文档名：波形钢UHPC组合桥面板中栓钉PBL连接件抗剪性能数值模拟研究
摘要：针对波形顶板-超高性能混凝土(Ultra-highPerformanceConcrete,UHPC)新型组合桥面板结构,提出在波形钢板波峰处布置短栓钉,波谷处布置开孔板(PerfobondLeiste,PBL),形成栓钉-PBL组合连接件协同抗剪.为探究该组合连接件的抗剪力学性能,建立组合连接件推出试验及梁式试验的有限元模型,并基于现有试验对模型的正确性进行验证.在此基础上,讨论了栓钉直径、PBL孔径、栓钉抗拉强度和UHPC抗压强度等设计参数对组合连接件抗剪性能的影响规律.通过分析组合连接件在推出试验全过程中的剪力分配规律,揭示了波形顶板-UHPC组合结构中栓钉与PBL剪力连接件的协同工作机理及破坏机理,并基于此提出组合连接件的设计理论和抗剪承载力计算方法.研究结果表明:组合连接件受到的剪力由栓钉和PBL共同承担,增加短栓钉直径、PBL孔径和UHPC强度均可有效提高组合连接件抗剪承载力;栓钉与无贯穿钢筋的PBL连接件抗剪承载力相近时,后者在加载初期承担的荷载较大,并会早于栓钉发生破坏;二者抗剪承载力之比在1.5左右时,大致同时进入破坏阶段,组合效果最佳;提出的栓钉-PBL组合连接件抗剪承载力计算公式的计算结果与有限元及试验结果吻合度较高;抗剪连接程度相同时,采用组合连接件的桥面板受力性能最佳,钢板与UHPC层之间的相对滑移和间隙均最小.
Abstract：AcombinedshearconnectorhasbeenproposedfortheinnovativecompositebridgedeckconsistingofcorrugatedsteelplateandUHPC(Ultra-highPerformanceConcrete)layer.Shortstudsaresuggestedtobefixedatthewavepeakofthecorrugatedsteelplate,whilePBLs(PerfobondLeiste)arerecommendedtobefixedatthewavetrough.Numericalmodelswereestablishedtoinvestigatetheshearbehaviorofthecorrugatedsteelplate-UHPCinterfacecombinedshearconnector.Themodelswereverifiedusingexistingexperimentalresults.Theshearperformancesofthecombinedshearconnectorwereanalyzed,takingintoaccountdesignparameterssuchasstuddiameter,PBLholesize,studtensilestrength,andUHPCstrength.ThisallowedfortherevelationofthefailuremechanismandcooperativeworkingmechanismbetweenthestudandPBL.Theformulaforcalculatingtheshearcapacityanddesignmethodofthecombinedshearconnectorwasproposed.Theanalysisfocusedonthedistributionofshearforceinthecombinedshearconnectorduringthepush-outtest.TheresultsindicatethattheshearforceofthecombinedshearconnectorwasjointlybornebythestudsandPBLs.Theincreaseinstuddiameter,PBLholesize,andUHPCstrengthimprovestheshearcapacityofthecombinedshearconnector.ThePBL,whichdoesnothavesteelbardamages,failsearlierthanthestuddespitehavingsimilarshearcapacities.WhentheratioofshearcapacitiesbetweenPBLandstudisabout1.5,thePBLandstudfailaroundthesametime,andthebestcombinationeffectisachieved.Theformulaforthecombinedshearconnector'sultimateshearcapacityishighlyprecise,andthecalculatedresultsalignwellwithbothFEMandexperimentalresults.Thecompositedeckjoinedwithcombinedshearconnectorexhibitsthebestmechanicalperformancewhencomparedtodeckswiththesameshearconnectiondegrees.ThisisduetothefactthattherelativeslipandgapbetweenthesteelplateandtheUHPCareminimized.
作者：阳霞 何俊杰 户东阳 肖柏军 王宁波 Author：YANGXia HEJunjie HUDongyang XIAOBaijun WANGNingbo
作者单位：长江大学城市建设学院,湖北荆州434023中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司,云南昆明650000中南大学土木工程学院,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(2)
分类号：U443.32
关键词：栓钉-PBL组合连接件 数值模拟 推出试验 波形顶板-UHPC组合桥面板 抗剪性能
Keywords：stud-PBLcombinedshearconnector numericalsimulation push-outtest corrugatedsteelplate-UHPClayercompositedeck shearperformance
机标分类号：TU312U441TU528
在线出版日期：2024年3月19日
基金项目：湖北省教育厅中青年人才资助项目，荆州市科技计划项目，湖南省自然科学基金资助项目波形钢-UHPC组合桥面板中栓钉-PBL连接件抗剪性能数值模拟研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(2)阳霞 何俊杰 户东阳 肖柏军 王宁波针对波形顶板-超高性能混凝土(Ultra-highPerformanceConcrete,UHPC)新型组合桥面板结构,提出在波形钢板波峰处布置短栓钉,波谷处布置开孔板(PerfobondLeiste,PBL),形成栓钉-PBL组合连接件协同抗剪.为探究该组合连接...参考文献和引证文献
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