考虑栓钉影响的闭口型压型钢板组合楼板纵剪性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ayun2009
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压型钢板-混凝土组合板具有承载力高、施工速度快等优点,已经被广泛地应用于各种建筑结构中。虽然在常用设计参数范围内,大部分压型钢板-混凝土组合板的承载力由正截面受弯控制,但也存在由钢板与混凝土间的纵向剪切承载力控制的工况。对于同时采用组合梁的结构而言,组合板端部的栓钉可显著改善其纵剪性能,但目前国内外关于端部栓钉对组合板纵向剪切性能贡献的试验研究相对较少,相关设计方法尚缺乏足够的试验数据验证。本文首先通过推出试验研究了闭口型压型钢板-混凝土界面剪切滑移性能,在此基础上通过足尺试验与实体有限元分析,定量研究了端部栓钉对组合板纵剪性能的影响,主要研究内容如下:(1)压型钢板-混凝土组合板纵向剪切性能推出试验研究完成了3组6个510mm×510mm×120mm闭口型压型钢板-混凝土组合板推出试验,验证了U型拉板自平衡加载系统的可靠性,探究了“两板件竖向对称加载”与“单板件水平加载”两种加载方式的优缺点。基于试验结果,提出了一种较为合理的组合板推出试验加载方案,获得了闭口型压型钢板-混凝土界面剪切滑移本构关系。(2)考虑栓钉影响的压型钢板-混凝土组合板纵向剪切性能试验研究完成了2个3000mm跨闭口型压型钢板-混凝土组合板足尺试件的四分点两集中力加载静力性能试验。一个试件在端部设置栓钉,另一试件为不设端部锚固件的对比件。试验考察了两试件的破坏模式、荷载-位移关系、端部滑移及跨中、剪跨区等处应变,研究了端部栓钉对组合板纵剪性能的影响。结果表明设置端部栓钉后能够显著提高组合板纵剪性能,承载力至少提高39.7%,前期刚度提高28.5%。(3)组合板纵向剪切性能有限元模型建立及参数分析利用ABAQUS软件建立了闭口型与开口型压型钢板-混凝土组合板实体有限元模型。基于界面剪切-滑移关系,利用Radial-Thrust连接单元模拟压型钢板与混凝土试件的剪切滑移作用,端部栓钉采用实体单元模拟,与混凝土板间设置“接触”以考虑其对纵剪性能的贡献。模拟结果与试验吻合良好,极限荷载相差2.5%~3.5%。基于该模型,分析了剪跨比、组合板厚度、栓钉直径以及栓钉长度对组合板纵剪性能的影响,最后利用有限元模拟结果与EC4规范与预测结果进行对比,表明EC4规范能够较为准确的预测组合板的纵剪承载力。
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