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钢桁-混凝土组合结构桥梁集束式群钉连接件力学行为研究
| 论文题名： | 钢桁-混凝土组合结构桥梁集束式群钉连接件力学行为研究 |
| 关键词： | 钢桁-混凝土组合结构桥梁;集束式群钉连接件;群钉效应;极限承载能力;荷载-滑移关系 |
| 摘要： | 为响应国家绿色交通发展的需要，钢桁-混凝土组合结构桥梁因其低碳、环保、承载性能优越，而广泛应用于桥梁工程建设中。集束式群钉连接件作为钢桁-混凝土组合结构桥梁的关键连接构件，是实现其全寿命建造与安全服役的保障。本文以钢桁-混凝土组合结构桥梁为研究对象，研究了钢桁-混凝土组合结构桥梁集束式群钉连接件的结构特征，建立了考虑材料和结构非线性的集束式群钉连接件精细化实体有限元模型。分析了集束式群钉连接件的受力机理并给出了群钉效应的计算方法，定量计算了多因素（栓钉层间距、栓钉层数、混凝土强度）耦合作用下的群钉效应，提出了群钉效应下栓钉抗剪承载能力折减系数计算公式及适用于钢桁-混凝土组合结构桥梁集束式群钉连接件的荷载-滑移关系式。本文的主要研究内容如下： （1）研究了钢桁-混凝土组合结构桥梁集束式群钉连接件的结构特征，建立了考虑材料和结构非线性的集束式群钉连接件精细化实体有限元模型，分析了单钉连接件的受力机理与破坏模式。 （2）揭示了集束式群钉连接件在加载过程中的受力机理，明确了加载过程中各层栓钉及混凝土的传力规律，剖析了群钉效应的形成机制，分析了钢桁梁与混凝土板之间的掀起力对栓钉抗剪承载能力的影响。引入基尼系数的计算原理，给出了各层栓钉受力不均匀系数，分析了各层栓钉的剪力分布状态，获得了集束式群钉连接件中栓钉的“马鞍形”剪力分布形态。并对集束式群钉连接件的破坏模式进行了分析。 （3）研究了钢桁-混凝土组合结构桥梁集束式群钉连接件在栓钉层数、栓钉层间距及混凝土强度多个因素耦合作用下的荷载-滑移曲线，并获知集束式群钉连接件中的单钉平均承载能力及抗剪刚度折减规律。分析了栓钉层数、栓钉层间距及混凝土强度对承载能力和抗剪刚度的影响规律。减少栓钉层数，增大栓钉层间距以及提高混凝土强度可以降低栓钉抗剪承载能力折减程度。 （4）得到了栓钉层数、栓钉层间距及混凝土强度多因素耦合作用下的单钉平均承载能力折减系数，建立了多因素耦合作用下的集束式群钉连接件的单钉平均承载能力折减系数计算公式，给出了该公式的适用条件。分析了集束式群钉连接件荷载-滑移曲线的特点，建立了适用于集束式群钉连接件的全曲线荷载-滑移表达式。对其中的抗剪刚度及临界滑移值计算式进行修正，建立了适用于集束式群钉连接件的折线荷载-滑移表达式。 |
| 作者： | 朱建瑞 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张岗;杨欣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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