大跨度波形钢腹板—粉末混凝土（RPC）组合梁栓钉抗剪连接研究

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1、硕士学位论文大跨度波形钢腹板--粉末混凝土(RPC)组合梁栓钉抗剪连接研究作者姓名张来健学科专业土木工程指导教师王卫锋教授王树林教授级高工所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年4月StudyontheConnectionMechanicalBehaviorofShearStudsinLarge-spanCorrugatedSteelWeb--ReactivePowderConcrete(RPC)CompositeGirderADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangL

2、aijianSupervisor：ProfessorWangWeifengProfessorateseniorengineerWangShulinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U44学校代号：10561学号：201620105827华南理工大学硕士学位论文大跨度波形钢腹板-粉末混凝土(RPC)组合梁栓钉抗剪连接研究作者姓名：张来健指导教师姓名、职称：王卫锋教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：土木工程研究方向：大跨度桥梁结构论文提交日期：2018年4月19日论文答辩日期：

3、2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2018年6月30日答辩委员会成员：主席：王树林委员：王卫锋、李新平、颜全胜、黄仕平摘要相比传统的波形钢腹板-混凝土组合梁，波形钢腹板-活性粉末混凝土（ReactivePowderconcrete，简称RPC）组合梁把顶板混凝土换成超高性能的RPC混凝土，大大降低顶板厚度从而减轻箱梁自重，使组合梁跨径得到提升。对钢混组合结构来说，其结合面的抗剪连接件是保证钢混材料协同作用的关键结构，因此本文以大跨度波形钢腹板-RPC组合梁栓钉抗剪连接为研究对象，探究其抗剪性能，完成了以下工作：（1）引

4、入大跨度波形钢腹板-RPC组合梁的概念并阐述其优越性和必要性，归纳了国内外学者对传统钢混组合梁栓钉抗剪连接的研究成果，还借鉴了现有不多的对钢-RPC组合结构的栓钉抗剪连接研究，为后续对大跨度波形钢腹板-RPC组合梁栓钉抗剪连接的研究提供可靠参考。（2）运用ABAQUS和ANSYS大型有限元通用软件，对钢-RPC组合梁栓钉抗剪连接分别进行模拟分析，结果显示，对不同分组的计算模型，两种有限元软件模拟得出的破坏形式、极限抗剪承载力和栓钉受力变形规律均较为吻合。为验证有限元计算结果，进一步展开抗剪试验研究。（3）成功设计并进行了钢-RPC组合梁栓钉抗剪

5、连接双剪实验，将试验结果与有限元计算结果对比，进一步验证了有限元计算的准确性。据此，对规范计算公式提出部分改进，当混凝土强度低于C80时，栓钉抗剪连接件破坏形式表现为混凝土局部压坏，反之则为栓钉剪坏。（4）针对四项具有代表性的波形钢腹板-混凝土组合梁工程实例，分别进行了栓钉抗剪承载力验算，结果表明在实际工程中，不宜选用D=10mm的栓钉，而当选用D=13mm或更大的栓钉时，安全储备至少达30%。最后还运用Midas软件对某三跨波形钢腹板-RPC组合梁连续刚构桥进行整体验算，认为这类新型组合梁结构完全满足实际工程要求且具有极大安全储备空间，为日后

6、的推广应用提供借鉴。关键词：波形钢腹板；RPC；组合梁；栓钉抗剪连接件；有限元分析；双剪实验。IAbstractComparedtothetraditionalcorrugatedsteelweb-concretecompositegirder,corrugatedsteelwebwithreactivepowderconcrete(RPC)compositegirdercanreducetheself-weightoftheboxgirdergreatlybyreplacingthetopconcreteplatewithultra-high

7、performanceRPCconcrete,whichmakesitpossibletobuildbridgesinlongerspanusingthecompsitegirderstructure.Forthesteel-concretecompositestructure,theshearconnectionofthejointsurfaceiscriticaltoensurethesynergisticeffectofthesteel-concretematerials.Inordertoexploreshearperformanceo

8、fcorrugatedsteelweb-RPCcompositegirder,thebehaviorofstudsshearconnectioninl