大直径栓钉剪力连接件由于抗剪性能卓越、焊接施工量小等优点而在桥梁工程中运用广泛。本文以一座跨度为4×65m的钢混组合连续梁桥——府河大桥为依托工程，结合该桥大直径栓钉焊接工艺，建立大直径栓钉焊接顺序热力耦合有限元模型，求解大直径栓钉焊接温度场与残余应力场。基于施工联合截面法和双单元法建立全桥施工阶段结构模型，分析该桥负弯矩区集束式大直径栓钉与桥面板受力情况。依据该桥负弯矩区集束式大直径栓钉尺寸、材料、排布方式和施工方案，考虑大直径栓钉推出过程的材料、接触及几何非线性，建立精细化集束式大直径栓钉推出模型，研究不同栓钉排布方式下大直径栓钉抗剪性能的变化规律。基于ABAQUS二次开发，分析预留块混凝土强度、栓钉直径、栓钉高度和钢梁翼缘板厚度对大直径栓钉抗剪性能的影响。主要研究成果如下：
（1）大直径栓钉焊接加热过程中，高度集中的热流持续输入，焊接熔池周围等温面呈椭球面分布，熔池内部材料屈服，熔池边缘Mises等效应力峰值达到304.7MPa，在焊接区域产生径向压缩残余应力。大直径栓钉焊接冷却过程中，由于热对流与热损失，熔池从液相重新转变为固相，栓钉与母材逐渐冷却至环境温度，焊接区域Mises等效应力逐渐增大至常温下材料的屈服强度值358MPa，在焊接区域产生径向拉伸残余应力。
（2）大直径栓钉单行单列排布时其极限抗剪承载力与抗剪刚度最大，栓钉行数与列数增加会使平均单钉的极限抗剪承载力与抗剪刚度产生折减，大直径栓钉三行三列布置相对于单行单列布置平均单钉的极限抗剪承载力折减13.65%~18.79%，抗剪刚度折减37.83%~46.58%。集束式大直径栓钉推出过程中，群钉效应在弹塑性阶段已较为明显，在结构破坏时最为显著。大直径栓钉三列排布剪切破坏时，垂直剪力方向外侧栓钉屈服区域大于内侧栓钉，施加剪力方向外侧栓钉根部后方混凝土受压损伤区域同样大于内侧，钢梁翼缘板外侧发生翘曲，且翘曲峰值发生在钢梁翼缘板栓钉装配位置的外侧。
（3）集束式大直径栓钉抗剪时，增大预留块材料强度等级，钢梁翼缘板翘曲程度减小，集束式大直径栓钉应力不均匀程度减弱，显著减小了预留块受压损伤面积。增大栓钉直径可有效提高栓钉的极限抗剪承载力，但栓钉根部后方混凝土受压损伤区域也明显增大，集束式大直径栓钉应力不均匀程度增加，群钉效应较为显著。增大栓钉高度和钢梁翼缘板厚度对平均单钉的极限抗剪承载力影响不大，为减小钢梁翼缘板翘曲程度，可优先选择增加钢梁翼缘板厚度。
本文的研究成果可为钢混组合结构中栓钉连接件的设计与施工提供参考。
谷歌
火狐
