鋼—混組合結(jié)構(gòu)中PBL剪力鍵的靜力及疲勞性能研究.pdf

1、本文針對(duì)在鋼-混組合結(jié)構(gòu)中使用日益廣泛的PBL剪力鍵展開研究，系統(tǒng)地研究了PBL剪力鍵的靜力性能，并對(duì)其疲勞性能進(jìn)行初步探索。
　　論文總結(jié)了部分國內(nèi)外典型的PBL剪力鍵推出試驗(yàn)，對(duì)比了試驗(yàn)結(jié)果之間的差異，根據(jù)試件構(gòu)造特點(diǎn)將已有推出試驗(yàn)構(gòu)造分為兩類，設(shè)計(jì)了不同構(gòu)造的推出試驗(yàn)來驗(yàn)證兩種構(gòu)造之間的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種構(gòu)造的荷載-滑移曲線、極限荷載、極限滑移量以及破壞過程、破壞形態(tài)都存在明顯差異。造成兩種構(gòu)造試驗(yàn)結(jié)果差異的根本原因是

2、剪力鍵埋置深度不同，剪力鍵周邊混凝土的應(yīng)力環(huán)境不同。對(duì)于鋼-混結(jié)合梁和鋼-混結(jié)合段中的PBL剪力鍵，在進(jìn)行試驗(yàn)研究時(shí)應(yīng)給予區(qū)分。
　　在推出試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)PBL剪力鍵力學(xué)性能的合理定義進(jìn)行研究，并給出了各種規(guī)格PBL剪力鍵的設(shè)計(jì)承載力、抗剪剛度、極限承載力和延性系數(shù)。分析了PBL剪力鍵力學(xué)性能的影響因素，綜合比較了PBL剪力鍵設(shè)計(jì)承載力計(jì)算公式的研究成果并根據(jù)推出試驗(yàn)結(jié)果，提出了綜合考慮各種影響因素的PBL剪力鍵設(shè)計(jì)承載力計(jì)

3、算公式。
　　提出了PBL剪力鍵的雙線性彈簧簡化計(jì)算模型，建立了PBL剪力鍵集群的荷載-滑移協(xié)調(diào)模型;將雙線性彈簧簡化計(jì)算模型應(yīng)用到PBL剪力鍵集群的荷載-滑移協(xié)調(diào)模型中，提出了PBL剪力鍵集群的簡化計(jì)算方法，驗(yàn)證了這種計(jì)算方法的可靠性，并分析了PBL剪力鍵集群的荷載分布規(guī)律及其影響因素。
　　對(duì)PBL剪力鍵的推出試驗(yàn)展開非線性數(shù)值模擬，將試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值分析結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。通過數(shù)值模擬方法再現(xiàn)了PBL剪力鍵

4、的破壞過程，結(jié)合推出試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，分析了兩類試驗(yàn)構(gòu)造中PBL剪力鍵在不同受力階段的傳力機(jī)理;對(duì)PBL剪力鍵的破壞機(jī)理進(jìn)行了研究，分析了各種破壞模式的起因，歸納了不同構(gòu)造參數(shù)可能引起的破壞模式及力學(xué)性能差異。
　　按照正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了PBL剪力鍵的數(shù)值仿真試驗(yàn)以研究構(gòu)造參數(shù)對(duì)力學(xué)性能的影響，對(duì)仿真試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析表明:PBL剪力鍵設(shè)計(jì)承載力的顯著影響因素是鋼板開孔直徑、貫穿鋼筋直徑、混凝土強(qiáng)度以及開孔鋼板厚度，抗剪剛度

5、的顯著影響因素是混凝土強(qiáng)度、鋼板開孔直徑、貫穿鋼筋直徑及開孔鋼板厚度。根據(jù)PBL剪力鍵力學(xué)性能影響因素的次序、交互作用以及因素指標(biāo)變化關(guān)系，確定了合理的構(gòu)造參數(shù)。結(jié)合鋼-混組合結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，給出了鋼-混結(jié)合段與結(jié)合梁中PBL剪力鍵的合理參數(shù)取值范圍。
　　通過18個(gè)試件的疲勞試驗(yàn)，對(duì)PBL剪力鍵的疲勞性能進(jìn)行了研究。疲勞試驗(yàn)得到了不同疲勞荷載對(duì)應(yīng)的疲勞壽命，以及鋼和混凝土之間的殘余滑移量與疲勞荷載之間的關(guān)系。將靜力破壞過程與疲勞

6、破壞過程進(jìn)行對(duì)比，研究了PBL剪力鍵的疲勞破壞機(jī)理。利用極差分析與方差分析方法，分析了PBL剪力鍵構(gòu)造參數(shù)對(duì)其疲勞性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)在混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同的情況下，鋼板開孔直徑及厚度是PBL剪力鍵疲勞性能的主要影響參數(shù)，并且開孔直徑的影響更大。建立了PBL剪力鍵的疲勞荷載與疲勞壽命之間的關(guān)系表達(dá)式，為評(píng)估PBL剪力鍵的疲勞壽命提供了便利。
　　選取殘余滑移量作為損傷變量，按照殘余滑移量與荷載循環(huán)之間的關(guān)系建立了PBL剪力鍵的二階段