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基于有限元的钢混组合索塔中群钉连接件力学性能分析(论文).pdf

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·1098 · 钢混组合结构因其可以充分发挥钢和混凝土的材 料特性而被广泛应用于桥梁结构。钢和混凝土之间常 通过连接件进行连接,以达到两者协同工作的特性。 目前常用的连接件有栓钉连接件、开孔板连接件、槽 钢连接件、方钢连接件等 [1–3] 。栓钉连接件作为常用 的连接件形式,常被以群钉形式布置在钢梁表面。因 此,栓钉连接件的抗剪性能是保证钢梁和混凝土板整 体受力的关键所在。 关于群钉连接件的力学性能,国内外学者开展了 部分研究。刘沐宇等 [4]针对集束式长短剪力钉的布 置特点,研究了此类连接件抗剪性能、极限承载能力。 其研究发现短剪力钉的直径和抗拉强度、混凝土强度 对集束式长短剪力钉的抗剪承载力和刚度有明显影 响。邱凯等 [5]研究了钢–橡胶骨料混凝土组合结构 中栓钉的群钉效应,其研究发现橡胶含量对群钉连接 件的力学性能有一定的影响。 SU 等 [6]通过推出试验, 研究了高强混凝土中多排栓钉的静力力学性能,发现 群钉布置的剪力钉单钉平均承载力小于实际单钉布置 的剪力钉。周绪红等 [7]通过对某实际工程中的群钉 连接件模拟分析发现,当群钉连接件的破坏形态为栓 钉弯剪破坏时,混凝土强度等级的提高对群钉连接件 的抗剪刚度提高效果明显优于其抗剪承载力。苏庆田 等 [8–9] 通过推出试验得到了钢混组合桥面板中预留孔 浇筑高强度砂浆包裹多排焊钉的荷载 –滑移关系表达 式和剪切强度,分析了不同群钉布置、栓钉排数形式 对抗剪承载力的影响。赵建、杨岳华等 [10–11] 通过对 实际桥梁栓钉连接件的推出试验发现,群钉效应存在 导致群钉连接件的承载力和刚度存在明显下降现象, 指出在设计群钉连接件的过程中应考虑群钉效应。在 上述研究基础上,为了进一步明确群钉连接件的抗剪 性能影响参数,以某桥梁的钢混结合段中的栓钉连接 件为依据,采用有限元的方式对群钉连接件的破坏形 态、抗剪承载力和抗剪刚度等进行模拟,并开展了栓 钉直径、栓钉间距、混凝土强度、混凝土板厚等因素 基于有限元的钢混组合索塔中群钉连接件 力学性能分析 苏永贵, 杜景余 (中交建筑集团有限公司,100102,北京) 摘  要: 针对钢混组合结构中群钉连接件的力学性能,以某实际工程中的群钉连接件为依托,采用 ABAQUS 开展了群钉连接件的参数化分析。研究了群钉间距、群钉直径、混凝土强度及混凝土板厚对群钉 连接件的力学性能的影响。结果表明:随着栓钉直径、混凝土强度、群钉间距的增大,抗剪承载力和抗剪刚 度逐渐增大,混凝土板厚对群钉承载力和抗剪刚度影响不大。 关键词: 钢混组合索塔;群钉连接件;抗剪承载力;抗剪刚度 中图分类号:TU 753 文献标志码:A 文章编号:1000–4726(2023)09–1098–05 MECHANICS PERFORMANCE ANALYSIS OF GROUP STUDS CONNECTORS IN STEEL-CONCRETE COMPOSITE CABLE TOWERS BASED ON FINITE ELEMENT SU Yong-gui, DU Jing-yu (CCCC Construction Group Co., Ltd., 100102, Beijing, China) Abstract: For the mechanical properties of group stud connectors in a steel-concrete composite structure, a parametric analysis of group stud connectors was carried out by ABAQUS based on group nail connectors in an actual project. The effects of group stud spacing, group stud diameter, concrete strength and concrete slab thickness on the mechanical properties of group stud connectors were studied. Results showed: With the increase of stud diameter, concrete strength and stud spacing, the shear bearing capacity and shear stiffness gradually increase, while the concrete slab thickness has little effect on the stud bearing capacity and shear stiffness. Keywords: steel-concrete composite cable tower; group stud connector; shear bearing capacity; shear stiffness 收稿日期 :2023–01–25 作者简介 :苏永贵 (1979—),男,天津人,高级工程师, e-mail : 491411380@qq.com . *1? ? _ Architecture Technology 1\ 54 思1\ 9 O 2023 ? 58 Vol.54 No.9 May. 2023 ·1099 · 对群钉连接件力学性能的影响分析。 1 试验概况 1.1 工程背景 神农湖大桥全长 520.98 m,其中主桥为独塔双索 面斜拉桥,桥面系和桥塔均为钢结构构造。钢索塔沿 大桩号方向呈“人”字形,索塔高度为 109 m。塔外 形从下至上由双塔柱按照样条曲线合并为独塔柱。该 索塔底部为混凝土构造,上部为钢结构构造;在第 2 至第3阶段中为钢混结合区域。为保证塔壁与混凝土 的连接,实际工程在钢混结合面以下范围内塔壁内侧 均布置栓钉剪力钉。 1.2 试件设计 根据该钢索塔组合结构部分中的相关图纸,参 考欧洲规范 [12] 设计了群钉推出试件,试件尺寸如图 1所
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