一种复合式连接件的抗剪承载力确定方法

本发明涉及桥梁工程，具体涉及一种复合式连接件的抗剪承载力确定方法。

背景技术：

1、钢-混组合梁结构具有承载能力高、结构自重较小以及施工效率高等特点，在桥梁工程领域得到了广泛应用。钢梁与混凝土板之间的剪力连接件作为实现二者协同受力的关键构件，其抗剪承载能力直接影响组合结构的界面传力性能和整体受力性能。目前，剪力连接件主要包括剪力钉连接件和开孔钢板连接件。为了进一步提高连接件的承载能力，现有技术提出将剪力钉连接件与开孔钢板连接件结合形成复合式剪力连接件，使剪力钉、开孔钢板、混凝土榫以及贯穿钢筋共同参与受力。

2、随着轻量化、高性能桥梁结构的发展，轻质超高性能混凝土逐渐应用于钢-混组合梁结构中。由于轻质超高性能混凝土具有较高抗压强度、较低自重以及钢纤维桥联能力等特点，传统基于普通混凝土试验数据建立的复合式剪力连接件抗剪承载力计算方法难以准确反映轻质超高性能混凝土基体强度、纤维桥联作用、界面滑移发展过程以及复合连接件分阶段协同受力机制对承载性能的影响。同时，在多钉多孔布置条件下，连接件之间存在应力重分布和相互干扰现象，使复合式连接件的极限承载力无法按照单个连接件承载力进行简单线性叠加。

3、因此，现有技术中钢-轻质超高性能混凝土组合梁复合式剪力连接件抗剪承载力确定方法难以综合考虑轻质超高性能混凝土材料特性、复合连接件多种承载机制以及多钉多孔布置数量效应，导致抗剪承载力预测准确性不足的技术问题，亟待提出一种能够准确确定复合式剪力连接件抗剪承载力的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种复合式连接件的抗剪承载力确定方法，解决现有技术中复合式连接件抗剪承载力预测准确性不足的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、本发明提供了一种复合式连接件的抗剪承载力确定方法，包括：获取复合式连接件的结构参数，复合式连接件包括剪力钉、开孔钢板以及贯穿钢筋，开孔钢板设置于钢梁与轻质超高性能混凝土板之间，贯穿钢筋穿设于开孔钢板的孔洞内，以使孔洞内形成混凝土榫；根据复合式连接件的受力特征，将复合式连接件的抗剪承载力划分为端承作用承载力、混凝土榫作用承载力、贯穿钢筋作用承载力以及剪力钉作用承载力，并根据各分项承载力确定复合式连接件的抗剪承载力；基于推出试验获得的荷载-滑移曲线，分别确定端承作用承载力、混凝土榫作用承载力、贯穿钢筋作用承载力以及剪力钉作用承载力的计算参数；根据复合式连接件的连接单元数量以及布置形式，确定等效连接数量，并根据等效连接数量确定数量效应折减系数；基于各分项承载力以及数量效应折减系数，确定钢-轻质超高性能混凝土组合梁复合式连接件的抗剪承载力。

4、在一些实施例中，复合式连接件的抗剪承载力满足：，为复合式连接件抗剪承载力；为端承作用提供的承载力；为混凝土榫提供的承载力；为贯穿钢筋提供的承载力；为剪力钉提供的承载力。

5、在一些实施例中，端承作用承载力满足：，为单块开孔钢板的截面面积，为混凝土立方体抗压强度。

6、在一些实施例中，贯穿钢筋作用承载力满足：

7、

8、为纤维体积分数；为纤维长度；为纤维直径；为混凝土榫数量；为单个混凝土榫截面面积。

9、在一些实施例中，贯穿钢筋作用承载力满足：，为贯穿钢筋数量，为单根贯穿钢筋截面积，为贯穿钢筋屈服强度。

10、在一些实施例中，剪力钉作用承载力满足：，为剪力钉数量，为单根剪力钉截面积，为剪力钉抗拉强度。

11、在一些实施例中，当复合式连接件采用多钉多孔布置形式时，根据剪力钉数量以及混凝土榫数量确定等效连接数量，满足：

12、

13、为等效连接数量，为剪力钉数量，为混凝土榫数量。

14、在一些实施例中，根据等效连接数量确定数量效应折减系数，满足：，为数量效应折减系数。

15、在一些实施例中，利用数量效应折减系数对混凝土榫作用承载力、贯穿钢筋作用承载力以及剪力钉作用承载力进行修正，满足关系：。

16、与现有技术相比，本发明提供的复合式连接件的抗剪承载力确定方法，通过分析复合式连接件受剪过程中的不同传力路径，将整体抗剪承载力分解为端承作用承载力、混凝土榫作用承载力、贯穿钢筋作用承载力以及剪力钉作用承载力，并结合推出试验获取各分项承载力计算参数，建立基于多种承载机制协同作用的抗剪承载力确定方法。同时，本申请进一步考虑多钉多孔布置条件下连接单元之间的数量效应，引入等效连接数量及数量效应折减系数对承载能力进行修正，从而提高抗剪承载力计算结果与实际受力状态的一致性，提升复合式连接件抗剪承载力预测的准确性和可靠性。

1.一种复合式连接件的抗剪承载力确定方法，适用于钢-轻质超高性能混凝土组合梁中，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合式连接件的抗剪承载力确定方法，其特征在于，所述复合式连接件的抗剪承载力满足：，为复合式连接件抗剪承载力；为端承作用提供的承载力；为混凝土榫提供的承载力；为贯穿钢筋提供的承载力；为剪力钉提供的承载力。

3.根据权利要求2所述的复合式连接件的抗剪承载力确定方法，其特征在于，所述端承作用承载力满足：，为单块开孔钢板的截面面积，为混凝土立方体抗压强度。

4.根据权利要求2所述的复合式连接件的抗剪承载力确定方法，其特征在于，所述贯穿钢筋作用承载力满足：

5.根据权利要求2所述的复合式连接件的抗剪承载力确定方法，其特征在于，所述贯穿钢筋作用承载力满足：，为贯穿钢筋数量，为单根贯穿钢筋截面积，为贯穿钢筋屈服强度。

6.根据权利要求2所述的复合式连接件的抗剪承载力确定方法，其特征在于，所述剪力钉作用承载力满足：，为剪力钉数量，为单根剪力钉截面积，为剪力钉抗拉强度。

7.根据权利要求1所述的复合式连接件抗剪承载力确定方法，其特征在于，当所述复合式连接件采用多钉多孔布置形式时，根据剪力钉数量以及混凝土榫数量确定等效连接数量，满足：

8.根据权利要求7所述的复合式连接件抗剪承载力确定方法，其特征在于，根据所述等效连接数量确定数量效应折减系数，满足：，为数量效应折减系数。

9.根据权利要求8所述的复合式连接件抗剪承载力确定方法，其特征在于，利用所述数量效应折减系数对所述混凝土榫作用承载力、所述贯穿钢筋作用承载力以及所述剪力钉作用承载力进行修正，满足关系：。