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2、关键技术： 关键技术： 该连接件的技术特征在于在翼缘板上沿钢腹板的方向焊接连开孔波形钢板，钢筋穿过 波形钢板上的孔。波形钢板的孔中的混凝土和钢筋一起形成钢筋混凝土抗剪榫。水平剪力 由波形钢板的斜折板以及波形钢板上带钢筋的混凝土榫来抵抗。波形钢板上带钢筋的混凝 土榫还起抵抗拉拔力的作用。
3、创新之处： 创新之处： 本课题是根据现有的开孔钢板连接件优化形成一种波折开孔钢板连接件。该连接件是 在翼缘板上沿钢腹板的方向焊接连接有两排波形开孔钢板，在波形钢板孔内穿入贯通钢筋， 波形钢板的孔中的混凝土和钢筋一起形成钢筋混凝土抗剪榫。因此水平剪力将由波形钢板 的斜折板以及波形钢板上带钢筋的混凝土榫来抵抗，因而其具有比开孔平板钢板连接件更 强的抗剪性能。同时波形钢板与翼缘板的焊缝为折线，在沿梁纵向的单位长度上，波形钢 板与翼缘板之间的焊缝长度比开孔平钢板与翼缘板之间的焊缝要长，所以在剪力一定的情 况下，波形钢板与翼缘板之间的焊缝剪应力比开孔平板与翼缘板之间焊缝上的剪应力要低
2、工作计划
本课题通过对两根配有双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁进行梁式试验，对 两根配有一对波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合柱进行反复荷载试验，其中改变了开 孔板的波高参数，用于研究其对波折连接件连接性能的影响大小，并将配有波折开孔板 连接件的钢-混凝土与普通栓钉钢-混凝土组合梁进行对比。同时，结合梁式试验数据进 行分析。从而，获得其力学性能的比较，并将模型试验与有限元仿真分析相结合
江苏省高校省级重点实验室
开放研究课题申请书
实验室名称:
江苏省结构工程重点实验室
课题名称： 波折开孔板在钢-混凝土组合梁柱中 连接性能的试验研究 申 请 者： 工作单位： 通讯地址： 邮 电 编： 话： 苏州科技学院 江苏苏州新区滨河路 1701 号 215011
E－mail： 传 真：
申请日期：
2011 年 11 月 10 号
三、拟采取的研究方案和技术路线
本课题拟先通过大量相关文献的阅读对波折开孔板连接件的连接性能进行初步的分 析，再通过试验的研究和数值分析来深入研究其承载力、破坏机制及荷载-滑移等内容， 并与其他形式连接件进行对比，从而为波折板连接件的应用和推广提供理论依据。 （1）试验研究部分 试验目的： 试验目的： 本课题通过对四根配有波折开孔板连接件钢-混凝土组合梁进行梁式试验，其中两根 分别改变了开孔板的波高、贯穿钢筋直径两参数，研究这种波折开孔板剪力连接件的受 力性能及机理，为该种剪力键在我国的推广提供理论依据。 试件形式： 试件形式：
江苏省教育委员会制
研
研 究 题 目 申 请 者 课 题 组 主要 成员 (不含 申请 者) 姓名 名 英 称 文
究 课
题 简
表
起止年月 所属学科 姓 名 性 别 工作单位 总人数 高
波折开孔板在钢-混凝土组合梁柱中连接性能的试验研究 Experiment study on Mechanics Property of Corrugated Perfobond Shear Connectors in Steel-concrete Composite Beam and Column 2011 年 月 至 2012 年 月 结构工程 申请金额 3万 身份证号 年龄 专业 学位 专业技术职务 苏州科技学院 级 中 级 初 级 辅助人员 专业 博士后 研究生 参加单位 签 名
混凝土板C40
波折开孔板
8@100
16@100
10
图 3. 波折开孔板连接件示意图 试验的主要内容： 试验的主要内容： -荷载值：主要为竖向荷载(梁试验)和水平往复荷载（柱试验）； -荷载作用下构件的变形；钢梁和混凝土板叠合面上的滑移； -钢梁应变、混凝土板应变、钢梁与混凝土板应变是否同步、波折板的竖向应变及上 下两层横向插筋的应变； -试件在加载过程中挠度曲线的形状和发展趋势； -试件在加载过程中的滞回曲线。 数值分析部分： （2）数值分析部分： 根据波折连接件钢-混凝土组合结构的特点,对混凝土、型钢、钢(箍)筋、波折板分 别选用不同的单元进行建模，通过变化参数进行系列分析。
加载试验机 分配梁 混凝土板 垫梁
分配梁
加载试验机
垫梁
试验梁
试验梁
支座
支座
图 1 梁试验加载装置
柱试件拟利用 500KN 电液伺服加载器（如图 2）对试件进行加载，如图 2 所示,试件悬 臂安装，采用顶端单点静力往复加载，荷载由电脑系统控制。试验采用分级加载，构件开 裂前每级加载为 10KN，开裂后每级加载 50KN，直到构件破坏，试验中每级荷载保持 5min 后采集数据。
一、立项依据（包括本课题的研究意义、国内外研究概况和发展趋势）
1、该波折开孔板连接件的技术方案具有以下有益效果： 、该波折开孔板连接件的技术方案具有以下有益效果： (1)波形钢板上设置有孔，波形钢板焊接在翼缘板上，不需要专用的焊接设备。 (2)开孔钢板沿着翼缘板纵向布置，可以起到加劲板的作用。 (3)波形钢板与翼缘板的焊缝为折线，在沿梁纵向的单位长度上，波形钢板与翼缘板之 间的焊缝长度比开孔平钢板与翼缘板之间的焊缝要长，所以在剪力一定的情况下，波形钢 板与翼缘板之间的焊缝剪应力比开孔平板与翼缘板之间焊缝上的剪应力要低。 (4)水平剪力由波形钢板的斜折板以及波形钢板上带钢筋的混凝土榫来抵抗，因而具有 比开孔平板钢板连接件更强的抗剪性能。 波折开孔钢板连接件作为一种新型剪力连接件优点明显，对其进行研究有一定新意和 工程应用价值。 2. 国内外的研究动态及发展趋势 （1）国外研究 早在 20 世纪 30 年代，瑞典 VaelleyA 和 Branzen 对 6 个设有螺旋筋连接件的组合梁 进行了静力试验。从这个时期一直到 50 年代左右， 桥梁及房屋建筑领域抗剪连接件主要采 用的是螺旋筋和锚筋(弯筋)，后来随着研究的深入，它们则逐渐被栓钉和槽钢所代替。 在接下来的几十年中，各国学者采用不同的试验方法、加载方式等对栓钉连接件进行 了深入的研究。 直到 1987 年德国的 Leonhardt 等人提出将设置圆孔的钢板沿着作用力方向、 埋设在混凝土中作为连接件使用， 德文称为 Perfobond Leiste(PBL)。 通过试验得出孔中混凝 土具有很大的销栓作用，其最终破坏是孔中混凝土的剪切破坏，受疲劳的影响较小。当时， 这种连接件运用在钢混组合梁上，最初德国的开孔板孔中并没有贯穿钢筋。后来研究人员 在钢板的孔中贯穿钢筋， 发现这样可以进一步提高开孔板连接件的抗剪性能。经研究表明， 当设置贯通钢筋时，使围绕开孔板连接件的混凝土受到约束。目前开孔板连接件已运用到 许多桥梁工程中。 （2）国内研究 1990 年郑州工学院进行了 10 个推出试验和 2 个压型钢板组合梁的疲劳试验研究。根 据试验结果，得到了栓钉连接件的疲劳寿命公式。 胡建华、叶梅新等设计制作了 15 组不同的 PBL 试件共 44 个，研究分析了钢板孔洞大 小、贯通钢筋的大小、混凝土强度和箍筋强弱、孔洞个数和贯通钢筋的个数以及试件尺寸 对 PBL 连接件的影响，提出了 PBL 剪力连接件的承载力计算公式。 薛伟辰、代燕等通过 21 个开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验，研究 了开孔板的开孔直径、孔中贯通钢筋的直径和数量等对开孔板连接件破坏形态、荷载-滑移 特性和受剪承载力的影响，并基于试验结果提出了开孔板连接件受剪承载力的计算方法。 刘玉擎等对 12 个开孔板进行推出试验， 研究了混凝土浇筑状态以及有无贯通钢筋对开 孔板抗剪性能的影响。得出设置贯通钢筋可以大幅提高抗剪承载力和延性，所处受力状态 不同对抗剪刚度和使用阶段承载力影响较大的结果。
二、主要研究内容、关键技术和创新之处
1、主要研究内容： 主要研究内容： (1)分析波折开孔板连接件的抗剪极限承载力及对应的滑移量； (2)分析波折开孔板连接件的破坏机制及荷载-滑移规律； (3)分析波折开孔板连接件抗剪承载力的影响因素； (4)得出波折开孔板连接件抗剪极限承载力计算公式； (5)比较栓钉、PBL 和波折开孔板三种连接件的受力性能、破坏机理和承载力计算公式。 (6)并研究波高因素对组合梁和组合柱波折形开孔板连接件的破坏形态、荷载－滑移曲 线特性、滞回曲线特性和受剪承载力的影响。
五、前期工作基础
(1) 阅读并搜集大量的相关文献，从理论上先进行分析，与其他连接件对比分析，理论 上阐明波折板连接件的优越性。 (2) 深入学习相关软件知识，如 ANSYS，为准确地进行有限元分析垫下基础。
六、所需实验条件 所需实验条件
梁试件拟利用 5000KN 长柱试验机对试件进行加载，如图 1 所示,试件简支安装，采用 两点对称静力加载， 荷载由试验机控制。 试验采用分级加载， 构件开裂前每级加载为 100KN， 开裂后每级加载 50KN，直到构件破坏，试验中每级荷载保持 5min 后采集数据。
图 2 柱试验加载装置
八、申请者所在单位推荐意见 申请者所在单位推荐意见 推荐
领导签字： 年 月
单位盖章 日
九、重点实验室学术委员会审查意见 重点实验室学术委员会审查意见
学术委员会主任： 年 十、重点实验室主任意见 月 日
主任： 2011 年 月 日
所在单位
在项目中的分工
主要研究内容： 主要研究内容：本课题拟通过对两根配有双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合 梁进行梁式试验，对两根配有一对波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合柱进行反复 荷载试验，主要进行研究波折开孔钢板连接件抗滑移性能；波折开孔钢板连接件抗 主 要 研 究 内 容 和 意 义 要 摘 剪性能；分析波折开孔板连接件破坏机理；并将比较波折开孔钢板连接件和 PBL 连 接件以及栓钉的抗滑移性能、抗剪性能和破坏机理；同时将研究开孔板的波高因素 对梁和柱组合构件波折形开孔板连接件的破坏形态、荷载－滑移曲线特性和受剪承 载力的影响。最后本课题将以试验结果为依据，建立有限元计算模型，进行了有限 元分析，并将有限元计算结果与试验结果进行对比分析。 意义： 意义：目前使用的抗剪连接件没有针对连接件的受力特性对其自身的几何形状和尺 寸进行优化以提高承载力，也没有在周围混凝土中设置专门的钢筋以增加延性。如 能在抗剪连接件的形式上进行改进，则能使组台梁和柱的优势充分发挥，进一步向 大跨度方向发展，在保证承载力、刚度及延性的同时更节省材料以保障经济性。本 课题在现有的开孔钢板连接件的基础上，进行优化改进形成一种波折开孔钢板连接 件。波折开孔钢板连接件作为一种新型剪力连接件优点明显，对其进行研究有一定 新意和工程应用价值。