【摘 要】
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高强度螺栓连接件具有连接紧密、可拆卸、耐疲劳等优点,既可用于组合梁桥中混凝土板与钢梁的装配式连接,又能实现在役桥梁的加固改造,是当前组合梁剪力连接件研究中的一个热点。然而,目前对于组合梁中的高强度螺栓连接件的研究较少,缺乏完整的理论体系与计算方法指导工程设计,在很大程度上限制它的应用与推广。本文受国家重点研发项目(2016YFC0701202)的资助,对高强度螺栓连接件的受力性能进行研究,主要研究
【基金项目】
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国家重点研发项目(2016YFC0701202):城市桥梁、停车设施钢结构体系及工程示范;
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高强度螺栓连接件具有连接紧密、可拆卸、耐疲劳等优点,既可用于组合梁桥中混凝土板与钢梁的装配式连接,又能实现在役桥梁的加固改造,是当前组合梁剪力连接件研究中的一个热点。然而,目前对于组合梁中的高强度螺栓连接件的研究较少,缺乏完整的理论体系与计算方法指导工程设计,在很大程度上限制它的应用与推广。本文受国家重点研发项目(2016YFC0701202)的资助,对高强度螺栓连接件的受力性能进行研究,主要研究内容及结论如下:(1)进行了12个高强度螺栓连接件推出试验,研究了预紧力、预留孔径对高强度螺栓连接件抗剪性能的影响。结果表明:高强度螺栓连接件的受力过程分为摩擦传力的弹性阶段、滑移阶段、螺栓直接传力的弹性阶段和弹塑性阶段4个阶段;预紧力对初始滑移荷载的影响显著,对极限承载力的影响较小;预留孔径对连接件的滑移阶段起主要控制作用,预留孔径越接近于螺杆直径,则连接件的滑移阶段越短,极限滑移越小。(2)采用有限元方法分析了混凝土强度、混凝土板预留孔径、钢混交界面摩擦系数、高强度螺栓直径、强度及预紧力等6个参数对高强度螺栓连接件极限承载力及极限滑移影响。结果表明:在推出试验过程中,高强度螺栓处于拉弯剪复合受力状态,其极限承载力主要由自身抗剪承载力、钢梁与混凝土板间的滑动摩擦力两部分构成,前者主要受连接件截面面积、极限抗拉强度的影响,后者则与预紧力、钢混交界面摩擦系数有关;预紧力的增长会使滑动摩擦力显著增大,但同时会导致连接件自身抗剪承载力相对于纯剪状态将有一定程度减小,因此,在进行连接件极限承载力计算时,需考虑拉力与剪力的相互影响;连接件极限滑移也由连接件自身变形及预留孔径尺寸两部分构成,前者随着连接件直径及极限抗拉强度的增加而增长,后者则与混凝土板预留孔径、钢梁预留孔径线性相关。基于已有试验数据及有限元分析结果,提出拉剪复合受力状态下高强度螺栓连接件极限承载力及极限滑移计算公式。(3)基于已有的高强度螺栓连接件抗剪疲劳试验数据,结合有限元数值模拟,研究了预紧力与预留孔径对高强度螺栓连接件疲劳性能的影响。研究结果表明:预紧力的增加会提高连接件的疲劳寿命,故而在实际工程中,可适当增加施加在螺杆上的预紧力,避免高强度螺栓连接件过早出现滑移和疲劳破坏;预留孔径的增加会导致连接件疲劳寿命减小,故而在实际工程中,应尽量减小预留孔径以保证连接件的疲劳寿命,但同时为了方便高强度螺栓连接件的安装,可先设置合理预留孔径,后采用压浆等方式进行填孔。
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