焊接栓釘型鋼混凝土梁受扭性能試驗(yàn)研究及理論分析.pdf

1、本文屬于在國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“壓彎剪扭復(fù)合受力型鋼混凝土組合構(gòu)件的性能及設(shè)計(jì)方法研究”的關(guān)鍵內(nèi)容，以純扭作用下焊接栓釘?shù)男弯摶炷翗?gòu)件為研究對(duì)象，以栓釘設(shè)置位置、栓釘長(zhǎng)度、栓釘直徑和栓釘間距為主要變化參數(shù)，自行設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)純扭作用的加載裝置（已申請(qǐng)專(zhuān)利），完成了9個(gè)純扭試件（其中8根型鋼混凝土梁和1根鋼筋混凝土對(duì)照梁）的試驗(yàn)，揭示了不同變化參數(shù)下受純扭焊接栓釘型鋼混凝土構(gòu)件的受力破壞過(guò)程和形態(tài)，分析了各變化參數(shù)對(duì)焊接栓釘型鋼混凝土受

2、扭構(gòu)件的影響規(guī)律，并進(jìn)行理論分析提出了扭矩作用下焊接栓釘型鋼混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式，最后給出了能有效提高其抗扭性能的合理構(gòu)造措施。研究結(jié)果表明:
　　 (1)焊接栓釘型鋼混凝土梁的受扭破壞過(guò)程歷經(jīng)四個(gè)階段:彈性階段，開(kāi)裂階段，彈塑性階段（其中包括近似彈性階段、突變階段、強(qiáng)化階段）和破壞階段。試件開(kāi)裂前扭矩主要由保護(hù)層以外的外圍混凝土承擔(dān)，開(kāi)裂后保護(hù)層混凝土逐漸退出工作，此時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍嚰?nèi)部的型鋼骨架和鋼筋籠協(xié)同混凝土共同作用抵

3、抗扭矩，并且焊接栓釘能有效增強(qiáng)型鋼骨架與混凝土的協(xié)同作用，使試件的整體抗扭承載力得到提高;
　　 (2)純扭作用下，普通型鋼混凝土試件的破壞特征表現(xiàn)為試件表面以螺旋式裂縫的形態(tài)開(kāi)展、延伸及貫通。而焊接栓釘?shù)男弯摶炷猎嚰茐奶卣鲃t表現(xiàn)為除了試件表面的螺旋形裂縫外，試件表面的螺旋形主裂縫之間還出現(xiàn)大量橫向的水平粘結(jié)裂縫，并隨著扭率的增加而逐漸開(kāi)展。焊接栓釘后試件的裂縫分布更加均勻細(xì)密;
　　 (3)型鋼混凝土構(gòu)件在焊接栓釘

4、后，受扭性能較普通型鋼混凝土構(gòu)件得到顯著提高（平均提高了24.1％），且栓釘焊接在不同位置，提高的長(zhǎng)度不同。栓釘焊接在型鋼翼緣位置的試件極限扭矩僅提高了約9.0％，而栓釘焊接在型鋼腹板位置的試件極限扭矩提高約25.9％，若在型鋼翼緣和腹板位置均焊接栓釘?shù)脑嚰O限扭矩則提高約33.0％。栓釘焊接在翼緣腹板位置以及栓釘外伸到箍筋以外的構(gòu)造措施均能較好的提高扭矩作用下型鋼混凝土構(gòu)件的抗扭性能;
　　 (4)通過(guò)有限元軟件ABAQUS的