鋼-UHPC組合結構是通過剪力連接件將鋼構件和超高性能混凝土(UHPC)構件結合在一起協(xié)同受力的新型結構,相對于傳統(tǒng)的組合結構,UHPC的應用可以提高構件整體的延性、剛度,延緩裂縫的擴展,對結構壽命的提升具有積極的作用。而在鋼-混組合結構中,保證界面之間的連接性能至關重要,開孔鋼板連接件(PBL剪力鍵)由于具有較高的的承載力和良好的疲勞性能,因而在橋梁中的關鍵部位都得到了廣泛應用。本文首先介紹了組合結構、UHPC和PBL剪力鍵的發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀,隨后設計制作了12個HSSFC和12個UHPC推出試件,探索PBL剪力鍵的破壞形態(tài)、破壞機理、荷載-滑移曲線特征等,主要工作包括以下幾點內容:(1)通過推出試驗研究了混凝土強度、貫穿鋼筋直徑、孔洞個數對PBL剪力鍵靜力性能的影響,研究表明混凝土強度對靜力性能的提升具有顯著影響,而貫穿鋼筋直徑的影響趨勢會隨混凝土強度等級的變化而變化。(2)對推出試驗中PBL剪力鍵荷載-滑移曲線特征進行了詳細分析,闡明了剪力鍵荷載-滑移曲線中各階段的受力特征,同時基于EC4規(guī)范計算推導出各組試件的抗剪剛度、延性指標和極限承載力計算公式,通過與試驗結果對比表明吻合較好。(3)從荷載-滑移曲線各階段的受力特征出發(fā),結合極限承載力的影響因素,利用MATLAB擬合出HSSFC試件的量綱化全曲線計算公式;根據彈性地基梁理論,再結合Euler-Bernoulli理論和Timoshenko梁理論從UHPC試件的抗剪剛度出發(fā),給出此類試件的全曲線計算公式,通過與試驗結果對比表明這兩種公式計算精度較高。(4)收集了近年來國內外各學者關于PBL推出試驗的試驗數據,通過與本文的試驗數據進行橫向和縱向對比分析了混凝土強度、開孔孔洞直徑、貫穿鋼筋直徑、開孔鋼板厚度、配筋率對PBL剪力鍵靜力性能的影響程度。(5)介紹了有限元的非線性理論和有限元建模的概況,利用ABAQUS對模型進行計算分析,通過應力云圖和荷載-滑移的對比分析可知有限元計算結果較為理想,與實際情況相符。
【學位單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

.2 國內外研究現(xiàn)狀.2.1 鋼-混組合橋梁結構研究現(xiàn)狀鋼-混凝土組合橋梁是指同一截面不同材料的狹義組合，通過合理的力學分配原理，鋼材與混凝土各自材料性能優(yōu)勢最大化的一種新型橋梁結構。目前鋼-混凝土組合橋梁要包括鋼梁-混凝土板組合梁、鋼腹板-混凝土組合梁、鋼管混凝土組合梁等[1]。鋼-混凝組合橋梁具有自重輕、地震作用小、結構延性高、造價低等優(yōu)點，同時相對于純鋼橋梁，還可以提高剛度，減少結構在活載作用下的變形[2]，因此在現(xiàn)階段的橋梁建設，尤其是跨度橋梁中得到廣泛應用。其中鋼梁-混凝土板組合梁發(fā)展時間最早，現(xiàn)階段應用也最廣泛。鋼腹板組合橋梁目前主要為波紋鋼腹板組合橋梁，其采用波形鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)加勁肋的鋼腹板，以至于提高鋼板的屈曲和剪切強度，并可以顯著減小腹板厚度，同時不需要額布置加勁肋[3]。聶建國[3][4]、劉保東[5]、JohnPapangelis[6]、MoussaLeblouba[7]等學者就波鋼腹板的剪切強度、疲勞性能、撓度變形等進行了一系列研究，并取得了可觀的成果。珠澳大橋珠海連接線上的前山河特大橋、山東鄄城黃河公路特大橋、泰州大橋和南京滁大橋引橋等都采用波形鋼腹板作為橋梁的上部結構。

.2 國內外研究現(xiàn)狀.2.1 鋼-混組合橋梁結構研究現(xiàn)狀鋼-混凝土組合橋梁是指同一截面不同材料的狹義組合，通過合理的力學分配原理，鋼材與混凝土各自材料性能優(yōu)勢最大化的一種新型橋梁結構。目前鋼-混凝土組合橋梁要包括鋼梁-混凝土板組合梁、鋼腹板-混凝土組合梁、鋼管混凝土組合梁等[1]。鋼-混凝組合橋梁具有自重輕、地震作用小、結構延性高、造價低等優(yōu)點，同時相對于純鋼橋梁，還可以提高剛度，減少結構在活載作用下的變形[2]，因此在現(xiàn)階段的橋梁建設，尤其是跨度橋梁中得到廣泛應用。其中鋼梁-混凝土板組合梁發(fā)展時間最早，現(xiàn)階段應用也最廣泛。鋼腹板組合橋梁目前主要為波紋鋼腹板組合橋梁，其采用波形鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)加勁肋的鋼腹板，以至于提高鋼板的屈曲和剪切強度，并可以顯著減小腹板厚度，同時不需要額布置加勁肋[3]。聶建國[3][4]、劉保東[5]、JohnPapangelis[6]、MoussaLeblouba[7]等學者就波鋼腹板的剪切強度、疲勞性能、撓度變形等進行了一系列研究，并取得了可觀的成果。珠澳大橋珠海連接線上的前山河特大橋、山東鄄城黃河公路特大橋、泰州大橋和南京滁大橋引橋等都采用波形鋼腹板作為橋梁的上部結構。

即鋼管代替混凝土箱梁的底板和腹板，由于桁得到充分利用，并極大的減輕結構自重[9]，在求，如德國的內森巴赫橋[10]、南京繞城高速江缺陷也較為突出，主要體現(xiàn)在節(jié)點處的剛度與因而在某些方面限制了其發(fā)展。劉永健[9]、陳進行了系統(tǒng)研究，指出了節(jié)點處的受力機理、
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本文編號：2853576