SFRC焊钉--橡胶连接件抗剪性能试验研究
焊钉连接件作为目前钢-混组合桥梁中最常用的剪力连接件之一，在桥梁工程中得到了广泛应用。布置于公路钢主梁与混凝土桥面板、铁路钢桥面板与混凝土道砧板之间的焊钉连接件往往仅考虑固定作用，不考虑两种材料的联合受力。由于焊钉连接件自身刚度较大，焊钉连接件在受荷初期局部位置受到的剪力较大，易导致混凝土压碎或开裂。混凝土桥面板及道砧板在恒载、车辆、温度等荷载作用下，除焊钉连接件附近混凝土易压碎或开裂外，与车轮接触处以及墩顶等位置也易出现裂缝从而影响结构的耐久性和承载力。因此，研究开发耐久性更高，变形性能更好的新型焊钉连接件显得尤为重要。 本文在现有焊钉连接件的基础上，使用钢纤维混凝土(SFRC)代替普通混凝土并在焊钉根部增设橡胶套筒组成SFRC焊钉-橡胶连接件，并对其抗剪性能进行研究。主要研究工作包括以下几个方面： (1)通过钢纤维体积率为0.4%、0.8%、1.2%和1.6%；混凝土强度等级CF30、CF40、CF50和CF60；焊钉直径13mm、16mm、19mm、22mm和25mm；橡胶套筒高度占焊钉高度的25%、50%、75%和100%，橡胶套筒厚度2.5mm、5mm和7.5mm，焊钉排列(行数×列数)1×2、2×2、3×2、3×3共21组63个推出试件进行单调加载及反复加载推出试验，观察其破坏模式，得到荷载滑移关系曲线、抗剪承载力、抗剪刚度和峰值滑移。结果表明钢纤维混凝土可以有效提升连接件抗裂性能，橡胶套筒对试件早期滑移量及反复荷载下滑移恢复量有较大提升。 (2)对钢纤维体积掺量、混凝土强度、焊钉直径、橡胶套筒高度及厚度对SFRC焊钉-橡胶连接件抗剪承载力、峰值滑移、抗剪刚度的影响规律进行研究。研究表明SFRC焊钉-橡胶连接件抗剪承载力随混凝土强度增大而增大，且增速呈变缓趋势；抗剪承载力与焊钉杆部截面积、钢纤维体积掺量大致呈线性关系；加载模式及橡胶套筒的布置对抗剪承载力及破坏模式影响不大，但当橡胶套筒高度超过焊钉高度的1/2或厚度超过焊钉直径的1/4.4时，抗剪承载力分别有9.2%和15.8%的降幅。峰值滑移随钢纤维体积掺量及混凝土强度的增大而减小，随焊钉直径的增大而增大；橡胶套筒极大地提高了连接件的峰值滑移。抗剪刚度随钢纤维体积掺量、焊钉直径、混凝土强度及弹性模量的提升而提升，橡胶套筒有效降低了连接件的抗剪刚度当橡胶套筒厚度为焊钉直径的1/8.8或橡胶套筒高度为焊钉高度的1/4时，SFRC焊钉-橡胶焊钉抗剪刚度分别下降43.9%和44.6%。 (3)在理论分析和试验研究基础上，参考现有规范及文献成果，采用非线性拟合，得到了适合SFRC焊钉-橡胶连接件抗剪承载力及抗剪刚度计算式。抗剪承载力计算式适用于SFRC强度等级CF30~CF60、焊钉直径13~25mm、钢纤维体积掺量0~1.6%、橡胶套筒厚度小于焊钉直径的1/2.6的SFRC焊钉-橡胶连接件设计。抗剪刚度计算式适用于SFRC强度等级CF30~CF60、焊钉直径13~25mm、钢纤维体积掺量0~1.6%、橡胶套筒厚度不小于焊钉直径的1/8.8及套筒高度不小于焊钉高度的1/4的SFRC焊钉-橡胶连接件设计。在进行SFRC焊钉-橡胶连接设计时，建议钢纤维体积掺量为0.8%，以获得较大的抗剪承载力。
焊钉-橡胶连接件;钢纤维混凝土;抗剪承载力;峰值滑移;抗剪刚度
华北水利水电大学
硕士
土木工程
李晓克;刘世明
2020
中文
U446.1
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）