强腐作用下钢板梁剪力键力学性能研究

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钢板组合梁桥以良好的受力形式、快速的装配化施工广泛应用于桥梁工程中。随公路运输的多样性,装载运输危化品槽车日益增加,交通事故也频现,当载有腐蚀性液体运输车辆倾覆导致腐蚀性液体渗漏,其通过桥面板中裂缝或者钢-混凝土结合面腐蚀栓钉连接件,致使栓钉连接件遭到强烈腐蚀。腐蚀物质将与栓钉连接件产生化学反应,将使栓钉连接件直径减小导致其横截面积减小,从而影响其抗剪性能,最终导致钢板组合梁桥承载力和延性下降,影响钢板组合梁桥的安全性并出现不同程度的耐久性损伤问题。本文围绕强腐作用下钢板梁栓钉连接件的力学性能研究,以掌握强腐作用下钢板梁栓钉连接件力学退化性能演化规律为目的,从强腐作用下栓钉力学性能和抗剪性能等方面进行系统的研究。主要研究内容为以下4个方面:(1)强腐作用下栓钉连接件拉伸试验研究。通过10组强腐作用下栓钉连接件拉伸试验,研究了强腐作用下栓钉连接件力学性能退化规律,建立腐蚀后栓钉连接件名义屈服强度、名义极限强度、弹性模量、伸长率和屈强比与腐蚀时间的定量关系模型。建立栓钉连接件腐蚀率与腐蚀时间之间的定量关系模型。并建立强腐作用下栓钉连接件的本构关系模型。(2)强腐作用下栓钉连接件抗剪性能试验研究。依据不同腐蚀时间设计了6组强腐作用下栓钉连接件推出试件,并开展了试验研究,研究了强腐作用下不同腐蚀时间段试件的抗剪性能退化规律。(3)强腐作用下栓钉连接件抗剪性能受力机理及影响参数化的有限元数值分析。基于强腐作用下栓钉连接件的推出试验进行了ABAQUS有限元分析,并通过模型进一步对参数进行分析。(4)强腐作用下栓钉连接件抗剪承载力和荷载-滑移曲线公式分析。通过对国内外104个推出试验数据分析,统计6种栓钉连接件抗剪承载力计算公式的准确性和离散型,并对中国规范所提供的公式进行可靠度分析,并拟合出抗剪承载力腐蚀系数因子,提出强腐作用下抗剪承载力的计算公式;根据推出试验结果建立了栓钉连接件荷载-滑移曲线公式,并拟合出荷载-滑移曲线腐蚀系数因子,提出强腐作用下荷载-滑移曲线的计算公式。
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