钢混结合段群钉推出模型试验研究

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1、钢一混结合段群钉推出模型试验研究幸思佳，刘宏，余天庆57钢一混结合段群钉推出模型试验研究幸思佳，刘宏。，余天庆(1．湖北工业大学，湖北武汉430068；2．中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉43o034)摘要：武汉二七长江大桥主桥为三塔斜拉桥，主梁采用混合梁，端部为预应力混凝土梁，其余梁段为工字钢结合梁，结合段为工字钢外包混凝土梁。为研究钢～混结合段长列剪力钉的受力，制作群钉推出模型，采用模型试验和有限元法分析密集型群钉应变、滑移量和承载能力。结果表明：群钉推出试验破坏形式为剪力钉剪断；群钉

2、的承载能力可按单钉承载能力乘以剪力钉数量计算；由于摩擦的存在，模型混凝土的滑移量在荷载作用下由上至下逐渐增大。关键词：斜拉桥；混合梁；钢一混结合段；剪力钉群；模型试验；有限元法中图分类号：U448．27；U446．1文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)03—0057—041前言群钉推出模型试验。在国内、外对单钉的研究成果武汉二七长江大桥主桥采用三塔斜拉桥方案，基础上，通过模型试验与有限元分析计算，对钢跨度布置为(90+160+616+616+160+90)m，全一混结合段中长列

3、剪力钉群受力机理、滑移量、承载长1732ITl。斜拉桥主梁采用混合梁，梁高3．5m。能力和破坏形式进行研究。为平衡最不利状态下过渡墩及辅助墩产生的巨大负反力，端部90ITI为预应力混凝土梁(提供压重)，其2群钉推出试验余梁段为工字钢结合梁，混凝土桥面板厚26cm2．1模型设计(C60混凝土)。从目前国内已建成的混合梁斜拉桥模型设计为外包工字钢混凝土柱，工字钢腹板(汕头磐石桥、白沙洲大桥、桃天门大桥[1]、南昌英雄两侧各布置1列22mm剪力钉。试验模型采用大桥[2)来看，钢梁与混凝土梁一般采用箱形

4、断面。MTS试验机进行加载，考虑到须对模型剪力钉加载该桥主梁采用工字钢与混凝土结合梁，结合段选在至破坏，根据试验机最大加载能力6000kN，单个位于辅助墩向中跨方向4．5m位置(见图1)。在结4,22mm剪力钉极限承载力约为200kN[6]，则模型合面设置钢承压板，通过工字钢、预应力钢束、钢承尺寸设计为2．1m×0．551TI×0．372ITI，每列11个压板传递截面内力。其中，钢板通过设置其上的板22mm剪力钉，剪力钉纵向间距150mm，纵向钢式加劲肋和剪力钉与混凝土梁牢固结合；同时在钢筋和箍

5、筋采用16mlTl的HRB335钢筋，箍筋间距主梁与混凝土梁之间采用预应力钢筋连接，对结合均采用150mm(与实桥相同)，钢筋净保护层厚度段产生预压应力，使混凝土梁和钢梁具有良好的整均为3cm，混凝土采用C60混凝土，配筋率为体性，并以此向混凝土梁传递轴向内力。0．67。模型普通钢筋布置示意见图2。由于结合段内剪力钉受力较为复杂，主要采取2．2测点布置推出试验的方法确定其力学性能。国内外规范对此也有具体的规定，但对群钉的相关规定和研究成果相对较少。以武汉二七长江大桥为工程背景，开展I。．皇Q．I

6、皇：马(混凝土段)(钢一癌结各段)单位：m兰姚图1武汉二七长江大桥钢一混结合段位置示意图2模型酱通钢筋布置示意收稿日期：2011—01—12作者简介：幸思佳(1986一)，女，2008年毕业于湖北工业大学土木工程专业，工学学士(E—mail：singa—q@126．corn)。58世界桥梁2011年第3期匠囝岛卜一一一一一一訇一百一一引计一一一一目圜一['-机蛳铡一模型应力测点分别布置在模型内的剪力钉、钢筋、钢结构和混凝土外表面上。根据参考文献[4]所述的剪力钉在试验中的变形与受力情况，群钉的纵

7、向测点均布置在混凝土加载端一侧的剪力钉靠根部位置30mm处；单个剪力钉布置3个测点，分别布置在距焊脚3O，60，120mm处(见图3)。荷载525354弓一I图5推出试验试件变形及破坏问在焊接处共节点；②钢板和混凝土之间以及剪力弓一II596061钉和混凝土之间设置接触单元，不考虑粘结力作用，弓一IⅡ考虑摩擦；③钢板、剪力钉、混凝土均采用多线性随3动强化材料本构关系，即采用多线性来表示应力～666768≥一Ⅳ应变曲线，模拟随动强化效应，以材料的强度屈服点区分弹性和塑性阶段，在弹性和塑性阶段分别设

8、置(a)模型及测点布置不意单位：mm(b)钢筋布莺不同的应力～应变曲线。图3群钉推出试验模型采用ANSYS软件建立该模型简化模型，根据2．3试验方法及试验概况对称性，只对模型的一半进行建模。钢板采用空间试验模型采用MTS试验机以0．2倍弹性极限板单元模拟，剪力钉采用实体单元模拟，混凝土采用荷载为增量一直加载到弹性极限荷载，最后以0．1实体单元模拟，钢板端施加荷载。计算混凝土柱压倍弹性极限荷载为增量加载至试件破坏。试验每次缩刚度、钢壳体柱压缩刚度、剪力钉的抗剪刚度及钢加载持荷5min，加载到位并保