【摘要】：焊釘是鋼-混組合結(jié)構(gòu)橋梁中最常用的剪力連接件。目前較為常用的焊釘直徑為16~22mm,然而對于組合結(jié)構(gòu)中剪力較大的區(qū)域,若仍采用該類小直徑的焊釘,則會造成焊釘布置過密,從而不利于實際施工。此外,隨著現(xiàn)代橋梁跨徑的增大,所用的混凝土在性能方面的要求也逐漸提高,以至于橋梁結(jié)構(gòu)中越來越多使用到高強鋼纖維混凝土(HSSFC)甚至是超高性能混凝土(UHPC)。HSSFC和UHPC與普通混凝土相比,不僅抗壓、抗拉強度高,同時在耐久性方面也有很大提高,尤其是UHPC。因此,本文針對大直徑焊釘在UHPC中的力學(xué)性能進行研究,并與在HSSFC中的力學(xué)性能進行對比,主要內(nèi)容包括:(1)制作8組共24個推出試件,其中改變的參數(shù)包括混凝土強度(HSSFC和UHPC)以及焊釘直徑(16~25mm),并對所有試件進行了加載,結(jié)果表明:所有試件的破壞形態(tài)主要包括兩種,分別為焊釘剪斷破壞和焊縫破壞;不同直徑的焊釘在相同類型的混凝土中,抗剪承載力和抗剪剛度均隨著焊釘直徑的增大而有不同程度的提高,而峰值滑移的變化規(guī)律則相反,隨著焊釘直徑的增大而減小;相同直徑的焊釘在不同類型的混凝土中,抗剪剛度隨著混凝土性能的提升而有較大幅度的增加,而對于抗剪承載力則提高不明顯,峰值滑移更是出現(xiàn)減小的情況。(2)通過ABAQUS建立推出試件的三維非線性有限元模型,從而可以進一步研究分析焊釘和混凝土板的受力情況。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著混凝土強度強度的增加,焊釘?shù)挠行芰﹂L度變小,從而導(dǎo)致焊釘釘桿中部上下緣的應(yīng)變值很小,且變化的趨勢也與普通混凝土中的不同。此外,基于有限元模擬進一步增加焊釘?shù)闹睆揭约皵U大混凝土強度的范圍,從計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),當采用高強或者是超高性能混凝土?xí)r,與大直徑焊釘組合效果更好。(3)在試驗以及有限元計算結(jié)果的基礎(chǔ)上,對《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)中所給的抗剪承載力公式進行修正,同時也給出了抗剪剛度和峰值滑移的計算建議式。最后,利用上述三者的計算公式,并結(jié)合考慮峰值滑移與極限滑移的相關(guān)性,提出了較為簡單的三折線荷載-滑移曲線本構(gòu)模型的計算方法。
【圖文】：

（c）祥臨瀾滄江大橋 （d）潑河大橋圖 1-1 國內(nèi)組合結(jié)構(gòu)橋梁Fig.1-1 The bridges of compsosite structure in China1.1.2 組合結(jié)構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)形式近年來，隨著組合結(jié)構(gòu)理論的日趨成熟，以及應(yīng)用范圍不斷的開拓，已經(jīng)遠不滿足于將其應(yīng)用在普通橋梁中，對于公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋以及人行橋中也均已有涉及。此外，組合結(jié)構(gòu)橋梁的形式也逐漸豐富，從一開始的簡支梁橋，到現(xiàn)在的連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、拱橋、斜拉橋以及懸索橋等，截面形式也由原來較為單一的鋼板梁逐漸拓寬到鋼箱梁、鋼桁梁等[9][10]，其不同形式的選取主要取決于跨徑、經(jīng)濟性、適用性、美觀性等一系列因素。在我國，將鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁大致分為 9 類，除較為常用的組合鋼板梁橋和組合箱梁橋之外，還有波形鋼腹板組合梁橋、組合桁架梁橋、組合剛構(gòu)橋、組合斜拉橋、組合結(jié)構(gòu)懸吊橋面系、預(yù)應(yīng)力組合梁橋以及其他較為特殊的形式，圖 1-2 為幾類較為經(jīng)典的結(jié)構(gòu)形式[11]。

（e）組合桁架橋 （f）組合剛構(gòu)橋圖 1-2 組合結(jié)構(gòu)橋梁的典型形式Fig.1-2 Typical form of steel-concrete composite bridge1.3 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁的受力特點橋梁結(jié)構(gòu)的建造材料主要包括鋼材和混凝土。對于鋼材，其抗拉性能較好，而對于土，則抗壓性能較好，故若單一的使用其中一種材料進行橋梁的建造，，則會造成結(jié)構(gòu)能往往受到材料性能的不足而有所欠缺。圖 1-3 混凝土梁、鋼梁和組合梁受力及其破壞模式示意圖ig.1-3 The mechanical character and failure model of concrete, girder and steel-concrete composite bea對于常見的鋼筋混凝土梁、鋼梁以及鋼-混凝土組合梁，其基本受力特點如圖 1-
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441

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本文編號：2656496