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PBL剪力连接件因其施工简便、抗剪承载力高、延展性能好以及抗疲劳性能优异等特点,在钢-砼组合结构中得到了广泛的应用。但由于现有文献中没有考虑推出试件与组合结构实际约束状态的区别,导致各位研究者依据推出试验提出的PBL连接件承载力计算公式的结果差异较大。为了明确约束钢筋和试件与试验台座之间接触摩擦力等附加约束的影响机制,本文开展了推出试验和数值分析,并提出了考虑附加约束影响的PBL连接件承载力计算方法,主要研究工作及成果如下:
(1)分析了常用推出试验PBL试件与实际组合桥梁PBL连接构造的差异,以有无约束钢筋和试件与试验台座之间接触摩擦状况为主要参数,设计制作了3组共计9个PBL推出试件,采用单调静力加载进行推出试验,研究表明:约束钢筋和试件与试验台座之间的摩擦力等附加约束对PBL连接件的破坏模式、钢筋应变和荷载滑移曲线等力学行为有明显的影响。两者相继对连接件极限承载力提高了19%和29%,试件底部摩擦力对连接件刚度与延展性提升更显著。
(2)针对推出试验建立了精细化有限元分析模型,模拟分析了不同约束钢筋直径、位置和接触摩擦系数对PBL剪力连接件力学行为的影响,研究表明:附加约束对贯穿钢筋和混凝土榫的抗剪、抗弯、抗拉压承载力均有不同程度提升,上下层连接件受到的影响略有不同;连接件极限承载力随约束钢筋至混凝土表面的高度、直径以及底部接触摩擦系数增大而增大;约束钢筋和接触摩擦对相邻区域混凝土的受力变形具有明显约束作用,抑制了混凝土榫横向剪胀变形,进而提升了PBL连接件承载力。
(3)建立并简化了PBL连接件承载力计算模型,分析了约束钢筋与试件底部摩擦力在连接件中的约束机理,通过弯矩作用与接触摩擦作用确定了两者的影响参数形式。基于已有研究成果,建立了包含横向约束钢筋的约束系数、接触摩擦系数、开孔尺寸、开孔钢板厚度、混凝土强度、贯穿钢筋尺寸和强度等参数影响的极限承载力计算公式,与主要文献计算公式相比准确性更优,对预测考虑附加约束影响的PBL连接件承载力具有较好的参考价值。
(1)分析了常用推出试验PBL试件与实际组合桥梁PBL连接构造的差异,以有无约束钢筋和试件与试验台座之间接触摩擦状况为主要参数,设计制作了3组共计9个PBL推出试件,采用单调静力加载进行推出试验,研究表明:约束钢筋和试件与试验台座之间的摩擦力等附加约束对PBL连接件的破坏模式、钢筋应变和荷载滑移曲线等力学行为有明显的影响。两者相继对连接件极限承载力提高了19%和29%,试件底部摩擦力对连接件刚度与延展性提升更显著。
(2)针对推出试验建立了精细化有限元分析模型,模拟分析了不同约束钢筋直径、位置和接触摩擦系数对PBL剪力连接件力学行为的影响,研究表明:附加约束对贯穿钢筋和混凝土榫的抗剪、抗弯、抗拉压承载力均有不同程度提升,上下层连接件受到的影响略有不同;连接件极限承载力随约束钢筋至混凝土表面的高度、直径以及底部接触摩擦系数增大而增大;约束钢筋和接触摩擦对相邻区域混凝土的受力变形具有明显约束作用,抑制了混凝土榫横向剪胀变形,进而提升了PBL连接件承载力。
(3)建立并简化了PBL连接件承载力计算模型,分析了约束钢筋与试件底部摩擦力在连接件中的约束机理,通过弯矩作用与接触摩擦作用确定了两者的影响参数形式。基于已有研究成果,建立了包含横向约束钢筋的约束系数、接触摩擦系数、开孔尺寸、开孔钢板厚度、混凝土强度、贯穿钢筋尺寸和强度等参数影响的极限承载力计算公式,与主要文献计算公式相比准确性更优,对预测考虑附加约束影响的PBL连接件承载力具有较好的参考价值。