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      淺析Twin-PBL剪力連接件承載力影響因素

      2016-07-18 12:06:27劉瑋瀟劉洋王英華
      四川水泥 2016年7期
      關(guān)鍵詞:肋板連接件剪力

      劉瑋瀟劉 洋王英華

      (1沈陽城市建設(shè)學(xué)院管理系 沈陽 110167 2山東省沂水縣審計局 山東臨沂 276400)

      淺析Twin-PBL剪力連接件承載力影響因素

      劉瑋瀟1劉 洋2王英華1

      (1沈陽城市建設(shè)學(xué)院管理系 沈陽 110167 2山東省沂水縣審計局 山東臨沂 276400)

      為了探究Twin-PBL剪力連接件肋板中心間距對其抗剪承載力的影響,基于ANSYS軟件建立了有限元模型進行分析,并將各試驗公式計算值與有限元結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明:Twin-PBL剪力連接件的承載力隨著肋板中心間距增加略有提高;各實驗公式所考慮的影響參數(shù)不盡相同,計算結(jié)果差異顯著。研究結(jié)果為下一步合理設(shè)計Twin-PBL剪力連接件奠定了理論基礎(chǔ)。

      Twin-PBL剪力連接件;實驗公式;抗剪承載力

      在鋼-混凝土的組合結(jié)構(gòu)中,鋼部件與混凝土部件的連接是通過剪力連接件來實現(xiàn)的。剪力連接件的形式有栓釘連接件、型鋼剪力連接件、埋入式剪力連接件、PBL剪力連接件、Twin-PBL剪力連接件等。其中,Twin-PBL剪力連接件是在PBL剪力連接件的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的[1-3]。這兩種剪力連接件如圖1、圖2所示。

      圖1 PBL剪力連接件圖2Twin-PBL剪力連接件

      目前,對Twin-PBL剪力連接件研究尚淺,建立的承載力公式差異較大,并且對于影響其承載力的主要因素沒有達到共識。

      1 Twin-PBL剪力連接件承載力公式

      現(xiàn)階段,多數(shù)Twin-PBL剪力連接件承載力公式是基于PBL剪力連接件的推出試驗來提出的[4-6]。這些承載力公式都只考慮單孔的承載力,但也有一些學(xué)者通過Twin-PBL剪力連接件推出試驗并回歸分析試驗數(shù)據(jù)提出了承載力公式[7-8]?,F(xiàn)對幾種Twin-PBL剪力連接件極限承載力計算公式做出簡要介紹,見表1。

      表1中,日本規(guī)范及張智暉[8]都是按單孔承載能力來考慮的。其中日本規(guī)范主要考

      慮了貫穿鋼筋及混凝土榫的影響,張智暉主要考慮的影響因素是貫穿鋼筋直徑及開孔鋼板孔徑。Jin-HeeAhn[7]認(rèn)為承載力是由貫穿鋼筋、混凝土榫以及端部承壓區(qū)三部分承擔(dān)的,并考慮了鋼板厚度的影響[9]。通過對比發(fā)現(xiàn)所有公式都沒直接考慮肋板中心間距的影響。有必要對這一影響參數(shù)作出探討。

      表1 Twin-PBL剪力連接件承載力計算公式

      2 Twin-PBL剪力連接件計算模型

      為了探討肋板中心間距對Twin-PBL剪力連接件的影響,現(xiàn)用ANSYS建立有限元分析模型,模型參數(shù)選取如下:混凝土強度選用C30;鋼筋選用直徑為14mm的HRB335;鋼板厚度為20mm,肋板的高度為120mm的Q345q鋼材。肋板中心間距分別取60mm、120mm、240mm。

      以肋板中心間距60mm為例,模型如圖2所示。其中,混凝土選用SOLID65單元,鋼筋及鋼板選用SOLID45單元,根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的對稱性建立實際結(jié)構(gòu)的1/4模型進行計算分析。

      3 Twin-PBL剪力連接件計算模型

      3.1 Twin-PBL剪力連接件的構(gòu)件參數(shù)分析

      圖2 ANSYS有限元模型

      通過有限元分析,得出肋板中心間距在60mm、120mm、240mm下的荷載-位移曲線,如圖3所示。

      表2 Twin-PBL剪力連接件的極限承載力計算值(KN)

      從圖3中可知:隨著肋板中心間距的增大,Twin-PBL剪力連接件極限承載力也逐漸增大,但增幅不明顯。

      從構(gòu)造上講,設(shè)置兩條肋板有利于提高連接件的整體剛度及抗扭性能。當(dāng)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的剛度及抗扭性能要求高時,宜選用Twin-PBL剪力連接件。

      3.2 有限元分析與試驗公式的對比

      為分析各公式的差異性,將表1中所列公式計算出極限承載力并與有限元的分析結(jié)果做對比,如表2所示。

      從表2 可知:(1)所有的試驗公式都沒有直接考慮肋板中心間距的影響。(2)Jin-Hee Ahn提出公式的計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果最為接近。張智暉提出實驗公式的計算結(jié)果與有限元結(jié)果相對誤差較大,高達160%,偏不安全。(3)各國學(xué)者所提出的實驗公式存在較大差異,公式中所體現(xiàn)的影響參數(shù)也不盡相同,計算結(jié)果差異顯著。

      4 結(jié)論

      通過有限元分析及與試驗公式對比的

      [ 1 ] 圖3不同肋板間距下的荷載-位移曲線

      方法,研究了Twin-PBL剪力連接件肋板中心間距對其抗剪承載力的影響,并分析了各試驗公式的差異性,為下一步科學(xué)合理設(shè)計Twin-PBL剪力連接件提供了一定的理論依據(jù)。此外,有限元模型沒有考慮混凝土與鋼板的接觸關(guān)系,計算精度有待提高。

      Twin-PBL剪力連接件構(gòu)造復(fù)雜,現(xiàn)有的研究采用不同的試驗?zāi)P汀⒃囼灧椒?,使得最后的公式差別很大。下一步應(yīng)盡快規(guī)范剪力連接件的試驗方法和計算公式。

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      U441.5

      A

      1007-6344(2016)07-0319-01

      2016-6-22

      劉瑋瀟(1989-),女,漢族,吉林江源人,碩士,助理工程師,研究方向:組合橋梁

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