不明显，，适用于对疲劳要求高、抗剪刚度大的工程中。1.2.3 型钢连接件

图 1-2 PBL 剪力键的基本形式、承载过程与工作环境复杂多变载力大小，各国的推出试验模型能认识和工程设计应用尚需完善较以前有了巨大的发展与进步板和贯穿钢筋布置方式的不同，为以下三种，如图 1-3 所示。本 PBL 剪力键形式而言，多了不但提高了 PBL 剪力键整体的。S-PBL 剪力键目前被广泛应用预制板，承载力强，施工简便。孔中的贯穿钢筋加长，进而形成剪力键的整体性与刚度。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441

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本文编号：2680343