本文關(guān)鍵詞：鋼-UHPC輕型組合橋面板中短栓釘?shù)撵o力及疲勞性能研究　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：鋼-UHPC輕型組合橋板通過(guò)栓釘將鋼結(jié)構(gòu)和UHPC層組合成一個(gè)整體,在提高鋼橋面板剛度的同時(shí)自重也得到了很好地控制,可以有效的解決鋼結(jié)構(gòu)和鋪裝層疲勞病害的問(wèn)題。UHPC層的厚度一般在50mm左右,為了滿足保護(hù)層厚度的要求,栓釘?shù)母叨仁艿搅藝?yán)格的限制,其長(zhǎng)徑比通常小于4,屬于典型的短栓釘。同時(shí),由于UHPC的力學(xué)性能與普通混凝土存在顯著差異,其破壞模式、承載力及疲勞特性均區(qū)別于普通混凝土組合結(jié)構(gòu)中的傳統(tǒng)栓釘,但當(dāng)前相關(guān)研究仍較為欠缺。為研究短栓釘在輕型組合橋面板中的靜力和疲勞性能,進(jìn)行了以下研究工作:(1)回顧總結(jié)了正交異性剛橋面板的疲勞病害和成因以及傳統(tǒng)鋪裝層的病害和原因,介紹了 UHPC的力學(xué)參數(shù)、鋼-UHPC輕型組合橋面板的概念與研究現(xiàn)狀以及其中適用的剪力連接件。(2)借助ABAQUS軟件,對(duì)短栓釘進(jìn)行了非線性有限元分析。通過(guò)對(duì)短栓釘?shù)淖冃魏蛻?yīng)力分布的分析表明栓釘并非是純剪狀態(tài),而是處于受彎、受剪、受拉的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。另外,通過(guò)與普通栓釘作對(duì)比得出結(jié)論:短栓釘?shù)淖冃闻c應(yīng)力分布和普通栓釘基本一致,但是抗剪效率更高,承載力滿足要求。(3)通過(guò)對(duì)短栓釘承載力影響因素的分析,研究表明栓釘?shù)闹睆�、混凝土�?qiáng)度是影響其承載力和抗剪剛度的關(guān)鍵因素,而栓釘?shù)母叨葘?duì)其承載力和抗剪剛度影響較小。同時(shí),鋼UHPC之間的界面摩擦對(duì)承載力有一定影響,但是對(duì)抗剪剛度影響顯著,界面摩擦可以使得抗剪剛度提高16%左右。(4)對(duì)于短栓釘?shù)钠谠囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,并與規(guī)范以及其他經(jīng)典疲勞計(jì)算公式進(jìn)行了對(duì)比研究。研究結(jié)果表明:現(xiàn)有的疲勞公式對(duì)短栓釘不再適用,基于此,文章提出了基于主應(yīng)力而非剪應(yīng)力的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)短栓釘?shù)钠谛阅?并確定了其疲勞抗力為FAT90。(5)建立梁式有限元模型并確定短栓釘結(jié)構(gòu)的疲勞易損位置和細(xì)節(jié),通過(guò)名義應(yīng)力法評(píng)價(jià)其疲勞性能。研究表明短栓釘?shù)钠趬勖鼭M足設(shè)計(jì)要求。
[Abstract]:Steel-UHPC light composite bridge plate combines steel structure and UHPC layer into a whole through studs, which can improve the stiffness of steel bridge panel and control the weight of the steel bridge panel at the same time. The thickness of UHPC layer is generally about 50mm, in order to meet the requirements of the thickness of the protective layer, the height of the bolt is strictly restricted. The ratio of length to diameter is usually less than 4, which is a typical short bolt. At the same time, the failure mode of UHPC is due to the obvious difference between the mechanical properties of UHPC and ordinary concrete. The bearing capacity and fatigue characteristics are different from the traditional bolt in the ordinary concrete composite structure, but the related research is still relatively lacking. In order to study the static and fatigue performance of the short bolt in the light composite deck slab. The following research work is done: 1) the fatigue diseases and causes of orthotropic rigid bridge deck and the diseases and causes of traditional pavement are summarized, and the mechanical parameters of UHPC are introduced. The concept and research status of steel-UHPC light composite deck slab and the suitable shear connector. 2) with the help of ABAQUS software. Through the analysis of deformation and stress distribution of the bolt, it is shown that the bolt is not a pure shear state, but is in the complex stress state of bending, shear and tension. By comparing with the common bolt, it is concluded that the deformation and stress distribution of the bolt are basically the same as that of the common bolt, but the shear efficiency is higher. Through the analysis of the factors affecting the bearing capacity of the studs, the research shows that the diameter of the studs and the strength of concrete are the key factors affecting the bearing capacity and shear stiffness of the studs. However, the height of bolt has little effect on the bearing capacity and shear stiffness. At the same time, the interface friction between steel UHPC has a certain effect on the bearing capacity, but the impact of anti-shear stiffness is significant. The interface friction can increase the shear stiffness by about 16%.) the fatigue test data of the studs are statistically analyzed. The results show that the existing fatigue formula is no longer applicable to the stud, and based on this, the fatigue calculation formula is compared with the code and other classical fatigue calculation formulas, and the results show that the existing fatigue formula is no longer applicable to the stud. In this paper, the index of principal stress rather than shear stress is proposed to evaluate the fatigue performance of the stud. The fatigue resistance of FAT90. 5) the beam finite element model is established and the fatigue vulnerability position and details of the short bolt structure are determined. The fatigue performance was evaluated by the nominal stress method. The results show that the fatigue life of the stud meets the design requirements.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U441;U443.31

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