高强螺栓连接的钢-混凝土组合梁界面摩擦及力学行为研究

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由于高强螺栓剪力连接件可更好的实现结构的装配化,使结构易于安装和拆卸,并有利于材料的回收再利用,实现结构的“可持续发展”。因此,研究高强螺栓在组合梁中的受力性能对深入研究装配式钢-混凝土组合梁的力学性能具有重要意义。本文将对装配式组合梁中钢-混凝土连接界面在高强螺栓连接下的抗滑移性能和抗损伤性能进行相应的试验研究,并在其基础上通过有限元模拟分析相应的构造措施和螺栓作为剪力连接件在推出试验模型中的力学性能。具体工作和结论如下所示:(1)进行了7组抗滑移试验,考虑了混凝土强度、钢材强度、钢表面处理以及混凝土中添加聚丙烯纤维(PP纤维)等因素的影响,分析了钢-混凝土连接界面在高强螺栓摩擦型连接下的抗滑移性能。在试验的基础上,观察了试件的破坏模式和混凝土的裂缝情况,进而得到了钢-混凝土界面的摩擦系数。分析结果表明,喷砂钢与混凝土之间的摩擦性能最好,且在发生第二次滑移后,其界面间的抗滑移性能没有降低。(2)采用ABAQUS有限元分析软件对影响摩擦型高强螺栓预拉力较大的几个因素进行了参数化分析。结果表明,垫片尺寸、混凝土强度和厚度、螺栓强度和直径均对螺栓预拉力有较大影响;混凝土强度、混凝土厚度、垫片尺寸存在着相应的匹配关系,并且随着其中两个参数的增大,另一参数可相应减小。且当8.8级M16高强螺栓预紧力加载到80k N,混凝土局部最大损伤在0.614以下时,试件可以进行模拟加载分析。(3)采用ABAQUS有限元软件建立了高强螺栓剪力连接件推出试件有限元分析模型,分析了螺栓剪力连接件的抗滑移承载力、初始刚度和抗剪承载力的变化规律。结果表明:混凝土强度、螺栓直径对试件的抗滑移强度、初始刚度和抗剪强度的影响较大,均随参数的增大而增加,其中混凝土强度主要影响抗剪承载力,螺栓直径主要影响初始刚度;混凝土厚度对试件的抗滑移强度、初始刚度和抗剪强度几乎无影响,螺栓的预拉力主要影响试件的抗滑移强度;GB 50017-2017与模拟的结果最为拟合。
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