PBL键机理与试验研究

论文摘要

近二十年来,随着钢-混凝土组合结构在我国的快速发展,新型的PBL剪力键越来越受到关注。组合结构性能的优劣,很大程度上取决于钢与混凝土界面处剪应力能否有效传递,对剪力连接件也提出了更高的要求,相反,新型的PBL剪力键的研究与传统的连接件相比较少,对于应用在在锚固区中的PBL键的研究更是几乎没有。本文依托建设中的青岛海湾大桥红岛航道桥的索塔锚固区,对PBL新型剪力键进行了试验和理论研究。论文主要研究内容如下：选取实际工程索塔锚固区实际模型PBL键发挥作用的主要部分,设计制作了3个缩尺试验模型以进行对比分析,采用拉荷载而非传统的压荷载,更加符合实际情况。通过不同的工况,得到了大量关于PBL剪力键应力、钢板位移及应力、钢板加劲板应力、混凝土应力的数据,进一步研究了应力和变形的分布规律。采用通用有限元软件ANSYS对拉出试件进行有限元模拟,得到各工况下的计算结果。通过与模型试验的实测值进行对比分析发现,数据规律基本一致,表明模型在整个加载过程中,工作状态良好,没有明显的破坏现象,承载力具有较大的安全储备。同时也为有限元分析与模型试验相结合的研究方式提供参考价值。选取一些参数,对试件进行量化分析,并通过曲线拟合研究荷载与相对滑移量的关系,从而更好的了解PBL键受力性能的主要影响因素及PBL剪力键的作用机理,为以后相关的研究提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 钢-混凝土组合结构概述
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 钢-混凝土组合结构桥梁
• 1.3 PBL剪力键的研究概况及应用
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 PBL剪力键在桥梁工程中的应用
• 1.3.4 目前存在的问题
• 1.4 本文的工作内容
• 1.4.1 试验依托工程背景
• 1.4.2 本文研究目的
• 1.4.3 本文工作内容
• 第二章 缩尺模型试验
• 2.1 概述
• 2.2 模型的设计与制作
• 2.2.1 试验模型材料
• 2.2.2 模型制作工艺
• 2.2.3 其他注意事项
• 2.3 测点布置
• 2.3.1 位移测点布置
• 2.3.2 应变测点布置
• 2.4 模型加载方案与测试方法
• 2.4.1 预加载工况
• 2.4.2 单侧加载工况
• 2.4.3 测试内容及方法
• 2.5 试验步骤
• 2.6 试验结果分析
• 2.6.1 钢板位移
• 2.6.2 钢板应力
• 2.6.3 PBL剪力键应力
• 2.6.4 混凝土的应力
• 2.6.5 小结
• 第三章 有限元模型分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限元基本理论
• 3.2.1 破坏准则
• 3.2.2 混凝土等效单轴σ-ε关系
• 3.2.3 钢筋与混凝土之间的粘结-滑移模型
• 3.3 模型的建立
• 3.4 有限元结果分析
• 3.4.1 钢板的变形
• 3.4.2 钢板的应力
• 3.4.3 PBL剪力键结果
• 3.4.4 混凝土应力
• 3.5 试验结果与有限元结果的对比
• 3.5.1 钢板的变形对比
• 3.5.2 钢板的应力对比
• 3.5.3 PBL剪力键应力对比
• 3.6 小结
• 第四章 PBL剪力键参数分析
• 4.1 PBL剪力键性能的影响因素
• 4.2 荷载-滑移量的曲线拟合
• 4.3 PBL键作用机理分析
• 4.4 现有极限承载力计算公式对比
• 4.5 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢