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剪力连接件设计

剪力连接件设计

作者:admin    来源:未知    发布时间:2018-07-13 14:33    浏览量:

  一、剪力连接件的类型

  剪力连接件的主要作用是传递钢梁和混凝土板之间的纵向剪力和抵抗混凝土板与钢梁之间的掀起。剪力连接件的形式很多,一般可将其分为刚性连接件和柔性连接件两大类。刚性连接件包括方钢、T型、槽型、马蹄型及带孔钢板连接件等,而栓钉、高强螺栓、锚具、锚环及角钢连接件等则属于柔性连接件,方钢和栓钉是典型的刚性连接件和柔性连接件。两类连接件除了刚度有明显区别外,其破坏形态也不一样;刚性连接件易于在周围混凝土中引起应力集中,导致混凝土被压碎或产生剪切破坏;柔性连接件的刚度较小,作用在接触面上的剪切力会使连接件发生变形,在钢梁与混凝土交界面上产生相对滑移,但其抗剪强度不会降低。

  在铁路组合桥梁中日本采用过马蹄型连接件,加拿大使用过带孔钢板连接件,我国采用过钢块和高强螺栓连接件;欧洲和美国多使用栓钉连接件,我国业已定型生产栓钉连接件。下面主要介绍栓钉连接件的承载力计算方法,对于其他类型的剪力连接件承载力的计算。可参照我国公路或铁路桥梁规范和EC. 4的规定。

  二、栓钉连接件的抗剪承载力

  影响连接件抗剪承载力的主要因素有混凝土类型与强度等级、混凝土中横向钢筋的含量及放置位置、连接件类型等,比如在其他条件相同的情况下,钢纤维混凝土中栓钉的承载力就高于普通混凝土中栓钉的承载力,同样类型混凝土中带孔钢板的承载力
就高于栓钉的承载力。确定连接件抗剪承载力的试验方法有推出试验和梁式试验两种,推出试验的结果一般要低于梁式试验的结果,但梁中连接件的受力性能可用推出试验的结果来描述,一般情况下均以推出试验的结果作为编制规范的依据。

  1.实心板中栓钉连接件的抗剪承载力

  2.压型钢板中栓钉连接件的抗剪承载力

  研究发现带压型钢板的栓钉连接件的剪力传递性能和破坏模型与实体推出试件不同,其受力性能要比实心板中的栓钉的受力性能复杂得多,目前尚未找到一个理想的计算模型,EC. 4采用实心板中栓钉承载力进行折减的方法来计算带压型钢板栓钉抗剪承
载力,尚需进一步研究。

  三、梁中剪力连接件设计

  组合梁中的剪力连接设计是指在设计中使临界截面之间有足够的连接件来传递钢梁与混凝上板之间的纵向剪力。剪力连接设计的临界截面是:(a)弯矩和剪力最大处;(b)所有预应力锚具的支点;(c)较大的集中力作用处;(d)组合梁截面突变处;(e)悬臂梁的自由端;(f)
需要做附加验算的其它截面。组合梁交界面上的纵向剪力由临界截面之问的钢梁或棍凝土板的纵向力之差确定。在塑性极限状态下,对采用延性连接件的Ⅰ,Ⅱ类截面的组合梁,EC.4规定:在正弯矩区,可以采用完全剪力连接设计和部分剪力连接设计两种方法,而在负弯矩区由于缺乏足够的试验研究,不允许采用部分剪力连接设计。当采用非延性连接件时,EC.4也允许采用部分剪力连接设计,只不过其纵向剪力由临界截面之间混凝土板的轴向力之差确定,且按整个组合截面的平截面假定为基础,避免钢梁和混凝土板交界面上产生相对滑移。

  1.完全剪力连接设计

  连续梁中间跨的连接件亦可类似进行设计。如果上述临界截面之间有较大的集中力作用,则可将连接件总数按各段剪力图面积进行分配,并在各个剪力区段内均匀布置。

  2.采用延性连接件时的部分剪力连接设计

  对于部分连接组合梁,临界截面之间的连接件数目N小于完全剪力连接时的连接件数目Nf,由于交界面上存在相对滑移,导致截面应变有两个中性轴,最大弯矩截面混凝土板中的压力取决于交界面上全部剪力连接件所能提供的纵向抗剪能力。

  进而可以确定出混凝土板中塑性受压区高度,从而可以仿照完全剪力连接假定时截面抗弯能力的计算方法,区分钢梁的中性轴在受压翼缘和腹板两种情况,来计算部分剪力连接时截面抗弯承载力。

  3.梁中剪力连接件的布置

  剪力连接件沿梁纵向的布置应该与交界面上的纵向剪力分布相一致。对于延性连接件,由于塑性极限状态下连接件变形后的塑性内力重分布,不论连接件如何布置,临界截面之间各个连接件都能同时达到其极限抗剪能力,因而一般将连接件沿梁纵向均匀
布置;同时,也可以考虑剪力图与之间距成反比地不均匀布置。研究表明,这两种布置方式,组合梁的抗弯承载力基本一致,而挠度也仅相差3%。但均匀布置便于施工,也符合连接件的实际受力,并有利于减缓组合梁端部混凝土的局部受压和发挥跨中最大弯矩截面承载力。非延性连接件不可能产生显著的内力重分布,故一般按照竖向剪力图的分布进行布置。此外,连接件布置需满足一定的构造要求,比如AASHTO规定:组合梁在负弯矩截面为非结合截面时,在永久荷载反弯点两侧各三分之一有效板宽范围内应加配连接件。

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