组合梁负弯矩抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力的研究

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钢-混凝土组合梁是一种新型组合结构,该组合结构由剪力连接件将混凝土和钢梁两种材料连接为一体,充分发挥这两种材料抗压抗拉性能,与传统梁相比,具有承载力更高、抗震性能更好等优势。叠合板组合梁作为钢-混凝土组合梁形式的一种,具有施工周期短等优势。叠合板组合梁施工过程中,预制底板需要出筋以增强叠合性能。然而,预制板出筋增加运输、安装难度,加大了施工成本。本文提出了一种预埋在叠合板组合梁中预制底板的角钢连接件,旨在通过预埋该角钢连接件起到代替传统预制板出筋的作用。基于此,进行了两组叠合板组合梁负弯矩作用下的抗弯试验,其变量为是否带预埋角钢连接件,对两组试件在负弯矩作用的受力性能进行对比分析。同时,由于连接件的预埋位置使其能展现较好的横向抗剪性能。在此基础上,进行了横向推出试验的模拟,对该连接件提供的横向抗剪承载力进行研究。此外,基于角钢连接件承载力计算公式较少、且相差较大这一情况,结合模拟结果提出了角钢连接件抗剪承载力计算公式。本文的主要工作及结论如下:(1)在负弯矩抗弯试验中,由于角钢连接件的原因,带角钢的叠合板组合梁的剪力连接度比传统叠合板组合梁的剪力连接度要高。这使得试件的刚度增加,滑移减少,但极限抗弯承载力变化不大。(2)在抗弯试验中,两种叠合板组合梁的叠合面始终没有发生错动。这表明,同传统叠合板组合梁一样,带有角钢连接件叠合板组合梁仍可获得良好的整体性能。同时,带角钢的预制板在制作的时候无需出筋,更便于叠合板组合梁的运输和安装浇筑。(3)运用ABAQUS软件建立的有限元模型,能够较为准确地模拟组合梁负弯矩条件下的抗弯性能以及推出试验的抗剪性能。带角钢连接件的组合梁相较于传统出筋叠合板组合梁具有同样良好的抗弯性。同时,该组合梁在整个试验过程中混凝土板的叠合面没有发生错动,说明该组合梁拥有和传统组合梁一样的整体性能。通过焊接角钢连接件达到代替出筋的效果,从而方便施工,便于其推广。(4)根据模拟结果,本文提出的预埋式角钢连接件可以提供142.2k N的横向抗剪承载力。主梁距离较远、横向连接较弱时,通过增加预制板的角钢连接件,可以达到提高叠合板组合梁横向抗剪能力的效果。(5)模拟结果表明,角钢连接件的抗剪承载力与连接件的屈服强度和翼缘厚度有关。基于此,本文在前人研究的基础上提出了角钢抗剪承载力的计算公式。与国内的经验公式、国外规范的计算结果相比,该公式的计算结果与模拟值更接近。同时,该公式的标准差、变异系数最小最接近,分别为0.047和0.046。这表明该计算公式的可行性。试验结果表明,对于两组叠合板组合梁,抗弯承载力和抵抗滑移的能力相差很小,带角钢的试验梁刚度略大。同时,带角钢的预制底板可以替代传统预制板出筋,降低了建造成本。此外,提出了新的角钢连接件抗剪承载力计算公式,该公式考虑了连接件屈服强度和其翼缘厚度,这是目前各国规范未统一的。与国内外规范及经验公式相比,此公式的计算结果更为准确,具有一定的可行性。图[42]表[8]参[66]
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