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组合结构栓钉连接件抗拔性能研究

发布时间:2018-10-14 13:39
【摘要】:钢-混凝土组合结构因其充分发挥各材料优势、施工便捷、经济效益高,已成为继混凝土结构、钢结构之后广泛应用的结构形式。抗剪连接件作为连接钢与混凝土的构件,是发挥组合作用的关键元件,起到传递剪力、防止掀起的作用。栓钉连接件是最为常见的连接件形式,也是组合结构研究的关键点之一。目前国内外针对栓钉连接件的研究主要针对其抗剪性能,对抗拔性能涉及较少,本文将通过试验、有限元、理论分析相结合的方法,研究栓钉连接件的抗拔性能。主要研究工作包括:(1)整理总结国内外对于栓钉连接件的试验及理论研究现状,提出本文的研究内容和实施计划;(2)应用本文提出的自平衡加载装置对预埋于混凝土的栓钉试件进行拉拔试验,研究其拉拔性能,试验考虑了栓钉埋深、栓钉距自由边距离、多栓钉间距、钢筋情况对试件抗拔性能的影响,试验获得了栓钉破坏、混凝土破坏两种典型的破坏模式,并根据试验结果对影响承载力的因素进行分析;(3)通过总结试验现象,掌握试件传力机制,采用刚塑性分析法推导栓钉抗拔承载力计算公式,推导中比较了多种混凝土破坏准则,最终选用双剪切三参数破坏理论,理论计算结果与试验值吻合良好,并通过引入考虑栓钉边距、栓钉间距的修正系数,将计算公式推广至边角布置栓钉、多栓钉情况;(4)利用有限元软件Abaqus对试验构件进行建模分析,验证有限元模型的可靠性和准确度,并通过参数分析考察栓钉直径、栓钉埋深、栓钉强度、混凝土强度对试件抗拔性能的影响;(5)对新型抗拔不抗剪栓钉连接件进行拉拔试验,试验考虑了栓钉埋深、钉帽尺寸对于拉拔性能的影响,并提出抗拔承载力的简化计算公式以及相应的构造要求;最后,总结主要研究成果并提出对进一步研究工作的展望。
[Abstract]:Steel-concrete composite structure has become a widely used structure form after concrete structure and steel structure because of its advantages of various materials convenient construction and high economic benefit. As a member connecting steel and concrete, shear joint is the key component to play the role of combination, play the role of transmitting shear force and preventing lift. Pin joint is the most common type of connection, and it is also one of the key points in the research of composite structure. At present, the domestic and foreign researches mainly focus on its shear performance, but less on the anti-pull-out performance. This paper will study the pull-out performance of the bolt joint by means of the combination of test, finite element and theoretical analysis. The main research work includes: (1) finishing and summarizing the domestic and foreign test and theoretical research status of pin joint, The research contents and implementation plan of this paper are put forward. (2) the self-balanced loading device proposed in this paper is used to carry out drawing tests on the stud specimens preburied in concrete, and its drawing performance is studied. The test takes into account the depth of the bolt and the distance from the free side of the bolt. The influence of the spacing of multi-bolt and the condition of reinforcing bar on the pull-out performance of the specimen is studied. Two typical failure modes of bolt and concrete are obtained, and the factors influencing the bearing capacity are analyzed according to the test results. (3) through summing up the test phenomenon, In order to master the force transfer mechanism of the specimens, the formula for calculating the pull-out bearing capacity of the studs is derived by rigid plastic analysis. In the derivation, various failure criteria of concrete are compared, and the failure theory of three parameters of double shear is used. The theoretical calculation results are in good agreement with the experimental values. And by introducing the correction coefficient which takes into account the side distance and the spacing of the bolt, the formula is extended to the situation of the pin arranged in the edge angle and the multi-bolt. (4) the finite element software Abaqus is used to model and analyze the test member. The reliability and accuracy of the finite element model were verified, and the effects of the diameter, depth, strength and strength of the bolt on the pull-out properties of the specimens were investigated by means of parameter analysis. (5) the pull-out tests were carried out on the new type of non-pull-resistant shear-bolt connectors. The influence of the depth of the bolt and the size of the nail cap on the drawing performance is considered, and the simplified formula for calculating the pull-out bearing capacity and the corresponding structural requirements are put forward. Finally, the main research results are summarized and the prospects for further research work are put forward.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU398.9

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本文编号:2270634

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