钢—混组合梁新型界面连接及传力机理研究

发布时间：2020-03-22 11:36

【摘要】：采用自锁式连接件的钢-混组合梁桥,可以改进传统栓钉预留槽孔和分块桥面板间湿接缝现浇工作量大的不足,用槽道灌浆代替混凝土现浇工序,提高了装配化建造效率,同时也改变了界面传力方式。本文针对自锁式连接件的结构受力特点,开展了试验研究和理论分析。主要工作和研究成果如下:(1)开展了自锁式连接件推出试验,得到了荷载-界面滑移、界面隆起-滑移、界面分离-滑移关系、混凝土板横向拉应力变化等规律,分析了界面受力机理,重点关注灌浆料和构造对连接件抗剪性能的影响,并与常规栓钉连接件进行对比。试验表明:自锁式连接件呈现脆性破坏,抗剪刚度大,破坏时滑移量很小,受剪过程中界面承受挤压会发生隆起,连接件抗拉拔效应明显;采用肋板开孔构造的自锁式连接件抗剪刚度和承载力有较大提高,灌浆料与开孔板形成的销轴作用明显;在灌浆料中添加钢纤维,不仅可以提高灌浆料的强度,而且可以显著提高界面粘结力和刚度,进而提高连接件的工作性能。(2)开展了槽道模型灌注工艺试验,对比了梁端压力灌浆及顶面自密实注浆两种方式的可施工性和密实度,确定流动度、纤维含量及尺寸、浆口及排气孔布置等参数。试验表明:在槽道顶部开孔灌浆的可施工性更好,且灌浆料的填充密实度也相对更好;推荐高性能灌浆料的扩展度在300~350mm之间。(3)开展了自锁式连接件组合梁缩尺模型试验,研究了试验梁的静力及疲劳性能,验证了自锁式连接件的受力可靠性。试验表明:连接件破坏发生时,钢梁全截面受拉屈服,塑性发展充分,说明自锁式连接件受力可靠;随着荷载的增大,剪跨区钢混界面滑移量沿梁纵向的分布出现明显的不均匀性,剪力件破坏时对应的最大滑移量为0.5mm;50万次疲劳加载对试件的刚度及承载力均无明显影响,说明自锁式连接组合梁疲劳性能较好。(4)建立了可考虑界面效应的有限元模型,对推出试验进行模拟。有限元计算得到的荷载-滑移规律与试验结果较一致;槽道上部混凝土存在较大的拉应力区域,混凝土会在该处开裂。通过试验研究和有限元分析,分析了界面受力机理和破坏模式,提出考虑各影响因素的自锁式连接件抗剪承载力设计方法。(5)采用自锁式连接件抗剪承载力计算方法得到的连接剪力-滑移关系对组合梁试验进行了有限元模拟,有限元模拟结果与试验能较好地吻合,结果表明自锁式连接件抗剪承载力计算方法满足实际精度需求。(6)结合一座简支钢混组合梁桥进行结构设计,重点包括自锁式连接及预制桥面板设计,并运用前述所提出的计算方法进行结构验算;对桥面板槽道界面处理、桥面板预制拼装及钢混灌浆技术尤其是质量控制及密实度检测进行了研究。同时对比分析了新型连接与常规栓接的技术经济因素以利推广应用。
【图文】：

连接件,形式

第 1 章绪论第 1 章绪论来说，钢梁及混凝土桥面板可以分别在工厂制造，并在现场进行安装。实践表明，梁改善了由现浇混凝土所带来的质量问题；同时缩短了施工周期、减少了对周边环桥梁工业化建造的趋势[1][2][3]。这种装配式组合结构桥梁起源于法国[4]，组合梁相互作用是依靠布置于预制桥面板接件来实现的，这些连接件包括早期的钢筋连接件、型钢连接件，以及后来应用广板连接件等[5]（图 1-1）。后来，该项技术在其他国家得以改进或完善。目前，国内常采用后浇剪力钉预留孔或分块桥面板间湿接缝两种构造形式[6]（图 1-2）。

连接图,湿接缝,剪力钉,预留孔

组合结构桥梁来说，钢梁及混凝土桥面板可以分别在工厂制造，并在现场进行安装。实践表混组合结构桥梁改善了由现浇混凝土所带来的质量问题；同时缩短了施工周期、减少了对周的影响，，符合桥梁工业化建造的趋势[1][2][3]。桥面板与钢梁这种装配式组合结构桥梁起源于法国[4]，组合梁相互作用是依靠布置于预制桥间的钢结构连接件来实现的，这些连接件包括早期的钢筋连接件、型钢连接件，以及后来应连接件、开孔板连接件等[5]（图 1-1）。后来，该项技术在其他国家得以改进或完善。目前，组合部位，通常采用后浇剪力钉预留孔或分块桥面板间湿接缝两种构造形式[6]（图 1-2）。钢筋连接件（b）型钢连接件（c）焊钉连接件（d）开孔板连接图 1-1 常见钢混连接件形式
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441

【参考文献】