浅析Twin-PBL剪力连接件承载力影响因素

刘玮潇刘 洋王英华

(1沈阳城市建设学院管理系 沈阳 110167 2山东省沂水县审计局 山东临沂 276400)

浅析Twin-PBL剪力连接件承载力影响因素

刘玮潇1刘 洋2王英华1

(1沈阳城市建设学院管理系 沈阳 110167 2山东省沂水县审计局 山东临沂 276400)

为了探究Twin-PBL剪力连接件肋板中心间距对其抗剪承载力的影响，基于ANSYS软件建立了有限元模型进行分析，并将各试验公式计算值与有限元结果进行了对比分析。结果表明：Twin-PBL剪力连接件的承载力随着肋板中心间距增加略有提高；各实验公式所考虑的影响参数不尽相同，计算结果差异显著。研究结果为下一步合理设计Twin-PBL剪力连接件奠定了理论基础。

Twin-PBL剪力连接件；实验公式；抗剪承载力

在钢-混凝土的组合结构中，钢部件与混凝土部件的连接是通过剪力连接件来实现的。剪力连接件的形式有栓钉连接件、型钢剪力连接件、埋入式剪力连接件、PBL剪力连接件、Twin-PBL剪力连接件等。其中，Twin-PBL剪力连接件是在PBL剪力连接件的基础上发展而来的[1-3]。这两种剪力连接件如图1、图2所示。

图1 PBL剪力连接件图2Twin-PBL剪力连接件

目前，对Twin-PBL剪力连接件研究尚浅，建立的承载力公式差异较大，并且对于影响其承载力的主要因素没有达到共识。

1 Twin-PBL剪力连接件承载力公式

现阶段，多数Twin-PBL剪力连接件承载力公式是基于PBL剪力连接件的推出试验来提出的[4-6]。这些承载力公式都只考虑单孔的承载力，但也有一些学者通过Twin-PBL剪力连接件推出试验并回归分析试验数据提出了承载力公式[7-8]。现对几种Twin-PBL剪力连接件极限承载力计算公式做出简要介绍，见表1。

表1中，日本规范及张智晖[8]都是按单孔承载能力来考虑的。其中日本规范主要考

虑了贯穿钢筋及混凝土榫的影响，张智晖主要考虑的影响因素是贯穿钢筋直径及开孔钢板孔径。Jin-HeeAhn[7]认为承载力是由贯穿钢筋、混凝土榫以及端部承压区三部分承担的，并考虑了钢板厚度的影响[9]。通过对比发现所有公式都没直接考虑肋板中心间距的影响。有必要对这一影响参数作出探讨。

表1 Twin-PBL剪力连接件承载力计算公式

2 Twin-PBL剪力连接件计算模型

为了探讨肋板中心间距对Twin-PBL剪力连接件的影响，现用ANSYS建立有限元分析模型，模型参数选取如下：混凝土强度选用C30；钢筋选用直径为14mm的HRB335；钢板厚度为20mm，肋板的高度为120mm的Q345q钢材。肋板中心间距分别取60mm、120mm、240mm。

以肋板中心间距60mm为例，模型如图2所示。其中，混凝土选用SOLID65单元，钢筋及钢板选用SOLID45单元，根据结构本身的对称性建立实际结构的1／4模型进行计算分析。

3 Twin-PBL剪力连接件计算模型

3.1 Twin-PBL剪力连接件的构件参数分析

图2 ANSYS有限元模型

通过有限元分析，得出肋板中心间距在60mm、120mm、240mm下的荷载-位移曲线，如图3所示。

表2 Twin-PBL剪力连接件的极限承载力计算值（KN）

从图3中可知：随着肋板中心间距的增大，Twin-PBL剪力连接件极限承载力也逐渐增大，但增幅不明显。

从构造上讲，设置两条肋板有利于提高连接件的整体刚度及抗扭性能。当钢-混凝土组合结构的刚度及抗扭性能要求高时，宜选用Twin-PBL剪力连接件。

3.2 有限元分析与试验公式的对比

为分析各公式的差异性，将表1中所列公式计算出极限承载力并与有限元的分析结果做对比，如表2所示。

从表2 可知：（1）所有的试验公式都没有直接考虑肋板中心间距的影响。（2）Jin-Hee Ahn提出公式的计算结果与有限元计算结果最为接近。张智晖提出实验公式的计算结果与有限元结果相对误差较大，高达160%，偏不安全。（3）各国学者所提出的实验公式存在较大差异，公式中所体现的影响参数也不尽相同，计算结果差异显著。

4 结论

通过有限元分析及与试验公式对比的

[ 1 ] 图3不同肋板间距下的荷载-位移曲线

方法，研究了Twin-PBL剪力连接件肋板中心间距对其抗剪承载力的影响，并分析了各试验公式的差异性，为下一步科学合理设计Twin-PBL剪力连接件提供了一定的理论依据。此外，有限元模型没有考虑混凝土与钢板的接触关系，计算精度有待提高。

Twin-PBL剪力连接件构造复杂，现有的研究采用不同的试验模型、试验方法，使得最后的公式差别很大。下一步应尽快规范剪力连接件的试验方法和计算公式。

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U441.5

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1007-6344（2016）07-0319-01

2016-6-22

刘玮潇(1989-)，女，汉族，吉林江源人，硕士，助理工程师，研究方向：组合桥梁