【摘 要】
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木-混凝土组合梁是一种新型组合结构。此结构通过剪力连接件将上部混凝土板和下部木梁连接成整体,使得上部混凝土承压,下部木梁受拉,充分发挥了两种材料的优势性能。木材作为可再生资源具有强重比高、柔性好、耐冲击、耗能低和易加工与分解的特点。这种特点可以很好解决目前混凝土和钢材的高能耗、高污染的弊端,促进环境的可持续发展。近年来,国内外关于木-混凝土组合结构的研究,主要集中在推出试件和组合梁静力性能等方面。
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木-混凝土组合梁是一种新型组合结构。此结构通过剪力连接件将上部混凝土板和下部木梁连接成整体,使得上部混凝土承压,下部木梁受拉,充分发挥了两种材料的优势性能。木材作为可再生资源具有强重比高、柔性好、耐冲击、耗能低和易加工与分解的特点。这种特点可以很好解决目前混凝土和钢材的高能耗、高污染的弊端,促进环境的可持续发展。近年来,国内外关于木-混凝土组合结构的研究,主要集中在推出试件和组合梁静力性能等方面。木-混凝土组合结构疲劳寿命问题,仅停留在经验基础之上,缺乏理论及试验研究。在通过大量对组合结构的研究后发现,组合结构的静力性能、长期性能、疲劳性能主要取决于剪力连接件的相关性能。在国内使用最广泛的剪力连接件为栓钉式剪力连接件,而对此剪力连接件的疲劳研究在国内尚属空白。本文参照国外一座实际的木-混凝土组合梁桥,制作了 7个推出件,建立了相应的非线性有限元分析模型,进行了静力和疲劳试验。通过分析试验现象,比较试验与计算结果,得到了木-混凝土组合梁栓钉式剪力连接件的疲劳性能和破坏机理。主要成果如下:(1)在推出件的静力加载的初始阶段,载荷与垂直位移呈线性关系,在载荷进一步增加后,载荷与界面滑移呈非线性关系,极限破坏载荷为38.9kN。(2)循环加载过程中,螺栓及螺栓嵌入的木块部分产生局部破坏的现象,木块发生挤压变形,但在疲劳循环荷载加载200万次后推出件整体结构并未发生破坏。(3)随着疲劳载荷循环次数的增加,推出件的刚度显着降低,并且在承受疲劳载荷之后推出件F1的刚度降低了 17.74%,推出件F2的刚度降低了 22.9%。(4)通过有限元模型与试验结果的对比得出试验试件的极限承载力与模型相差2.57%。疲劳试验中所得疲劳荷载-滑移曲线图、荷载-应变曲线图与模型疲劳云图规律一致,得出栓钉疲劳计算公式为lg Nf=0.982-0.3523(Rl/Psh)。(5)参照其他文献中木-混凝土组合梁疲劳试验,发现在组合梁疲劳破坏中最先破坏的部分为支座端的剪力连接件,且剪力连接件的疲劳破坏形式与本文试验现象一致。
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