摘要：通过6个钢-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轻型组合结构短栓钉推出试验,对其抗剪承载力、破坏形态、栓钉应变及荷载-滑移曲线进行了研究,探讨了栓钉直径、长度、数量以及界面黏结对短栓钉抗剪性能的影响规律.结果表明:所有试件均为栓钉根部剪切破坏,UHPC板除栓钉根部沿承压方向部分UHPC压碎外,其余部分保持完好,UHPC可以抵抗栓钉传递的高压应力;栓钉根部截面屈服后应力强化阶段明显,栓钉发生剪切破坏时,栓钉根部上侧应变超过3500με;长径比为2.0的短栓钉在UHPC中也能发挥全部强度;所有试件的荷载-滑移曲线分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段,所有短栓钉的最大滑移量均小于4 mm,工程应用时应按照弹性剪力连接件进行设计;栓钉直径对栓钉抗剪性能提高最显著,直径16 mm的栓钉比直径13 mm的栓钉的抗剪承载力和极限滑移分别提高了46.4%和11%,弹性刚度和塑性刚度分别提高了35.8%和59.1%,增加栓钉长度和界面黏结能有效提高栓钉的剪切刚度,长径比为3.0的栓钉比长径比为2.5的栓钉的弹性刚度提高了12.3%,界面有黏结试件比界面无黏结试件的弹性刚度提高了17.4%;相同间距内,合理增加更多栓钉有利于提高整体抗剪强度,但会降低延性变形能力.最后,结合实验数据和国内外UHPC中栓钉推出试验结果,建立了UHPC中栓钉荷载-滑移曲线和抗剪承载力预测表达式,计算值与试验值吻合良好.

摘要：研究自密实高强钢纤维混凝土(HSFC)-钢组合桥面结构中短栓钉连接件的抗剪性能,通过对14个栓钉连接件进行推出试验,讨论了栓钉直径、保护层厚度和配筋的影响,并对破坏模式和力学性能进行分析,提出荷载-滑移曲线预测式,并给出自密实HSFC-钢组合桥面结构设计建议。结果表明:(1)使用HSFC代替普通混凝土后,推出试件破坏模式由混凝土压碎转变为栓钉剪断破坏,短栓钉抗剪强度提高了39.1%;(2)当HSFC中栓钉长径比和保护层厚度不满足现行规范要求时,仍可实现混凝土和钢板的优良协同作用;(3)栓钉直径的增大可以显著提高栓钉的抗剪强度,但HSFC混凝土板厚度对栓钉的抗剪性能影响并不明显。

摘要：针对钢-UHPC复合桥面短栓钉的抗剪疲劳功效开展专题实验分析研究,基于4个不同参数试样,获得短栓钉抗剪S-N曲线,并开了展动、静移滑工况下的栓钉抗剪疲劳分析,揭示该型桥面短栓钉抗移滑剪力的相关规律。

摘要：文章采用数值模拟研究了栓钉直径、栓钉高度、ECC强度、界面粘结强度对钢-ECC组合桥面板中短栓钉抗剪性能的影响。结果表明:栓钉直径、ECC强度对短栓钉的抗剪承载力和抗剪刚度有显著影响;栓钉高度对短栓钉的抗剪承载力和抗剪刚度的影响较小;钢-混凝土的界面粘结强度可以提高抗剪刚度,但对短栓钉的抗剪承载力的影响可忽略不计;现有规范评价ECC组合桥面板中短栓钉的抗剪承载力时过于保守。

摘要：为深入研究超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)中短栓钉的抗剪性能,提出精细化的计算理论和方法,指导工程设计,共完成9个静力推出试验。试件参数包括短栓钉直径、界面处理情况以及加载方式。根据试验受力模式,提出了一种三维精细有限元分析模型,利用ABAQUS显式分析方法,探讨焊缝形式、短栓钉直径、短栓钉高度、UHPC强度等参数对UHPC中短栓钉抗剪性能的影响。最后结合试验数据及有限元分析结果提出UHPC中短栓钉荷载-滑移全曲线实用经验公式和抗剪承载力计算公式。试验及分析结果表明:短栓钉抗剪承载力主要受短栓钉直径和焊缝形式的影响,随短栓钉直径的增大而提高,有限元中模拟焊缝相比于不模拟焊缝时短栓钉抗剪承载力提高48%~93%;短栓钉抗剪刚度主要受短栓钉直径和界面处理情况的影响,界面黏结将提高抗剪刚度;加载方式(单调加载和循环加载)、短栓钉高度和UHPC强度对短栓钉抗剪性能影响较小;2种不同直径短栓钉最大滑移均不超过4mm,设计时可按照弹性连接件设计方法计算;收集的国内外68组有效试验数据与理论计算结果吻合度较高;建议取0.3Pu~0.4Pu(短栓钉抗剪承载力)处的割线刚度平均值作为UHPC中短栓钉抗剪刚度,抗剪刚度试验值与理论计算结果对比表明该方法具有较高的精度。

摘要：正交异性钢桥面板疲劳开裂现象较为常见,利用超高性能混凝土(UHPC)的优异性能,一种裂纹免修复的UHPC加固结构被提出,由于新结构在原有钢板表面胶粘带有短栓钉的钢板条使得该结构的界面抗剪性能较为复杂。因此利用8个静力推出试件研究该结构界面抗剪性能与机理,栓钉直径、界面处理情况以及加载方式等作为试验参数。结果表明:(1)栓钉直径增大可显著提高短栓钉抗剪承载力与抗剪刚度,直径16 mm栓钉的抗剪承载力比直径13 mm的试件平均提高48%,且焊缝质量对于抗剪性能影响明显;(2)胶粘钢板条对短栓钉抗剪承载力无显著影响,但可以有效提高其抗剪刚度,协同栓钉受力,胶粘钢板条失效点平均荷载约为25 kN,其抗剪刚度较界面涂油试件平均提高了44%~74%,直径13 mm和16 mm栓钉的抗剪刚度建议取值分别为198 kN/mm和229 kN/mm;(3)胶粘钢板条的UHPC中短栓钉的抗剪承载力明显高于普通混凝土中栓钉承载力计算值,采用考虑焊缝贡献的抗剪承载力计算公式可以更加准确计算UHPC中短栓钉的抗剪承载力,其计算值与试验值拟合精度较高,可以更好地反映其受力机理,指导工程设计;(4)循环加载很大程度上对界面粘结产生损伤,其抗剪刚度略小于单调加载,但不影响短栓钉抗剪承载力;(5)试件破坏时,UHPC与钢板条粘贴位置处脱开,且仅在栓钉位置处局部损伤,其余部位均未见任何裂缝和损坏。

摘要：针对大跨径钢桥面铺装层及正交异性钢桥面板容易破坏的世界难题,提出钢-ECC铺装组合结构,并探究短栓钉应用在钢-ECC组合桥面板中的受剪性能。通过4组静力推出试验研究了钢-ECC组合结构的荷载-滑移曲线、抗剪承载力和破坏模式。试验结果表明:采用短栓钉联结的钢-ECC组合桥面板具有较高的抗剪承载力,且栓钉承载力设计值可偏安全按照《钢结构设计规范》(GB 50017—2017)计算取值,即NvC=0.7 Astudfstud;ECC层加厚有利于提高组合结构的抗剪性能;ECC中栓钉的抗剪刚度与普通混凝土中栓钉的抗剪刚度相比,提高了195%以上;推出试件破坏时,栓钉被剪断,ECC板表面未见明显裂缝。

摘要：为探寻高性能组合桥面板中短栓钉的疲劳性能和损伤演化及其评价方法,引入UHPC及短栓钉材料损伤模型的本构关系,利用ABAQUS软件选用显示求解算法对短栓钉抗剪疲劳推出试验进行有限元模拟,研究短栓钉的疲劳性能,并对其寿命进行评估;基于数值模型探究循环加载应力比和直径对短栓钉疲劳性能的影响。研究发现,基于多轴疲劳评估准则预测的短栓钉疲劳寿命与试验值基本吻合,验证了该准则的有效性及数值模型的正确性;UHPC结构层与短栓钉的损伤具有明显的局部特征及累积效应;应力比对短栓钉疲劳性能影响显著,增大循环加载应力比,可显著提高其疲劳寿命值;增大短栓钉直径对短栓钉疲劳性能的改善程度有限。