《PBL連線器群結構行為與計算方法研究》是依託西南交通大學，由趙燦暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：PBL連線器群結構行為與計算方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙燦暉
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
混合結構橋樑近年發展迅猛，作為鋼－混連線區域的核心部件，連線器群的工作性能決定了鋼、混凝土兩種結構是否能連線成共同受力的整體，連線器群的結構行為和計算理論，直接影響結構安全性和構造的合理性、經濟性，是影響混合結構橋樑發展和套用的基礎性科學問題。本項目採用試驗研究與有限元仿真分析相結合的方法，對PBL剪力連線器群載入全過程的結構行為進行系統研究，探明連線器群的剪力分布、鋼板內力分布、破壞過程的演化等關鍵結構行為；在此基礎上，提出剪力連線器群承載力極限狀態的主要理論指標，並參照混凝土結構設計計算原理，建立連線器群整體承載力計算的基本方法。同時，基於有限元分析的子模型方法，探討基於試驗參數的簡化有限元分析方法。在試驗研究和數值分析的基礎上，初步建立PBL連線器群的計算方法，為準確評價混合結構橋樑鋼－混結合區域的安全性和確定合理的結構構造提供科學依據。
結題摘要
根據結構受力特點，在結構的不同部位合理地採用鋼結構或混凝土結構已成為結構工程發展的必然趨勢。剪力連線器群是混合結構鋼－混連線區域的主要傳力構造，是混合結構設計成敗的關鍵之一。 在工作過程中，隨著荷載的變化，連線器群的剪力分布、連線器的變形均處於複雜的演變過程中，這使得連線器群結構行為十分複雜，僅根據連線器的結構行為難以準確評價連線器群的安全性和構造設計的合理性。PBL連線器群的結構行為及其極限承載力的計算方法，成為制約混合結構發展的瓶頸問題之一。 本項目針對混合結構中PBL剪力連線器的承載機理、連線器群載入全過程結構行為及其承載機理、極限承載力理論計算方法、數值模擬方法等問題進行了深入研究，取得如下成果。 （1）提出了混合結構PBL剪力連線器承載的剪力摩擦理論，揭示了其承載機理，探明其承載機制包括：芯棒鋼筋的銷栓作用、混凝土榫剪下破壞面及混凝土的側向膨脹與鋼板的剪力摩擦，剪力摩擦對承載力的貢獻可達50%以上。這一研究結果糾正了PBL連線器以剪下受力為主的認識，揭示了混合結構和疊合梁中PBL力學性能的不同的原因。基於剪力摩擦理論建立了PBL承載能力計算公式，計算精度達85%以上。 （2）探明了PBL剪力連線器群可分為擬彈性、彈塑性、屈服三個工作階段，建立了連線器群滑移分布方程；基於彈性地基板理論，結合剪力摩擦理論揭示了載入過程中連線器群內力分布的機理，據此，提出了PBL 連線器群荷載傳遞模型及求解算法，為連線器群結構行為分析和構造的合理設計提供理論分析方法。 （3）基於金屬結構漸進損傷理論，探明了PBL連線器“鍵群效應”的原因，指出穿孔芯棒鋼筋損傷將導致其“索效應”折減和拉力退化，前者導致了銷栓作用的退化，後者導致了剪力-摩擦效應的折減，二者的共同作用使得PBL剪力連線器群承載能力低於單鍵承載力之和，在此基礎上提出了PBL 剪力連線器群極限承載力的理論計算公式，解決了工程設計中PBL連線器群力學性能和承載能力依賴於模型試驗驗證的問題。 （4）引入了混凝土的損傷塑性模型和Haskett剪力-摩擦滑動接觸模型，在數值模擬中準確模擬了混凝土榫的剪脹、剪力摩擦、芯棒鋼筋的損傷及連線器的屈服強化特徵，將單個連線器的數值模擬精度有70%左右提高至90%。在此基礎上，提出了PBL剪力連線鍵群數值模擬的逐步擴大子結構法，為PBL 剪力連線器群結構行為的數值模擬分析提供了新的途徑。
