某轻骨料混凝土试件的栓钉推出试验研究.pdf

6 2 世界 桥 梁 2 0 1 4， 4 2 ( 2 ) 某轻骨料混凝土试件 的栓钉推 出试 验研究 李献 光 ， 刘迎倩 。 徐 海鹰 ( 1 恩施 J , i1 交通 基本 建设 质量 监督 站 ， 湖北 恩 施 4 4 5 0 0 0 ； 2 中铁 大桥 局集 团桥科 院有 限公 司， 湖北 武 汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘 要 ： 为研究钢 一轻骨料混凝土 中栓钉 的静 性能 ， 针对某轻 骨料混凝 土设 计 的 6种试 件进行静 力推 出试 验 ， 对轻骨 料混 凝 土试 件的静 力试验结果进行 了归纳和分析 ， 并就钢筋布 置形式 和试验 方法对 试件静 力性能 的影响 进行 了讨 论 。试验 研究 结果表明 ， 轻 骨料混凝 土推 n试件的设计 承载力满足 E u r o c o d e 4 设 计规范的要求 ； 试件 的布筋形 式对推 出试验结果 有较大影 响 ， 增加栓钼 附近混凝土受压 区的钢筋 布置 ， 有利于提 高栓钉 连接件 的承载 能力 ； 不 同布 筋形式 的试件在 推 出试验过程 中 的 荷载滑移规律有一定差别 ， 但 最大抗剪承载力下的滑移量差别不 明显。 关 键 词 ：轻 骨料 混 凝 土 ； 栓 钉 ； 推 出试 验 ； 静 力性 能 ； 设 计 承 载 力 ； 试验 研 究 中图分类号 ：U4 4 6 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 l 4 ) 0 2 0 0 6 2 0 4 1 前 言 钢 一混凝 土 组合 梁 比钢梁 和混凝 土梁 具 有多方 面 的优越 性 ， 在 桥梁 上 得 到 了越 来越 多 的应 用 ， 轻 骨料 混凝 土 由于其 密度 小 、 重量 轻 ， 若采 用 其制 作 钢 一混凝 土组 合梁 ， 则更 能发 挥组 合梁 的优 越性 。 钢 一混 凝 土组合 梁 多采用 栓钉 作为 钢梁 与混 凝土 梁 间的连 接件 ， 轻骨 料混 凝土 I 栓 钉连 接 的静力 性能 ， 对 于轻 骨料 混凝 土组 合梁 的设 计参 数取 值及 力学性 能 非常 重要 。 柃 钉 在 钢 一混 凝 土 组 合梁 中 的受 力较 为 复 杂 ， 难 以通 过 力学 分 析 方 法 来 确 定 其 承 载 力 和力 学 行 为 ， 一 般借 助 试验 的手段 ， 根 据试验 结果 得 其力 学 性 能 和承 载力 经验 公式 。 目前 获 得栓 钉 受 力性 能 的方 法 主要 有 梁 式 试验 和推 出试 验 2种 J ， 国 内 外组 合梁 规范 中栓 钉承 载 力计算公 式 均是 根据 推 试验 的结 果 得 的 。在 某 桥 轻 ， 田 料 混 凝 土 组 合 梁研 究项 目中 ， 通 过设 计多 组形 式 的试件 ， 对轻 骨料 混凝 土 f 1 栓 钉连 接 件 的静 力 性 能 进 行 了试 验 研 究 ， 并研 究 了不 同布筋 形 式对试 验结 果 的影 响 。 2试件 设计 推 试件 的钢结 构为 Q3 4 5 q D钢板 焊接 成 的 H 形结构 ， 每个 试件 上焊 接 4个 MI 1 5 A l 的 4 2 2 m m 1 5 O mm 栓钉 ， 混 凝土 为 轻骨 料 陶 粒 混凝 土 ， 钢 筋 为 4 2 o mm 的 HRB 3 3 5热 轧 带 肋 钢 筋 ， 保 护 层 厚 2 5 mm。为研 究 不 同 布 筋 形 式 对 推 出试 验 结 果 的 影 响 ， 共 设计 了 6种 不 同形 式 的试件 ， 包 括基 本形 式试 件 ( 见 图 1 ) 、 素混 凝 土 试 件 和另 外 4种 不 同 布筋 形 式 的试 件 。其 中不 同布 筋形 式试 件 除改变横 向钢筋 或横 向钢 筋 N5 2和 N5 3布 置位 置 ， 其余 都 与基 本形 式 一致 ， 4种试件 形式 分别 如 下 。 ( 1 )所 有横 向钢 筋 水 平 地 靠 向钢 板 一 侧 ， 使 得 钢板 侧 混凝 土保 护层厚 度 为零 ( 简称 类 开 IJ 1 ) 。 ( 2 )所 有横 向钢 筋 水 平 地 远 离 钢 板 一 侧 ， 使 得 混 凝土 侧 向表面 保护 层厚 度为零 ( 简 称类 型 2 ) 。 ( 3 )横 向钢筋 N5 2移 到 栓钉 下 侧 ， 与 横 向钢 筋 N 5 3一起 紧靠 栓钉 下 面布 置 ( 简 称类 型 3 ) 。 ( 4 )横 向钢筋 N5 2移 到 栓钉 上 侧 ， 与 横 向钢 筋 N5 3 一 起 紧靠栓 钉上 面布 置 ( 简称类 型 4 ) 。 轻骨 料为 9 0 0级 碎 石形 膨 胀 页 岩 型 陶 粒 ， 主要 粒径 为 5 2 0 mm； 轻 骨 料 陶粒 材 料 性 能 如 表 1所 示。轻骨料陶粒混凝土在标准养护条件下 的 3 ， 7 ， 1 4 ， 2 8 d立方体抗压强度分别为 5 0 3 ， 5 7 2 ， 6 2 9 ， 6 8 5 MP a ， 7 d 、 2 8 d弹性 模 量 分 别 为 3 2 1 G P a 、 3 6 8( Pa 表 1 轻 骨 料 陶粒 材 料 性 能 收稿 日期 ： 2 O l 4 0 1 0 6 作者简 介： 李献光 ( 1 9 7 8 ) ， 男 ， 1 程师 ， 2 0 0 2年 毕业于长安大学公路 与城 市道路工程专业 ， _ 【= 学学士 ( E ma i l ： g u a n g x i a n l i 1 6 3 c o rn) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 世 界 桥 梁 2 01 4， 4 2 ( 2 ) 混凝 土试 件 的抗 剪 承载 力 最 低 ， 类 型 4试 件 的 承 载 力次低 ， 类型 3试件的承载力最高 。 ( 3 )基本 形式 、 类 型 1和 类 型 2三 者 的承 载 力 差 异 不大 ， 表 明在 一定 范 围 内改 变横 向 钢筋 在 栓 钉 高度 方 向的位 置 ， 对试 件 的承 载力 影 响不大 。 表 2 陶 粒 混 凝 土 的 栓 钉 推 出试 验 承 载 力 按 照 E u r o c o d e 4规 范规 定 ， 试 验 前 需 进 行 2 5 次预循 环 加载 ， 为 了研 究 预 循 环 加 载对 试 验 结 果 的 影响 ， 本 次试验 还针 对 2组 相 同形 式 的试 件 分 别 进 行 预加 载循 环 和不 预加 载循 环试验 ， 结 果表 明 ， 不 进 行预 加载 循环试 验 的试件 承 载力 比预循 环加 载 的试 件约 大 7 。 本 次试验 结果 表 明设计 的轻 骨料 混凝 土试 件 的 承载 能力 能够 满 足 Eu r o c o d e 4规范 的要 求 。 4 2 荷 载 滑移 曲线 典 型 的试 件 荷载 滑 移 曲线如 图 4所示 。由图 4可 知各 种形 式试 件 的滑移 量 及 滑移 曲线 具 有 以下 特 点 。 ( 1 )由于 采取 了预 循环 ， 加 载前 期 ， 试 件 基本 处 于弹性 阶 段 ， 相 对 滑 移 量 与 荷 载 基 本 呈 线 性 关 系 。 当荷 载增 加到 一定 程度 ， 约 在极 限荷 载的 1 2时 ， 荷 载 滑移 曲线 出现 明显 的 拐点 ， 滑 移量 随着 荷 载 的 增 加 而增 加 ， 达 到栓 钉极 限 承载力 后 ， 试 件受 力 逐渐 减小 ， 而 滑移仍 然 急剧增 大 ， 直至试 件 破坏 。 ( 2 )各 试 件 在 1 3最 大 抗 剪 承 载 力下 ， 滑 移量 基本 在 0 1 mm 以 内 ； 在设 计 荷载 下 的变形 约 为0 8 mm； 在 最大 抗剪 承 载力 下 ， 滑 移 量 基 本 都 在 8 mm 以 内。 ( 3 )由基本 形 式 、 类 型 1 、 类 型 2和类 型 3试 件 的配筋 率 相 同但 钢 筋布 置形 式不 同的试 件滑 移量 测 试 结果 可 知 ， 荷 载 滑移 规律 有一定 的差别 ， 但最 大 抗 剪 承载力 下 的滑移 量差 别不 明显 ， 因此 ， 认 为这 几 种布筋 形 式对栓 钉 最大抗 剪 承载 力下 的滑移 量 影响 不大 ， 最 大抗 剪 承载 力 下 滑 移 量基 本都 在 7 mm 左 右 ， 约为 栓钉 直径 的 1 3 。 ( 4 )素 混凝 土试件 及类 型 4试 件 的 承载 力 明显 较其它布筋形式低 ， 滑移特 性也存在较 大的不 同。 如 素混凝 土试 件 ， 在 滑 移 量 0 3 7 4 mm 情 况 下 就 发 生突然破坏 ， 此时栓钉还处于弹性受力状态 ， 试件的 破 坏 由混凝 土强 度控 制 。 Z 逛 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 滑移量 m m 图 4典型的试件荷载 滑移 曲线 5 结 论 ( 1 )轻骨 料混凝 土试 件 的设 计 承 载力 大 于我 国 钢结 构设 计规 范 l 1 。 给 出的相 应设计 承 载力 。 ( 2 )试 件 的布 筋形 式对栓 钉 静 力推 出试 验结 果 有较 大 的影 响 ， 增加 配筋 率 ， 特 别是 增 加栓钉 附近混 凝土受压区的钢筋配置 ， 有利于提高栓钉 连接件 的 承载 能力 。 ( 3 )栓钉 在轻 骨料 混凝 土 中 的静 力特 性 与 在普 通 昆 凝 土 中没 有 明 显 的 区别 ， 轻 骨 料 混 凝 土 推 出试 件 的静 力破 坏形 式也 与普 通混凝 土 推 试 件 相 同 。 参 考 文 献 ： 1 聂 建 国钢 一混 凝 土组 合 梁 结 构 ： 试 验 、 理论 与应 用 M 北京 ： 科学 出版社 ， 2 0 0 5 E 2 ；聂建 国， 徐志 武钢一混凝 士组合 梁在我 国 的研 究与 应 用 J 土木工程学报 ， 1 9 9 9 ， 3 2 ( 2 ) ： 3 8 E 3 3胡曙光 ， 王发洲轻集料混凝土 M 北 京 ： 化 学工业 出 版 社 ， 2 0 0 6 4 胡夏闽 ， 刘子彤 ， 赵 国藩钢与混凝 土组合 梁栓钉 连接件 设计承载力E J 3 南京建筑T程学 院学 报 ， 2 0 0 0 ， 5 5 ( 4 2 ) ： 1 1 O 5 聂建 国， 谭英 ， 王洪全钢 一高强 混凝 土组合梁栓钉剪 力连接件 的设计计算E J ； 清华 大学学报 ， 1 9 9 9 ， 3 9 ( 1 2 ) ： 94 97 E 6 3丁敏 ， 薛伟辰 ， 王骅 钢一高性能混凝土组合梁栓钉 连接件抗剪性能 的试验 E J ； 工业 建筑 ， 2 0 0 7 ， 3 7 ( 8 ) ： 9 1 3 7 赵庆明 ， 刘殿 中， 杨长有 ， 等钢 一轻骨料混 凝土 简支组 合梁抗弯性能 试验 研究 J 吉 林 建筑 T程 学 院学 报 ， 2 00 8， 25( 1 )： 1 8 2 0 E 8 3刘文会 ， 吴云香 ， 田 鹏钢 一轻骨料混凝 土组合 粱栓钉 连接件承载力分析 J 吉 林建 筑T程 学 院学报 ， 2 0 0 9 ， 2 6( 3)： 7 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 某轻 骨料混凝土试件的栓钉推 出试验研究 李献光 ， 刘迎倩 ， 徐 海鹰 6 5 E 9 陈玲珠 ， 蒋首 超， 张 沽栓钉剪力连接件 的承载 能力研 究综述 J 钢结构 ， 2 0 1 0 ， 9 ( 2 5 ) ： 5 1 0 1 o 李勇 ， 陈宣言 ， 聂建 国 ， 等钢 一混凝土组合桥 梁设 计 与应用 M 北京 ： 科学 出版社 ， 2 0 0 2 1 1 B S E N 1 9 9 4 一 l 1 ： 2 0 0 4 ， E u r o c o d e 4 ： D e s i g n o f C o mp o s i t e St e e l a nd Co nc r e t e St r u c t ur e s Pa r t 1 - 1： Ge n e r a 1 R u l e s a n d Ru l e s f o r B u i l d i n g s S 1 2 G B 5 O O 1 7 2 0 0 3 ， 钢结构设计规 范 s S t u d y o f Pu s h Ou t Te s t f o r S he a r Bo l t S t u d s i n Li g ht we i g h t Ag g r e g a t e Co n c r e t e S a mpl e s LI Xi a n g u a ng LI U Yi ng q i a n。 X U H a i y i n g ( 1 E n s h i Tr a n s p o r t Ca p i t a l Co n s t r u c t i o n Qu a l i t y S u p e r v i s i o n De p a r t me n t ，En s h i 4 4 5 0 0 0，Ch i n a ；2 B r i d g e S c i e n c e Re s e a r c h I n s t i t u t e Lt d ，Ch i n a Ra i l wa y Ma j o r Br i d g e E n g i n e e r i n g Gr o u p，W u h a n 4 3 0 0 3 4，Ch i n a ) Abs t r a c t ：To s t ud y t he s t a t i c pe r f o r m a n c e o f t he s he a r bo l t s t ud s i n t he s t e e l l i g ht we i g ht a g gr e g a t e c o nc r e t e，t h e s t a t i c pu s h o ut t e s t wa s d on e f o r 6 t yp e s o f s a m p l e s ma d e f r om a ki nd o f l i g ht we i g ht c o nc r e t e The r e s ul t s o f t h e s t a t i c t e s t f or t h e l i g ht we i gh t a g gr e g a t e s a mp l e s we r e ge n e r a l i z e d a nd a na l y z e d an d t he e f f e c t of t he a r r a ng e me nt of t he r e i nf or c e me nt a nd t he t e s t m e t h od o n t h e s t a t i c pe r f o r m a n c e of t h e s a m pl e s wa s di s c u s s e d The r e s ul t s of t he e x pe r i me n t a l s t u dy i nd i c a t e d t h a t t h e d e s i g n l o a d b e a r i n g c a p a c i t y o f t h e l i g h t we i g h t a g g r e g a t e s a mp l e s u s e d i n t h e p u s h o u t t e s t m e t t h e r e qu i r e me n t s o f t he Eu r oc od e 4 d e s i g n s p e c i f i c a t i on The a r r a ng e me n t o f r e i n f o r c e me nt h a d gr e a t e r i nf l u e nc e o n t he r e s ul t s of t he pus h ou t t e s t ，i f t he a m o un t of r e i nf o r c e me n t i n t he c o mpr e s s i ve z o ne o f t he c o nc r e t e ne a r t he s he a r b ol t s t u ds i s i nc r e a s e d，t he l o a d be a r i n g c a p a c i t v o f t he s he a r bo I t s t u ds wou l d be f a v o r a bl y i m p r ov e dThe l o a d s l i p c ur v e s of t he s a mpl e s wi t h d i f f e r e n t r e i n f o r c e me n t a r r a n g e me n t i n t h e c o u r s e o f t h e p u s h o u t t e s t s h o we d a c e r t a i n d i f f e r e n c e ， but t h e s l i p a mou n t d i f f e r e n c e wa s n ot s i gn i f i c a n t u nd e r t he m a x i m u m s he a r be a r i ng c a p a c i t y Ke y wo r d s ：l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ；s h e a r b o l t s t u d s ；p u s h o u t t e s t ；s t a t i c p e r f o r m a nc e；d e s i gn l o a d b e a r i n g c a p a c i t y；e x pe r i me n t a l s t u dy ( 编辑 ： 王娣 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m