装配式木结构钢夹板螺栓连接抗剪性能（双语出版）

为深刻认识装配式木结构钢夹板螺栓连接的抗剪性能,准确计算其抗剪承载力,针对装配式木结构中胶合木-钢夹板螺栓连接件的构造特点,考虑胶合木厚度与螺栓直径之比（厚径比）、螺栓间距及螺栓并列、错列布置3个因素的影响,设计了3类17组共51个推出试件,并进行了纵向荷载作用下胶合木-钢夹板螺栓连接件的抗剪性能试验。采用推出试验与有限元数值模拟相结合的方法,探讨了胶合木-钢夹板螺栓连接件的剪切破坏机理和螺栓垫片对其抗剪性能的影响。结果表明：胶合木-钢夹板单螺栓连接中,随厚径比的增大,螺栓连接的破坏模式逐渐由\"单铰\"向\"双铰\"转化,最佳厚径比为7.5;在多螺栓连接中,螺栓从上至下的弯曲程度呈递减规律,且部分胶合木出现销槽承压破坏;随着螺栓布置间距的增大,连接件的抗剪承载力呈增大趋势,而初始刚度呈减小趋势;随着螺栓布置列数的增加,连接件的胶合木由沿中间单列螺栓劈裂破坏向两边列螺栓劈裂破坏转变,2列布置构件的延性最佳;在螺栓数目相同时,螺栓错列布置的抗剪承载力比并列布置的高,但并列布置的延性性能优于错列布置;钢夹板螺栓连接件抗剪承载力的有限元计算结果与试验结果吻合良好,而各国规范公式计算结果则偏于保守;螺栓垫片对连接件抗剪性能的影响较小。     

基于销槽承压弹塑性模型的胶合木-钢夹板螺栓连接抗剪性能研究

为了提高胶合木-钢夹板螺栓连接构件抗剪承载力的计算精度,在考虑构件厚径比的影响下,对单螺栓连接的胶合木-钢夹板连接构件进行了抗剪性能试验。采用推出试验的方法,设计了5大组,3小组共45个推出试件,探究其从加载到破坏整个过程中的剪切破坏情况。基于销槽承压理想弹塑性模型、螺栓连接的承载力理论与Johansen的屈服理论,提出了3种螺栓连接在抗剪承载力下出现的剪切破坏模式,并推导出胶合木-钢夹板螺栓连接构件的抗剪承载力计算公式。试验结果表明:胶合木-钢夹板单螺栓连接中,随着厚径比的增大,螺栓连接破坏模式会逐渐由单铰破坏模式变成双铰破坏模式。通过推导式计算的胶合木-钢夹板螺栓连接件抗剪承载力理论值和试验值差值最大差值仅为8. 72%,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢夹板-螺栓连接胶合木梁抗弯性能试验

为了研究钢夹板-螺栓连接胶合梁的抗弯性能,以东北落叶松为基材,制作了13组试验梁.探讨了螺栓顺纹间距、螺栓并列、错列布置方式及拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木等因素对梁破坏形态、承载力和变形能力的影响.结果表明:并列螺栓顺纹间距为100 mm时,极限承载能力较纯胶合木梁提高4％,并列螺栓顺纹间距为60、80 mm时,...     

新型钢混螺栓连接件抗剪性能试验

在钢混组合梁桥中,为实现混凝土板与钢主梁的装配式连接,提出一种主要由长螺栓、短螺栓及螺栓连接套筒组成的新型钢混螺栓连接件,该螺栓连接件的最大优势为易于混凝土板的拆卸。设计并开展新型螺栓连接件推出试验（3组试件）,并分析各直径螺栓连接件的剪力-滑移曲线特征及相应推出试件的破坏形态;研究新型螺栓连接件的抗剪承载力、峰值滑移及抗剪刚度等力学性能,并与焊钉连接件相应的力学性能进行比较。研究结果表明：推出试验中新型螺栓连接件的破坏形态均为螺栓杆被直接剪断,螺栓连接套筒下侧混凝土仅出现微小裂纹,混凝土无压溃剥落现象;新型螺栓连接件的抗剪承载力约为螺栓杆抗拉强度的80%;钢混结合面的峰值滑移随螺栓直径的增大而增加,M27螺栓连接件的峰值滑移接近6 mm;螺栓连接件的抗剪刚度主要受螺栓杆和螺栓孔间隙的影响,随间隙的增大而减小;在钢混组合梁桥中应用该新型螺栓连接件时,为减少螺栓连接件的使用数量,推荐采用较大直径的螺栓连接件。     

可恢复组合梁中高强螺栓连接件抗剪性能试验

为探究高强螺栓连接组合梁的功能可恢复性,通过更换失效螺栓对栓接组合推出试件进行了多次损伤-修复,并对滑移前钢-混凝土界面摩擦性能和滑移后螺栓杆抗剪性能展开了详细研究。以滑移失效和承载力破坏失效为临界点,共对24个推出试件开展了力学性能恢复测试,考虑了重装配次数、螺栓预拉力、螺栓强度、螺栓直径和螺栓孔间隙等因素的影响。最后,通过拟合得到了与螺栓预拉力相关的钢-混凝土界面摩擦因数计算公式和螺栓抗剪承载力计算公式,并提出了单个螺栓的荷载-滑移曲线实用公式,可为考虑滑移的组合梁设计提供基础。试验及分析结果表明：若混凝土板没有开裂,则更换螺栓再装配后,磨损的钢-混凝土界面摩擦性能有一定提高,螺栓抗剪承载力不会降低,可以达到原设计要求,证明螺栓连接的组合结构具有较好的可恢复性能;钢-混凝土界面摩擦因数不是定值,界面处理相同情况下,摩擦因数随螺栓预拉力的增加而非线性增大,其极值为0.53～0.56;增大螺栓直径和强度等级可以显著提高抗剪承载力和承压抗剪刚度,但混凝土板破损严重,不利于重复利用;螺栓直径小于20 mm时,螺栓与混凝土强度适配良好,可以充分发挥钢材强度;随螺栓预拉力的增加,混凝土局部压损...     

装配式组合梁桥开孔钢板连接件抗剪性能

为建立适用于装配式钢-混组合梁桥的间断式开孔钢板连接件的极限承载力和初始刚度的设计计算方法,共设计3组8个间断式开孔钢板连接件与1个传统开孔钢板连接件推出试件,分别研究端部承压面、开孔孔径、贯穿筋直径与混凝土强度对间断式开孔钢板连接件的极限承载力及初始刚度的影响;利用非线性有限元模型对间断式开孔钢板连接件的受力机理、破坏过程和承载能力进行仿真模拟,并通过与试验结果进行对比分析验证仿真结果的可靠性;以试验中的变量设置为基础,增加参数取值范围,建立并分析162个非线性实体有限元模型,通过对分析结果进行多变量回归分析,提出适用于间断式开孔钢板连接件的初始刚度及极限承载力的计算表达式。结果表明：间断式开孔钢板连接件的荷载-滑移曲线分为弹性段、塑性段及下降持力段3个阶段,前2个阶段荷载主要由孔中混凝土隼、贯穿筋及端部承压混凝土共同平衡,下降持力段荷载则主要由上侧贯穿筋承担;试件极限承载力及初始刚度约为同尺寸传统开孔钢板连接件的2倍,并随开孔孔径、贯穿筋直径与混凝土强度的增加而提高;所建立的初始刚度与极限承载力计算公式与试验值吻合较好,研究结果对间断式开孔钢板连接件在装配式钢-混组合梁桥中的应用具有参考价值。     

预制UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪性能研究

相比现浇混凝土桥面板,全预制混凝土桥面板有诸多优势,能够提高桥梁工程质量、加快桥梁施工速度和降低成本.预制超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)梁和预制UHPC桥面板通过槽口连接形成组合梁是一种新的结构形式,这种槽口式连接的界面抗剪性能会影响全梁整体承载力.通过16个...     

浅析螺栓连接装配式管理用房施工技术及应用

目前,在上海,桥梁的快速化施工技术即桥梁预制拼装技术已经得到了广泛的认可和应用,然而作为公路桥梁中影响项目通车节点的管理用房的建造却往往被忽视,仍采用传统的钢管支架现浇模式。针对这一问题,结合S7公路工程收费站2层近500 m2管理用房项目,对螺栓连接装配化施工技术进行了深入研究和应用。     

装配式组合梁剪力钉抗剪承载力研究

为给装配式组合梁剪力连接件的设计施工提供参考,针对装配式组合梁中剪力钉的布置特点,考虑荷载作用等级和剪力钉数量的影响,进行纵向荷载作用下剪力钉连接件的抗剪性能和极限承载力试验研究。采用推出试验的方法,设计了2类共24个剪力钉推出试件,考察试件从受载到破坏全过程的抗剪机制,再利用约束混凝土基本力学原理对试件剪力钉核心区的混凝土进行力学分析从而提出其承载力设计算法,并将计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明:相对于常规剪力钉试件,同规格装配式剪力钉试件抗剪承载力高20%以上,峰值滑移增加近1倍,混凝土板裂缝扩展不明显;弹性阶段2类试件荷载-滑移规律相差不大,弹-塑性阶段装配式剪力钉试件荷载-滑移曲线的峰值点向上向后移,破坏阶段装配式剪力钉试件的整体性保持较好;计入混凝土约束增强作用后的承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好,且安全富余度满足规范要求。研究显示,剪力钉周围混凝土受到的约束作用对其纵向抗剪承载力和延性的提高有重要贡献。     

装配式空心板铰缝界面抗剪性能试验与数值模拟

为了掌握空心板铰缝新旧混凝土界面抗剪性能,并为新旧混凝土界面抗剪数值模拟提供参考,提出了铰缝新旧混凝土界面黏结的数值模拟方法以及界面黏结参数的合理取值。首先,结合国内外新旧混凝土抗剪性能试验研究方法,根据空心板铰缝的结构与受力形式,选择推出试验对空心板铰缝新旧混凝土界面破坏机理与抗剪性能进行了研究,推出试验共3组试件,每组试件由左、中、右3块试件组成,按1∶2的比例进行缩尺设计。在总结新旧混凝土界面受力性能的数值模拟方法基础上,提出了数值模拟空心板铰缝推出试验所采用的单元、本构关系和结合面的黏结强度,并对黏结滑移刚度及最终滑移值与峰值应力对应的滑移值的比值进行了分析,最后用推出试验结果验证该数值模拟方法的正确性。研究表明,当铰缝推出试验达到极限强度时,试件将沿铰缝新旧混凝土界面发生脆性破坏,平均抗剪强度为1.1 MPa,以平均剪应力等于0.5 MPa为界限,平均剪应力-滑移曲线近似由直线的弹性阶段和曲线的弹塑性阶段组成;数值模拟过程中铰缝混凝土本构关系采用损伤塑性模型,钢筋本构关系采用理想弹塑性模型,新旧混凝土结合面采用面面接触技术模拟,其中黏结滑移刚度取5 MPa/mm,最终滑移值与峰值应力对应的滑移值之比为2,该方法可获得较好效果。     

不同抗剪连接程度的钢—砼连续组合梁性能分析

运用ANSYS12.0建立5个不同抗剪连接程度钢-砼连续组合梁有限元非线性分析模型,分析正、负弯矩区不同抗剪连接程度对组合梁极限承载力、挠度、界面滑移及开裂荷载的影响。结果表明,抗剪连接程度对钢-混组合梁的滑移及变形均有一定程度的影响,其中负弯矩区抗剪连接程度对钢-砼组合梁承载性能的影响较大。     

沥青混合料抗剪性能研究

利用直接剪切试验结合无侧限抗压试验和劈裂试验,对几种不同粒径沥青混合料的抗剪性能进行了研究,并且对比分析了它们的抗剪强度、抗剪参数与高温车辙动稳定度、马歇尔稳定度、空隙率等之间的关系。结果表明,利用直接剪切试验结合无侧限抗压试验和劈裂试验能够很好地评价沥青混合料的抗剪强度并获得沥青混合料的C和φ值,而沥青混合料的抗剪性能可以很好地反映其抗车辙性能。     

螺栓连接预制拼装CFST桥墩抗震性能试验

为发展适用于强震区的绿色、高效预制装配桥梁结构,提出2种基于螺栓连接的节段预制拼装钢管混凝土(CFST)桥墩。开展有轴向预应力和无预应力的预制节段拼装CFST桥墩侧向往复拟静力加载试验研究,简要描述了预制节段拼装桥墩在水平往复荷载作用下的结构变形和损伤过程,分析其恢复力-位移滞回性能、卸载刚度、预应力损失、节段间接缝张口等非线性力学行为。研究结果表明:基于螺栓连接的预制节段拼装CFST桥墩具有良好的水平承载能力和耗能能力,滞回曲线饱满,延性性能较好;桥墩轴向预应力可提高桥墩的自复位能力,合理设计连接钢管尺寸能够实现节段间接缝开口均匀分布,相对于传统拼装桥墩只有底部开口情况,该设计更能充分利用各节段强度;随水平加载位移增加,轴向预应力筋张拉力基本呈线性增加,在最大水平加载偏移率为7.7%时,桥墩仍具有良好的水平承载能力,水平力撤销后预应力筋张拉力损失约为加载前的20%。研究结果可为开展基于预制拼装钢管混凝土桥墩的结构设计和工程实践提供参考,对推动中国快速桥梁建造技术具有积极意义。     

钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓作为钢-预制UHPC组合梁剪力键的抗剪性能,共设计 15 个推出试件,探究螺栓间距和螺栓数量对试件的破坏模式、荷载-滑移曲线、极限承载力、延性和初始抗剪刚度的影响.试验结果表明,推出试件的主要破坏模式为螺栓剪力键剪断,同时在螺栓剪切面下端有局部UHPC受压剥落,UHPC预制板只在剪力槽四周出现细微裂缝.减小螺栓间距会导致试件的抗剪性能降低;而增加螺栓数量可以有效地提高试件的抗剪性能,但也会导致单栓初始抗剪刚度下降.分析国内外现行钢-混凝土组合梁中剪力键的抗剪承载力计算公式,并以此提出一条更适用于钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪承载力计算公式.对比提出公式的计算值与试验值,两者的平均比值、标准差和变异系数分别为1.02、0.02 和0.02.     

基于监测数据的装配式梁桥横向连接性能评估

针对装配式板梁桥铰接缝常见病害的评估问题,通过多梁系统的力学模型研究了桥梁模态与铰接缝刚度的理论关系,提出了基于特征方程解的铰接缝刚度识别方法,旨在通过监测数据实现装配式板梁桥的状态评估。首先,使用多梁系统作为装配式板梁桥的简化力学模型,推导了一般多梁系统的特征方程,得到了桥梁模态与铰接缝刚度的关系;其次,通过数值仿真探究了铰接缝损伤对桥梁模态的影响,并模拟不同损伤场景,验证了所提方法的准确性;最后,开展典型实桥的测试分析,基于一年以上的实测数据对该桥铰接缝的损伤情况进行评估。结果表明：提出的方法仅需桥梁的模态和频率即可准确定位铰接缝的损伤位置并量化损伤程度;实桥测试评估结果与目视检查结果相符合,并成功识别了铰接缝出现的新损伤,验证了提出方法的准确性和可靠性。     

浅析预制装配式桥墩抗扭性能

为研究装配式桥墩的抗扭性能,从装配式桥墩的接缝面受力特性入手,结合国内已经出版的相关规范,初步得到了装配式桥墩接缝面的抗扭计算方法。对某立交桥装配式桥墩进行了抗扭性能计算,并对此桥墩的整体抗扭性能进行了定量分析。     

沥青混合料抗剪性能试验仪开发

为了有利于设计与施工部门进行混合料抗剪性能评价,开发了简易型抗剪仪,并成型不同混合料,分别采用抗剪仪与M TS进行混合料的抗剪试验。通过试验对比发现,在不同混合料和不同试验方案组合下,两种试验方法的抗剪强度结果具有较好的相关性。本文也指出,M TS试验结果均比抗剪仪结果要大,而且在混合料抗剪强度较大时,M TS试验结果比抗剪仪大的较多。本文从设备加载频率与温度控制方面进行了原因分析。最后,认为该抗剪仪可以用于设计与施工监控阶段混合料抗剪强度的快速评价。     

UHPC-NC界面抗剪性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)在工程结构加固领域应用前景广阔,新浇UHPC加固层与既有混凝土可靠的界面黏结性能,是确保加固结构服役性能的关键.为研究不同界面处理方式对UHPC与普通混凝土(NC)间黏结性能的影响,设计制作了6个Z形UHPC-NC界面抗剪试件,探究光滑、凿毛、凿毛+植筋3种不同UHPC-NC结合面黏结性能,并通过建立混凝土结合面非线性有限元模型,探讨剪切荷载作用下不同UHPC-NC结合面黏结应力的分布规律.结果表明:UHPC-NC界面黏结性能随结合面粗糙度增大不断提高,界面抗剪钢筋有利于延缓混凝土结合面脱黏和裂缝发展;相比光滑UHPC-NC结合面,平均凿毛深度为4 mm且植入4根直径8 mm抗剪钢筋的混凝土结合面,其抗剪强度、刚度及弹性刚度依次增大了156.1%、10.9%和101.0%,且随着界面裂缝不断发展,凿毛+植筋处理的UHPC-NC界面剪应力分布渐趋均匀,结合面残余黏结作用主要由界面抗剪钢筋提供.     

NRC-UHPC界面抗剪性能试验研究

为了探讨植筋螺杆直径以及超高性能混凝土(UHPC)浇筑方法对普通钢筋混凝土(NRC)与UHPC间抗剪受力性能的影响,该文设计了两组共6个推出试件,并进行抗剪性能试验.试验结果表明:NRC-UHPC界面混凝土黏结力失效后,植筋螺杆仍可继续发挥抗剪作用,从而使荷载达到峰值后的试件破坏过程呈现出延性特征;对于使用直径为12 mm和16 mm螺杆的试件,随着螺杆直径的增大,试件的抗剪承载力和界面破坏时的延性均得到提升.在采用后浇UHPC层的试件(ZJ组)中,当螺杆直径为16 mm时,其破坏形态介于剪断与拔出之间.而使用高强砂浆作为填充材料的试件(GJ组)的界面,在荷载-滑移曲线上表现出的延性低于后浇UHPC试件(ZJ组).此外,基于试验结果,对比了ACI、AASHTO和FIB规范给出的抗剪公式发现,同时考虑了剪-摩擦和销栓效应的FIB公式能较为准确地描述试件的界面抗剪承载力.因此,建议采用FBI规范来计算使用UHPC加固的植筋NRC结构的抗剪承载力.