组合结构桥梁设计新理念ppt课件

1、组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接主要内容钢与混凝土衔接衔接方式的分类与特点衔接件按照运用方式分类衔接件按照刚度分类圆柱头焊钉衔接件开孔钢板衔接件组合衔接件组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接方式的分类及其特点粘结型衔接-依托水泥砂浆的自然粘结作用衔接方式粘结型衔接胶结型衔接摩擦型衔接衔接件运用型组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接方式的分类及其特点胶结型衔接利用环氧树脂等有机资料 *环氧树脂相对于砂浆粘结力大。 *环氧树脂不浸透混凝土内部，抗分别才干弱

2、。胶结剂粘结力组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接方式的分类及其特点摩擦型衔接利用高强螺栓增大压力，从而提高摩擦力 *抗剪强度增大的同时，抗拉拔力也加强。 *伴随着高轴力，轴力会因徐变降低。摩擦力拉拔力高强螺栓组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接方式的分类及其特点衔接件运用型利用圆柱头焊钉等剪力钉剪力键剪力衔接件栓钉焊钉通称为衔接件组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接件按照运用方式分类钢筋衔接件弯起钢筋、轮形钢筋、螺旋钢筋衔接件钢筋衔接件型钢衔接件圆柱头焊钉衔接件开孔钢板衔接件钢与有机资料组合衔接件组合结构桥梁

3、设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接件按照运用方式分类型钢衔接件角钢、T形钢、槽钢、工字钢 *抗剪强度大 *抗分别才干稍差 *用贴角焊缝，焊接量大组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接件按照运用方式分类焊钉衔接件圆柱头型、螺纹型、螺丝型 *力学性能不依存方向 *抗分别才干强 *运用公用焊接机，质量容易保证组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接件按照运用方式分类开孔钢板衔接件受力方向焊接的开孔钢板 *抗剪刚度大，抗疲劳性能好 *圆孔中贯穿钢筋，抗剪强度增大 *焊接容易组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔

4、接件按照运用方式分类钢与有机资料组合衔接件焊钉根部或型钢腹板等处 设置泡沫塑料、环氧树脂等， 刚度容易调理。泡沫塑料组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接件按照刚度分类刚性衔接件型钢衔接件、开孔钢板衔接件等衔接件刚性衔接件弹性衔接件柔性衔接件刚度滞后衔接件支压力组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接衔接件按照刚度分类弹性衔接件钢筋衔接件、焊钉衔接件 焊钉衔接件：随着杆部弯曲变形， 产生一定相对滑移。支压力柔性衔接件钢与有机资料组合衔接件刚度滞后型衔接件钢与有机资料组合衔接件组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接

5、件焊钉运用方式按头部朝向分为正立、倒立、侧立、面立随着焊钉所处位置的不同，根部的混凝土密实度不同，而焊钉根部附近遭到的支压应力在高度方向上最大，根部周围混凝土的密实度极大地影响着其力学性能。组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件抗剪性能实验方法：片侧加载：是H型钢片侧用焊钉衔接混凝土块，这是美国在进展疲劳剪切强度实验时较采用的方式之一，比较接近组合梁的力学形状，但是作用在混凝土块上的荷载容易产生偏心，并不常用。 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件抗剪性能 实验方法：两侧加载：是H型钢两侧都用焊钉衔接混凝土块，两侧焊

6、钉根本上可以坚持纯剪切形状，是许多国家的相关规范引荐运用的方法之一。砂浆球支座组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件抗剪性能实验需求测试的衔接件力学参数最大剪切作用力：是指每根衔接件抗剪承载力。最大滑移量：是指最大剪切作用力所对应的滑移量。剪切刚度：根据剪切作用力与滑移量关系曲线，把经过最大剪切作用力1/3大小处的割线倾斜度设为剪切刚度。剩余滑移量：是指当荷载卸载为零时的滑移量。屈服剪切作用力：是指剪切作用力与滑移量的变化曲线开场显著倾斜时所对应的剪切作用力。 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念研究代表者表现形式计算式Slutter, R. G.

7、公式Menzies, J. B.图表Ollgaard, J. G.公式Hawkins, N. M.公式Roik, K.公式图表Hiragi, H.公式钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件焊钉衔接件的力学性能 -抗剪承载力的计算)2 . 4/( )2 . 4/( 221sscssusscsudhfhdkQdhfdkQcufQ ccsuEfAkQ3sycsudffAkQ/4ysufdkQ25csufdQ/276)/(kfdhAkQcsssu组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件 焊钉衔接件的力学性能 -抗剪承载力的影响要素 焊钉的杆部直径ds 包括头部的高度hs

8、焊钉屈服强度fy 混凝土的抗压强度fc 弹性模量Ec 焊钉杆部的截面积As 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件焊钉衔接件的力学性能 -抗剪承载力回归计算式主要影响要素，有焊钉杆部直径ds、高度hs及其混凝土抗压强度fc经过回归分析179个试件的实验数据，得出的抗剪承载力计算式： 10000)/(30csssufdhAQ 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件焊钉衔接件的力学性能 -拉拔破坏方式焊钉拉断：当埋设较深、混凝土强度较高时焊钉拉断。焊钉拔出：当埋设较浅、头部直径小时焊钉从混凝土中拔出。混凝土圆锥形破坏：当埋

9、设较浅、头部直径大时，构成圆锥形破坏面。混凝土压裂破坏: 当埋设较深、并位于构件边缘时，混凝土被挤压破坏。混凝土割裂破坏：当混凝土构件较薄时，混凝土发生割裂破坏。 (b) 焊钉拔出(a) 焊钉拉断(c) 混凝土圆锥形破坏(d) 混凝土割裂(d) 混凝土压裂组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件焊钉衔接件的力学性能-抗拉拔承载力的计算表2.2.2 抗拉拔承载力的既往研讨csssufHHDkN)(0cssufHDkN03/220csufHkN csufhkN20csssufHHDkN)(0csssufHHDkN)(0csssufHHDkN)(20csssufH

10、HDkN)(0研究代表者计算式系数k0值Leigh-University1.207Sattler, K.0.953Utescher, G.0.964CEB-ECCS1.283PCI Dsign Data Book1.207Bode, H.11.3McMackin, P. J.0.272Otani, Y.11.3Hiragi, H.0.2273/20)(csssufHHDkN组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件焊钉衔接件的力学性能 拉拔力与剪力共同作用的实验结果焊钉直径19mm、全长80mm。每根焊钉所施加的拉应力为0.965MPa。当有拉力时，剪切刚度与

11、剩余滑移量减少，抗剪承载力降低。 (b) 有拉应力(a) 无拉应力剪力 (kN)滑移量 (mm)滑移量 (mm)剪力 (kN)组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接圆柱头焊钉衔接件 焊钉衔接件的力学性能 焊钉群的运用背景 把几个焊钉以较小的间距集中设置即构成群体，再以较大的间距把焊钉群设置在翼缘长度方向上，施加预应力后，再用无收缩砂浆填充预留孔。在桥面板纵橫向上可以有效地施加预应力钢梁不会因预应力的施加而产生附加应力可运用于现场浇灌或预制的桥面板减轻枯燥收缩对混凝土桥面板的影响可以用于组合桁架梁的节点附近组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接开孔钢板

12、衔接件 开孔钢板衔接件的力学性能-作用机理 作用机理主要有三个方面：一、根据孔中混凝土的抗剪作用承当沿钢板的纵向剪力；二、根据孔中混凝土的抗剪作用承当钢与混凝土间的掀起力；三、与型钢衔接件一样、根据钢板受压承当面外的横向剪力。 面内方向滑移面内方向掀起面外方向滑移开孔钢板衔接件钢板组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接开孔钢板衔接件 开孔钢板衔接件的力学性能 破坏方式 两孔之间的钢板发生剪切破坏；圆孔中的混凝土发生割裂破坏；圆孔中的混凝土发生剪切破坏；圆孔中的混凝土发生紧缩破坏。 圆孔中混凝土的破坏方式(c) 紧缩破坏(a) 割裂破坏(b) 剪切破坏组合结构桥梁设计新理念

13、组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接开孔钢板衔接件 开孔钢板衔接件的力学性能 抗剪强度影响要素 开孔钢板的厚度开孔钢板的孔径开孔钢板的圆孔间距多块开孔钢板的间距混凝土强度贯穿钢筋的有无贯穿钢筋的直径组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接开孔钢板衔接件 开孔钢板衔接件的力学性能 -抗剪强度的计算 开孔钢板衔接件属于刚性衔接，普通在设计时需求先验算板厚及其孔距，保证在孔中混凝土发生剪切破坏前，圆孔间钢板不会发生剪切破坏 最早基于实验结果，贯穿钢筋的影响不直接反映在抗剪强度计算中，提出的抗剪强度与孔径、混凝土强度有关的计算式为： cufdQ279. 1 以为贯穿钢筋的影响较大

14、，应该加以直接思索，并经过实验数据的回归分析，提出的计算式为： 1 .26)(45. 1222yscsufdfddQ 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接开孔钢板衔接件 开孔钢板衔接件的力学性能 -技术特点 仅仅是普通的钢板上设置园孔，不需求特别进展加工；沿钢板两面用角焊缝焊接，不需求公用的焊接设备；圆孔中可以贯穿主钢筋，改善了钢筋布置的施工性；开孔钢板沿着翼缘纵向布置，可以起到加劲板的作用；抗剪刚度、强度较大，当设置贯穿钢筋后进一步增大；破坏是孔中混凝土剪切破坏、不受疲劳的影响。 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接开孔钢板衔接件 开孔钢板衔接

15、件 运用实例 日本高速铁路上的高架桥钢管混凝土主梁与混凝土顶板的组合梁跨径：34.95m+36.0m+34m钢管内填充轻质混凝土组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接钢与有机资料组合衔接件 柔性衔接件运用底硬度环氧树脂、或泡沫塑料包裹根部 运用背景： 在非组合梁或非组合段设置的衔接件仅仅起到固定桥面板的作用，设计时并不加以思索，但是，剪力的作用是不可防止的，衔接件时常发生疲劳断裂等景象。这种情况下就要求运用刚度较小、而且又可以起到固定作用的衔接件。力学特点： 到达降低剪切刚度的目的，同时焊钉的头部或型钢的翼缘所承当的抗拉拔作用又可以坚持 。组合结构桥梁设计新理念组合结构桥

16、梁设计新理念钢与混凝土的衔接钢与有机资料组合衔接件 柔性衔接件剪力与相对滑移曲线的实验结果 焊钉为直径19mm、高度120mm，其中一根在高度30mm范围内沿圆周方向涂抹厚度9mm的树脂。柔性焊钉初期刚度小，剪力维持在强度的1/3左右继续滑移变形，然后上升。对应于最大剪切作用力时的滑移量添加了大约3倍，抗剪强度略有提高。设置与否，最终焊钉都是杆部剪断，所以抗剪强度的添加极其有限。焊钉根部不予混凝土直接接触，靠杆部弯曲性能承当剪力，抗疲劳性能较好。 (b) 柔性焊钉(a) 普通焊钉剪力 (kN)剪力 (kN)滑移量 (mm)滑移量 (mm)剪力 (kN)组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理

17、念钢与混凝土的衔接钢与有机资料组合衔接件 刚度滞后衔接件运用高硬度环氧树脂、并配合硅砂 构造特点： 1.运用树脂砂浆为高硬度； 2.包裹高度大约需求焊钉杆部高度的2/3； 3.厚度要根据对焊钉自在滑移量的要求来决议； 4.要求涂抹在钢板外表上的粘度要低； 5.包裹在焊钉杆部的粘度要高。 圆柱头焊钉包裹树脂涂抹树脂组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接钢与有机资料组合衔接件刚度滞后衔接件树脂试件的紧缩实验结果 硬化后树脂砂浆的紧缩强度远远高于混凝土的强度，与硅砂的配合无关。包裹焊钉杆部、粘度高的树脂砂浆的弹性模量， 当硅砂配合比为0.8时大约是混凝土的1/2。涂抹钢板外表、

18、粘度低的树脂砂浆的弹性模量， 当硅砂配合比为0.3时大约是混凝土的1/5。一切的树脂砂浆的泊松比与硅砂的配合无关，大约为0.35。 粘度高低硅砂配合比压缩强度(MPa)弹性模量(GPa)泊松比高粘度0.01036.80.370.712113.00.290.813415.30.32低粘度0.01304.10.380.31316.50.35组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接钢与有机资料组合衔接件刚度滞后衔接件剪力与相对滑移曲线的实验结果 不论能否配合硅砂、硬化前还是硬化后，抗剪承载力最终都与无树脂包裹的焊钉非常接近。 硬化前，衔接件的作用力在滑移量，不断到8mm左右都坚持着抗剪承载力的约1/5，然后开场上升，这个滑移量与树脂砂浆包裹厚度相对应。 与无树脂包裹焊钉相比较，硬化后，硅砂配合比为0.8的包裹焊钉的剪切刚度几乎一样，抗剪承载力稍大；而不添加硅砂时剪切刚度降低许多。 滑移量 (mm)剪力 (kN)滑移量 (mm)滑移量 (mm)(a) 无包裹焊钉(b) 含硅砂焊钉(c) 无硅砂焊钉剪力 (kN)剪力 (kN)组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念钢与混凝土的衔接钢与有机资料组合衔接件刚度滞后衔接件运用背景