《PBL剪力鍵疲勞性能及其影響因素試驗研究》是依託中南大學，由侯文崎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：PBL剪力鍵疲勞性能及其影響因素試驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯文崎
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
設計若干組不同類型的PBL剪力鍵組合結構試件，通過疲勞推出試驗和剩餘極限承載力推出試驗，研究PBL剪力鍵疲勞破壞機理和疲勞破壞形式，研究疲勞荷載幅、混凝土強度等級、貫通鋼筋直徑、鋼板孔洞直徑和間距、箍筋配筋率等因素對PBL剪力鍵疲勞性能的影響，研究疲勞荷載對PBL剪力鍵組合結構剩餘承載能力的影響，得到PBL剪力鍵疲勞性能的主要影響因素和次要影響因素。在此基礎上，考慮鋼與混凝土之間的滑移、混凝土開裂、貫通鋼筋塑性變形等，採用空間非線性有限元分析方法，進一步研究各種因素對PBL剪力鍵承載力的影響規律，得到影響PBL剪力鍵疲勞承載力的控制參數，確定其合理取值範圍。綜合試驗結果和數值計算結果，採用回歸分析方法，提出PBL剪力鍵疲勞承載力計算公式，提出PBL剪力鍵剩餘極限承載力計算公式，以為PBL剪力鍵組合結構疲勞設計及相關規範的制定提供參考和技術儲備。
結題摘要
PBL剪力鍵由於其承載能力高、延性好，抗疲勞性能好、施工方便等優點，在鋼-混凝土組合結構中的套用日漸增多。既有試驗研究表明，PBL剪力鍵組合結構傳力機理複雜，力學行為受多種因素影響。目前，國內外相關規範對PBL剪力鍵組合結構的試驗方法、試件標準和承載力取值均尚無明確規定。項目組通過近3年的研究，採用數值分析和試驗相結合的方法，對PBL剪力鍵力學行為的有限元仿真模擬方法，承載力影響因素、承載力計算公式、疲勞性能和剩餘承載力等方面開展了系統的研究，研究成果培養了多名碩士研究生，並有多篇論文正在整理撰寫。項目主要研究工作及成果具體包括：（1）提出了PBL剪力鍵空間非線性有限元仿真分析方法，該方法考慮了材料非線性，鋼板孔洞和混凝土榫的接觸狀態非線性等。算例計算結果與既有試驗結果吻合良好，驗證了該方法的有效性。（2）研究了混凝土強度、鋼板孔洞直徑、貫通鋼筋直徑、貫通鋼筋強度和鋼板厚度等因素對PBL剪力鍵極限承載力和剛度的影響。結果表明，混凝土強度和鋼板孔洞直徑對其極限承載力的影響最大，貫通鋼筋直徑次之，貫通鋼筋強度的影響最小。在此基礎上，提出了混凝土榫承載能力參數λ和貫通鋼筋承載能力參數μ，研究了其對PBL剪力鍵極限承載力的影響。結果表明，隨著λ和μ提高，PBL剪力鍵極限承載力增大。（3）考慮混凝土強度、貫穿鋼筋直徑、鋼板開孔直徑、普通鋼筋配筋率等因素，設計、製作了9組共27個試件，完成了9個試件的極限承載力試驗，18個試件的疲勞性能試驗。疲勞試驗結果表明，疲勞荷載幅和混凝土強度是PBL剪力鍵疲勞性能最重要的影響因素；隨著疲勞次數的增加，PBL剪力鍵剛度有所減小，但幅度不大，當混凝土裂縫寬度達到0.2mm時，混凝土榫只是剛度略有折減，並未退出工作。（4）完成了18個疲勞試驗試件的剩餘極限承載力試驗，試驗結果表明，經過疲勞試驗後，PBL剪力鍵的剩餘極限承載力較未疲時略有下降，下降比例在15%左右；PBL剪力鍵貫通鋼筋和混凝土榫的破壞情況與極限承載力試驗類似，但貫通鋼筋變形更嚴重，鋼與混凝土之間相對滑移更大。（5）在上述研究基礎上，提出了PBL剪力鍵承載力經驗公式，該公式計算結果與試驗結果吻合良好。對於經歷疲勞後的剩餘承載力，建議按正常承載力的80%考慮。
