吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (2): 538-546.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210739

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    下一篇

栓钉剪力连接件力学性能分析

匡亚川1(),陈立斌1,李超举2,贺宇豪3   

  1. 1.中南大学 土木工程学院,长沙 410075
    2.许继电气股份有限公司,河南 许昌 461001
    3.长沙高新控股集团,长沙 410221
  • 收稿日期:2021-08-04 出版日期:2023-02-01 发布日期:2023-02-28
  • 作者简介:匡亚川(1975-),男,副教授,博士.研究方向:装配式结构,钢-混组合结构.E-mail:kuangyachuan@csu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51878663)

Analysis of mechanical properties of stud shear connectors

Ya-chuan KUANG1(),Li-bin CHEN1,Chao-ju LI2,Yu-hao HE3   

  1. 1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410075,China
    2.Xuji Electric Co. ,Ltd. ,Xuchang 461001,China
    3.Changsha Hi -Tech Holding Group,Changsha 410221,China
  • Received:2021-08-04 Online:2023-02-01 Published:2023-02-28

摘要:

从栓钉剪力连接件受力机理与破坏模式分析出发,基于弹塑性地基中横向荷载作用下的单桩理论,建立栓钉剪力连接件的挠曲线微分方程。根据栓钉剪力连接件各阶段的受力特点,引入边界条件,对栓钉剪力连接件的挠曲线微分进行了求解分析,提出了栓钉剪力连接件的抗剪承载力、剪切刚度、弹性阶段末端的滑移值等的计算公式,建立了栓钉剪力连接件荷载-滑移的三折线本构模型,该模型具有数学形式简单且物理意义明确等特点。算例分析表明:栓钉剪力连接件抗剪承载力值、剪切刚度值、弹性末端滑移值、极限滑移值计算值分别为85.44 kN,64.92 kN/mm、0.64 mm、6.13 mm,计算值与试验值吻合较好;栓钉剪力连接件的三折线荷载-滑移关系曲线与Buttry与Ollgaard拟合的全曲线式荷载-滑移曲线较接近,且与栓钉剪力连接件的试验荷载滑移曲线吻合较好。

关键词: 结构工程, 钢-混凝土组合梁, 栓钉剪力连接件, 弹性地基梁, 抗剪承载力, 抗剪刚度

Abstract:

Based on the analysis of the stress mechanism and failure mode of stud shear connectors, the differential equation of the deflection line of stud shear connectors is established based on the theory of single pile under lateral load in elastoplastic foundation. According to mechanical characteristics in different stages of the stud shear connectors, the boundary conditions are introduced, the stud shear connectors of flexural differential is analyzed, and the calculation formulas of the shear bearing capacity, shear stiffness and elastic stage at the end of the slip value of the stud shear connectorscalculation formula are put forward. The load-slip tri-fold constitutive model of stud shear connectors is established, which has the characteristics of simple mathematical form and clear physical meaning. The results show that the calculated values of shear capacity, shear stiffness, elastic end slip and ultimate slip of stud shear connectors are 85.44 kN, 64.92 kN/mm, 0.64 mm and 6.13 mm respectively and the calculated values are in good agreement with the experimental values. The three-fold line load-slip relationship curve of stud shear connectors is close to the full-curve load-slip curve fitted by Buttry and Ollgaard, and it is in good agreement with the test load-slip curve of stud shear connectors.

Key words: structural engineering, steel-concrete composite beam, stud shear connector, elastic foundation beam, shear bearing capacity, the shear stiffness

中图分类号: 

  • TU398.9

图1

栓钉连接件应力分布图"

图2

栓钉受力模型与单元受力分析"

图3

混凝土弹塑性区域示意图"

图4

三折线荷载-滑移关系"

图5

推出试件设计图"

表1

栓钉剪力连接件抗剪承载力计算结果对比分析"

项 目抗剪承载力/kN误差值/%
本文计算值85.4412.91
《钢结构设计标准》计算值56.3042.62
文献[9]计算值65.7732.96
文献[2]计算值80.4317.94
欧洲规范Eurocode4计算值51.4747.53
文献[15]试验值98.10-

表2

栓钉剪力连接件抗剪刚度计算结果对比分析"

项 目抗剪刚度/(kN·mm-1误差值/%
本文计算值64.9221.25
《钢结构设计标准》计算值56.3031.71
欧洲规范Eurocode4计算值64.7921.41
Oehlers公式计算值62.3624.36
文献[15]试验值82.44-

表3

栓钉剪力连接件弹性末端滑移值计算结果对比分析"

项 目弹性末端 滑移值/mm误差值/%
本文计算值0.646.66
Oehlers公式计算值0.9660
文献[15]试验值0.60-

表4

栓钉剪力连接件极限滑移值计算结果对比分析"

项 目极限滑移值/mm误差值/%
本文计算值6.1336.03
文献[9]计算值6.2534.83
文献[15]试验值9.59-

图6

栓钉剪力连接件的荷载-滑移曲线对比图"

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