钢-混凝土组合梁桁架式剪力连接件
摘要 剪力连接件是钢-混凝土组合梁的重要组成部分，本文提出了一种新型连接器--桁架式剪力连接件。该连接器是在特殊情况下替代螺栓的一种选择，其设计目的是为了低成本、易操作、高阻力和抗滑、抗拔效率。六个试件被构造为推拉试验，比较这种替代连接器与螺栓螺栓。研究了试件的崩塌、滑移和隆升行为。实验结果与有限元数值模拟结果进行了比较，结果吻合较好，为桁架式抗剪连接件的性能和可行性提供了一个整体的观察。
关键词 复合结构；钢-混凝土梁；抗剪连接器
前言
建筑业的经济、技术和科学发展带来了大量的结构体系。其中，钢-混凝土组合结构从结构和结构的角度证明是有效的。在结构方面，可以强调更好地利用材料的抗力，更好地发挥混凝土和钢的潜力[1]。钢与混凝土在组合梁中的结合，提供了较轻但更耐久的结构，应鼓励在桥梁施工中使用具有所有结构效率优势的组合结构，并使之在中、中型建筑中更受欢迎。在结构方面，钢-混凝土梁可以比钢筋混凝土梁建造得更快，因为钢梁在混凝土板养护过程中起支撑作用。因此，钢-混凝土梁采用较少的木形浇筑混凝土板。为了加快组合梁的施工过程，预制混凝土板可以与钢I梁截面相结合。在基础设施和住宅需求日益增长的今天，钢-混凝土梁是一种快速、经济、可用于多层建筑和桥梁的体系，钢-混凝土梁作为抵抗结构，其效率很大程度上取决于两个关键结构构件之间的相互作用：(A)钢I梁和(B)叠合混凝土板。由于这两种材料必须作为一种独特的结构，所以混凝土板与钢型材之间需要有效的连接。钢连接器被用作剪切连接件，通常焊接在钢型材法兰上，并合并成混凝土板--尽管现在有其他的选择[3]。复合材料中剪切连接器的一个重要特点是它的延性。根据剪切接头的延性可分为两类：刚性的或柔性的。刚性连接器在使用载荷下不会变形很大。它们可以提供良好的连接，而不表现出钢I梁与混凝土板之间的相对滑移位移。然而，刚性连接件的倒塌是脆性的。在这种情况下，混凝土的剪切失效或者是破碎，然后发生脆性破坏。一般情况下，这样的塌陷瞬时显示没有以前的警告信号-这是不可取的结构安全的原因。相反，弹性连接件在荷载作用下变形更大，钢和混凝土零件之间有较大的相对滑动位移。这种类型的连接器呈现延性崩溃，显示以前的故障迹象。对于某些负载情况，如振荡载荷，柔性接头不太合适。在地震中，剪力连接件承受反向循环载荷，柔性连接器比刚性连接件变形更大，因此更容易发生早期倒塌。一个例子是传统的双头螺栓，它被称为柔性连接器，在这种情况下，其强度降低了17% [ 4 ]。螺栓在使用载荷下变形，在交变载荷下性能较差，通常由于疲劳而断裂[ 4 ]。相反，刚性连接件不太可能出现早期疲劳问题。对于钢-混凝土组合梁，宜采用理想的剪力连接件。
组合梁在使用荷载作用下钢与混凝土之间的非常小的滑移位移、刚性行为。理想的剪力连接件在极限状态下也应具有延性。对于理想的剪力连接件而言，刚性连接件的承载特性是理想的。
柔性连接器处于极限状态的要求。对于分类的剪力连接件的刚性和韧性，一个被普遍接受的今天，标准是由欧洲标准EN 1994-1-1：2004 [ 5 ]复合材料结构。该判据是基于每个连接器类型可能出现的特征滑移，并且可以在标准推出测试中测量这种特征滑移。
最常用的剪力连接件今天是栓钉，或螺栓[6,7]。这一事实主要是由于生产率和容易的方式，这样的连接器可以应用。双头螺栓可作为焊条，可直接应用于工字钢翼缘，甚至在金属薄板的钢甲板在工字钢翼缘。由于施工现场自动化程度高、实用性强，螺栓是世界上常用的连接件。螺栓使用的一个缺点是当复合结构疲劳时。此外，对于这种类型的连接器的应用，特定的焊接设备和高功率，大约225千伏安发电机，在施工现场是必要的。这些要求限制了螺栓连接器的应用[ 3 ]。此外，还有一些问题涉及螺柱连接器的性能及其安装[ 8 ]。一个问题是焊接过程的安装自动化的可靠性。另一个问题是每个螺栓能承受的相对较小的载荷。因此，在钢-混凝土组合梁中，必须采用大量的栓钉。影响螺柱连接器的其他参数包括有柄直径、螺柱高度、床层高度[9,10]。
在一些国家中，螺栓的安装进行额外的关注，就像很难得到焊接专用机和远程站点建设足够的电力。合适的焊接机器已经运行在小型建筑公司偏远地区，远离大城市中心成本高和难以获取。根据施工现场的位置，需要额外的能源发电机和良好的能源基础设施，使钢-混凝土组合结构更昂贵，如果使用螺栓。因此，连接器类型的选择、正确的大小和执行是非常重要的，因为它们决定好坏。
钢与混凝土这两种材料的相互作用程度和应力分布方式，目前已有许多新型剪力连接件的研究可以替代传统的栓钉（11）。有可替换的剪切连接器，适用于焊接、螺栓和螺母，甚至可以拆装的连接器(即可安装和可拆卸的连接器)。近年来，替代连接器在技术文献中得到了越来越多的关注，其动机很多，提出了各种各样的想法和小工具[11-14]。
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