栓釘連接件剪切剛度試驗研究

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1、62世界橋梁2013，4l(6)栓釘連接件剪切剛度試驗研究姬同庚(1．河南省交通投資集團有限公司，河南鄭州450016；2．清華大學，北京100084)摘要：為研究栓釘剪切剛度的計算方法及剪切剛度的影響因素，對不同加載方式、不同混凝土配筋試件進行推出試驗，根據(jù)國內(nèi)、外栓釘剪切剛度計算方法對試驗結(jié)果進行計算得到剪切剛度值，并對各方法的優(yōu)缺點和適用性進行討論分析。分析結(jié)果表明：國內(nèi)、外栓釘剪切剛度計算方法差異較大，其中日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會和Eurocode4按彈性階段計算得到的剪切剛度值較為合理；我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中抗剪連接件剛度系數(shù)的計算方法偏于保

2、守；0．8mm割線法和近似公式法較適用于承載能力極限狀態(tài)計算或翅性理論計算。栓釘剪切剛度除了與本身材料、幾何尺寸等因素有關(guān)外，與混凝土強度、配筋形式及試驗加載方法等因素也有關(guān)。關(guān)鍵詞：鋼一混凝土結(jié)構(gòu)；栓釘連接件；剪切剛度；試驗研究；設(shè)計規(guī)范；滑移量中圈分類號：TU398．9文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2013)06—0062一O51前言測抗壓強度為47．1MPa，按配筋形式分為4組，每栓釘剪切剛度一般是指栓釘?shù)募羟邢蜃冃闻c其組有3個試件：配筋1靠近鋼板一側(cè)的保護層厚度所受剪力的比值，反映了栓釘在鋼一混凝土結(jié)合面為0；配筋2遠

3、離鋼板一側(cè)的保護層厚度為0；配筋上抵抗剪切力而發(fā)生變形的能力。栓釘剪切剛度常3橫向鋼筋以集中在栓釘下面為主；配筋4橫向鋼定義為單位剪力作用下的變形量，即荷載～滑移曲筋以集中在栓釘上面為主。試件鋼板材質(zhì)采用線在線性階段的斜率口]。但栓釘?shù)氖芰推茐倪^Q345D，栓釘規(guī)格為422mm×200mm，材質(zhì)為程基本上是一個非線性過程]，且試驗條件下的ML15Al。推出試驗現(xiàn)場照片如圖3所示。影響因素較多]，這就使得直接通過荷載～滑移曲線計算得到的剪切剛度結(jié)果離散性會較大。同時，3荷載～滑移曲線在不同的設(shè)計極限狀態(tài)下，鋼一混組合結(jié)構(gòu)中的栓推出試驗在60

4、00kN壓力試驗機上進行，采用釘也會處于不同的工作狀態(tài)。因此，栓釘剪切剛度分級加載。為了測量鋼板與混凝土塊的相對滑移過計算方法及取值仍有待進一步的研究。程，在推出試件的4個角點安裝電子百分表，分別測本文對不同加載方式、不同混凝土配筋制作試試每級荷載下的滑移量口]。根據(jù)測試結(jié)果繪制的B件進行推出試驗，取0．8mm割線法Lg]、近似公式類試件荷載～滑移曲線如圖4所示。法1、日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(JSSC)及Eurocode4規(guī)試驗結(jié)果顯示：①在承受荷載較小時(0～300范1]中建議的方法作為典型方法，對試驗結(jié)果進行kN)，試件受力處于彈性階段，其滑移

5、量與荷載基本計算得到剪切剛度，并對各方法的優(yōu)缺點和適用性呈線性關(guān)系。當荷載增大到一定程度(約400kN)，進行討論分析。荷載～滑移曲線出現(xiàn)明顯的拐點，滑移量隨著荷載的增大而迅速增加；達到剪力釘極限承載力后，試件2推出試驗受力逐漸減小，而滑移量仍然急劇增大，直至試件破設(shè)計制作了A、B兩種配合比的混凝土推出試壞。②不同試件荷載～滑移曲線趨勢基本一致，但件。A類試件(見圖1)的混凝土實測抗壓強度為67重復性不好。③試驗過程中B類配筋1和配筋2試MPa，按試驗方法不同分為2組，每組有3個試件：件滑移量有一定的差別，但最大抗剪承載力下的滑一組按照Eu

6、rocode4規(guī)定的試驗方法進行推出試移量差別不明顯，因此，認為布筋形式對剪力釘最大驗，即首先加載至預計破壞荷載的409／5，然后在預抗剪承載力下的滑移量影響不大；試件在最大抗剪計破壞荷載的5～4O循環(huán)25次；另一組不進行承載力下的滑移量基本都在7mm左右，接近剪力預加載而直接試驗。B類試件(見圖2)的混凝土實釘直徑的1／3。收稿日期：2013—01—18作者簡介：姬同庚(1966一)，男，教授級高工，1987年畢業(yè)于鄭州工學院工業(yè)與民用建筑專業(yè)，工學學士，1990年畢業(yè)于鄭州工學院結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工學碩士，2006年畢業(yè)于北京科技大學工程力

7、學專業(yè)，工學博士(E-mail：jitg@vip．sina．corn)。栓釘連接件剪切剛度試驗研究姬同庚63l一昌r．1fN5N5●一●■，，N4一一N4DN4N4●●●N5N5●0●DD-=二=旺==一H×一二二N5N5●∞●●DN4N4●!N5。一N5委1．／NN5曼ll一N4o／一N4N5N5●●●B-===●N4N4●●●／N51220l400十。220．16．368．16L。L凸L2．I(a)立面(b)卜1截面(c)2-2截面單位：mill工●●●圖1A類試件構(gòu)造30．160．．3O缸●N5N5IN5N5●N5N5●●N5N5I鈕

8、鈕●N5N5●N5N5●N5N5●●N5N5●幾nuu●N5N5IN5N5●N5N5●●N5N5I／N4N4＼一N4N4、●N5N5IN5N5●N5N5●●N5N5I(a)配筋l