基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法技术

本发明专利技术公开了基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法，包括如下步骤：步骤一、确定基于剪力钉增强的组合销连接件的抗剪承载力公式基本形式；步骤二、确定组合销连接件单销抗剪承载力计算公式；步骤三、建立考虑剪力钉横截面积和剪力钉抗拉强度的剪力钉承载力计算公式；步骤四、结合基于剪力钉增强的组合销连接件推出试验数据，拟合相互作用影响系数，提出其抗剪承载力计算公式，从而可以确定基于剪力钉增强的组合销剪力连接件抗剪承载力。本发明专利技术使新型组合销连接件抗剪承载力的确定更合理、准确、便捷，为基于剪力钉增强的组合销连接件在组合桥梁结构中的应用提供理论依据。依据。依据。

【技术实现步骤摘要】
基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法


[0001]本专利技术涉及一种连接件抗剪承载力的确定方法，具体涉及一种基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法，属于交通工程


技术介绍

[0002]钢
‑
混组合桥梁能够充分发挥混凝土的抗压强度和钢材的抗拉强度，并降低桥梁结构自重，节省工程造价，在桥梁工程中具有广泛的应用前景。剪力连接件是保证桥面板与钢主梁连接成整体的一个重要部件。目前连接件最主要的形式有剪力钉连接件和PBL连接件，通过布置在钢梁的上翼缘板上与桥面板相连接。近年来，欧洲提出了一种腹板直插式改进螺旋线型组合销连接件(Modified clothoid shape composite dowel，简称MCL)，具有很好的抗剪性能和抗疲劳性能，并在桥梁工程中得到成功应用。
[0003]但是研究发现，MCL组合销连接件存在明显的应力集中区域，导致钢销底部会过早出现撕裂现象，限制了其抗剪承载能力的发挥。
[0004]为此，可以设想提出一种基于剪力钉增强的新型组合销连接件，通过在MCL钢销上横向设置剪力钉，以改善钢销的受力状态，缓解其应力集中现象，达到提高其抗剪承载力的目的。但是，目前尚没有对这种组合销连接件抗剪承载力的准确评估确定的方法，这限制了新型组合销连接件在钢
‑
混组合桥梁以及其他交通工程中的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法，该模型可准确确定基于剪力钉增强的组合销连接件的抗剪承载力，为剪力钉增强的组合销连接件在组合桥梁结构中的应用提供理论依据。
[0006]本专利技术具体是这样实现的：
[0007]基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法，其特征在于包括如下步骤：
[0008]步骤一、考虑腹板直插式组合销连接件和剪力钉连接件两部分均提供抗剪承载力，根据叠加原理，确定基于剪力钉增强的组合销连接件的抗剪承载力公式基本形式；
[0009]步骤二、基于剪力钉增强的组合销连接件的破坏模式和几何参数，确定组合销连接件单销抗剪承载力计算公式；
[0010]步骤三、根据钢销剪力钉均发生根部剪切破坏的现象，建立考虑剪力钉横截面积和剪力钉抗拉强度的剪力钉承载力计算公式；
[0011]步骤四、结合基于剪力钉增强的组合销连接件推出试验数据，拟合相互作用影响系数，提出其抗剪承载力计算公式，从而可以确定基于剪力钉增强的组合销剪力连接件抗剪承载力。
[0012]更进一步的方案是：
[0013]所述的基于剪力钉增强的组合销连接件，是在腹板直插式改进螺旋线型组合销连
接件(简称MCL)的钢销上横向设置剪力钉，钢销厚度为8
‑
16mm；单个钢销上设置的剪力钉数量为1
‑
3对，以改善MCL的钢销受力状态和缓解其应力集中现象，达到提高MCL抗剪承载力的目的。
[0014]更进一步的方案是：
[0015]步骤一中，根据叠加原理，得到基于剪力钉增强的组合销连接件的抗剪承载力计算公式基本形式为：
[0016]P＝αP
mcl
+βP
sd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0017]其中：α为基于剪力钉增强的组合销连接件的相互作用影响拟合系数；β为基于剪力钉增强的组合销连接件中，剪力钉连接件的相互作用影响拟合系数；P
mcl
为组合销连接件单销抗剪承载力；P
sd
为剪力钉连接件单钉抗剪承载力。
[0018]更进一步的方案是：
[0019]步骤二中，MCL组合销连接件的三种破坏模式为：钢销破坏、混凝土剪切破坏和混凝土撬出破坏，由于基于剪力钉增强的组合销连接件的破坏模式为钢销破坏，因此确定组合销连接件的破坏模式为钢销破坏；由于抗剪承载力与钢销厚度、临界截面宽度和屈服强度呈线性关系，几何参数通过钢销间距e
x
来表示，则组合销连接件单销抗剪承载力计算公式为：
[0020]P
mcl
＝0.25
·
e
x
·
t
w
·
f
yk
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]其中，e
x
为钢销间距；t
w
为钢销厚度；f
yk
为钢腹板屈服强度；
[0022]更进一步的方案是：
[0023]步骤三中，根据《公路钢
‑
混组合梁桥设计与施工规范》，以及钢销剪力钉均在根部被剪断而发生剪切破坏的现象，考虑剪力钉横截面积和剪力钉抗拉强度两个关键参数，建立剪力钉承载力计算公式为：
[0024]P
sd
＝0.7A
n
f
su
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0025]其中，A
n
为剪力钉截面面积(mm2)；f
su
为焊钉材料的抗拉强度最小值(MPa)；
[0026]更进一步的方案是：
[0027]步骤四中，结合基于剪力钉增强的组合销连接件推出试验数据，利用差分进化法，对系数α、β进行拟合，得出α＝1.461，β＝0.853。将拟合得到的系数和式(2)、(3)代入式(1)中，得到基于剪力钉增强的组合销剪力连接件的抗剪承载力计算公式(4)，从而可以确定基于剪力钉增强的组合销剪力连接件抗剪承载力，
[0028]P＝0.365e
x
t
w
f
yk
+0.597n
s
A
n
f
su
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0029]其中，n
s
为单个钢销上的增加剪力钉数量。
[0030]本专利技术至少具有如下突出的有益效果：
[0031]1、本专利技术提出了新型的基于剪力钉增强的组合销剪力连接件，为组合桥梁结构的连接提供了新方式，推动了钢
‑
混组合桥梁结构的发展。
[0032]2、基于试验和相关规范，本专利技术提出了基于剪力钉增强的组合销剪力连接件的抗剪承载力确定方法，使新型组合销连接件抗剪承载力的确定更合理、准确、便捷，为基于剪力钉增强的组合销连接件在组合桥梁结构中的应用提供理论依据。
附图说明
[0033]图1为本专利技术基于剪力钉增强的组合销剪力连接件抗剪承载力的确定方法流程图；
[0034]图2为本专利技术实施例的基于剪力钉增强的新型组合销连接件的不同结构示意图；
[0035]图2中，(a)单个钢销上横向设置剪力钉数量为3对时的主视图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于剪力钉增强的组合销连接件抗剪承载力确定方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、考虑腹板直插式组合销连接件和剪力钉连接件两部分均提供抗剪承载力，根据叠加原理，确定基于剪力钉增强的组合销连接件的抗剪承载力公式基本形式；步骤二、基于剪力钉增强的组合销连接件的破坏模式和几何参数，确定组合销连接件单销抗剪承载力计算公式；步骤三、根据钢销剪力钉均发生根部剪切破坏的现象，建立考虑剪力钉横截面积和剪力钉抗拉强度的剪力钉承载力计算公式；步骤四、结合基于剪力钉增强的组合销连接件推出试验数据，拟合相互作用影响系数，提出其抗剪承载力计算公式，从而可以确定基于剪力钉增强的组合销剪力连接件抗剪承载力。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述的基于剪力钉增强的组合销连接件，是在腹板直插式改进螺旋线型组合销连接件的钢销上横向设置剪力钉从而形成的。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述的钢销厚度为8
‑
16mm。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：在单个钢销上设置的剪力钉数量为1
‑
3对。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述方法，其特征在于：步骤一中，根据叠加原理，得到基于剪力钉增强的组合销连接件的抗剪承载力计算公式基本形式为：P＝αP
mcl
+βP
sd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中：α为基于剪力钉增强的组合销连接件的相互作用影响拟合系数；β为基于剪力钉增强的组合销连接件中，剪力钉连接件的相互作用影响拟合系数；P
mcl
为组合销连接件单销抗剪承载力；P
sd
为剪力钉连接件单钉抗剪承载力。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：步骤二中，腹板直插式改进螺旋线型组合销连接件的三种破坏模式为：钢销破坏、混凝土剪切破坏和混凝土撬出破坏，由于基于剪力钉增强的组合销连接件的破坏模式为钢销破坏，因此确定组合销连接件的破坏模式为钢销破坏；由于抗剪承载力与钢销厚度、临界截面宽度和屈服强度呈线性关系，几何参数通过钢销间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沐宇，张强，卢志芳，刘国豪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：