用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件及其方法与流程

本发明属于桥梁施工，涉及索塔锚固区的混合剪力连接件的抗剪承载力测算，具体指一种用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件及其方法。

背景技术：

1、钢锚梁式索塔锚固区由钢锚梁、钢牛腿和混凝土塔壁构成，钢锚梁承担斜拉索的竖向分力直接由钢牛腿承担，钢牛腿再把力传递给混凝土塔壁。索塔锚固区的钢牛腿在支撑钢锚梁时，不仅需要抵抗竖向剪力，而且需要抵抗由于竖向剪力偏离端板而产生的偏心弯矩，这就使得钢牛腿顶板附近的端板连接件在承担竖向剪力的同时还需要承担巨大的纵桥向水平拉力，使得端板的受力沿索塔竖向很不均匀，也导致端板与混凝土塔壁间的连接件受力不均匀；使得索塔锚固区处受力十分复杂。为了保证钢牛腿与混凝土塔壁的有效传力，在二者间设置大量的连接件，连接件的形式有焊钉连接件和开孔板连接件等。

2、欧洲规范(eurocode 4en 1994-1-1)对焊钉连接件的抗剪承载力给出了标准推出试验测算方法，该计算方法的标准推出试件由1个工字形钢构件、焊钉连接件及2块混凝土板组成，工字形钢构件与混凝土板通过焊钉连接件连接在一起，然后通过对工字钢构件的顶部施加荷载，使埋在混凝土板的连接件受到剪切作用，随着施加荷载大小的增加最终焊钉剪断。由此推出试验通过测量钢与混凝土板之间的相对滑移获得焊钉连接件的荷载-滑移曲线，从而获得焊钉连接件的抗剪承载力。除焊钉连接件外，开孔板连接件也采用这种方法进行测试。

3、现有的索塔锚固区采用的混合剪力连接件既有焊钉又有开孔板，现有的抗剪承载力计算方法仅适用于单一的焊钉或单一的开孔板，对于混合剪力连接件的抗剪承载力，并非简单地把对应数量的焊钉承载力与开孔板承载力相加求和，现有的推出试验方法仅能得到只有焊钉的剪力连接件或只有开孔板的剪力连接件的承载能力，并不能真实给出混合剪力连接件的承载能力。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件及其方法，本发明通过对混合剪力连接件和比对试件进行推出试验，并对实验数据进行处理，最终确定索塔锚固区混合剪力连接件抗剪承载力测算公式。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、1.一种用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，包括：

4、混合剪力连接件，所述混合剪力连接件包括钢板、开孔板、焊钉和贯穿钢筋，所述钢板两侧相对设置所述开孔板，一对所述开孔板与所述钢板的下半部垂直设置形成十字交叉，每个所述开孔板的板面上矩形阵列若干偶数个所述贯穿钢筋，所述开孔板两侧的钢板上均矩形阵列设置若干偶数个所述焊钉，其中，所述焊钉上下间隔两排；

5、第一焊钉连接件，所述第一焊钉连接件包括钢板和焊钉，所述钢板下部板面一字形阵列设置若干偶数个所述焊钉；所述焊钉的数量少于所述混合剪力连接件的焊钉数量相同；

6、第二焊钉连接件，所述第二焊钉连接件包括钢板和焊钉，所述钢板下部板面矩形阵列设置若干偶数个所述焊钉，其中，所述焊钉的数量和分布与所述混合剪力连接件上的焊钉的数量和分布相同；

7、第一开孔板连接件，所述第一开孔板连接件包括钢板、开孔板和贯穿钢筋，所述钢板两侧相对设置所述开孔板，一对所述开孔板与所述钢板的下半部垂直设置形成十字交叉，每个所述开孔板的板面上阵列若干个所述贯穿钢筋，所述贯穿钢筋的数量为混合剪力连接件的贯穿钢筋的数量的一半，所述贯穿钢筋间隙嵌设在所述开孔板上且均靠近所述钢板一侧；

8、第二开孔板连接件，所述第二开孔板连接件包括钢板、开孔板和贯穿钢筋，所述钢板两侧相对设置所述开孔板，一对所述开孔板与所述钢板的下半部垂直设置形成十字交叉，每个所述开孔板的板面上阵列若干个所述贯穿钢筋，所述贯穿钢筋的数量与第一开孔板的贯穿钢筋的数量相同，所述贯穿钢筋间隙嵌设在所述开孔板上且均远离所述钢板一侧；

9、第三开孔板连接件，所述第三开孔板连接件包括钢板、开孔板和贯穿钢筋，所述钢板两侧相对设置所述开孔板，一对所述开孔板与所述钢板的下半部垂直设置形成十字交叉，每个所述开孔板的板面上矩形阵列若干个所述贯穿钢筋，所述贯穿钢筋的数量与混合剪力连接件的贯穿钢筋的数量相同，所述贯穿钢筋间隙嵌设在所述开孔板上。

10、2.根据权利要求1所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述混合剪力连接件的每个开孔板设置4个所述贯穿钢筋；所述混合剪力连接件的钢板每侧上设置有8个所述焊钉，4个所述焊钉为一排，上下间隔设置2排；

11、所述第一焊钉连接件的钢板每侧设置2个所述焊钉，2个所述焊钉为一排；

12、所述第二焊钉连接件的钢板每侧设置8个所述焊钉，其中4个所述焊钉为一排，上下间隔设置2排；

13、所述第一开孔板连接件和第二开孔板连接件的开孔板上均设置2个所述贯穿钢筋；

14、所述第三开孔板连接件的开孔板上设置4个所述贯穿钢筋，2个所述贯穿钢筋为一排，上下间隔设置2排。

15、3.根据权利要求1或2所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述混合剪力连接件、第一焊钉连接件、第二焊钉连接件、第二焊钉连接件、第一开孔板连接件、第二开孔板连接件和第三开孔板连接件均还包括钢筋笼和泡沫支架，所述钢筋笼至少设置在所述钢板的两侧，所述泡沫支架设置在所述钢板和或开孔板的下端，所述钢筋笼、泡沫支架、钢板、开孔板、贯穿钢筋和或焊钉通过混凝土浇筑形成整体。

16、4.根据权利要求3所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述混合剪力连接件的贯穿钢筋间隙嵌设在所述开孔板上，且沿所述钢板的纵向中心面两两对称，所述焊钉沿所述混合剪力连接件的钢板的纵向中心面两两对称；

17、所述第一焊钉连接件的焊钉沿所述第一焊钉连接件的钢板的纵向中心面两两对称；

18、所述第二焊钉连接件的每排的焊钉沿所述第二焊钉连接件的钢板的纵向中心面两两相对；

19、所述第一开孔板连接件的一对贯穿钢筋沿所述第一开孔板连接件的钢板的横向中心面对称设置；

20、所述第二开孔板连接件的一对贯穿钢筋沿所述第二开孔板连接件的钢板的横向中心面对称设置；

21、所述第三开孔板连接件的4个贯穿钢筋沿所述第三开孔板连接件的钢板的横向中心面两两对称设置。

22、5.根据权利要求4所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述开孔板上均设置有孔洞，所述贯穿钢筋间隙套设在所述孔洞内，所述贯穿钢筋延伸出所述孔洞两端的长度相等；所述焊钉延伸出所述钢板两端的长度相等。

23、6.根据权利要求5所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述混合剪力连接件、第一开孔板连接件、第二开孔板连接件和第三开孔板连接件的开孔板的底部均与其连接的钢板的底部齐平、所述开孔板的上端高度均不超过与其连接的钢板的高度、所述泡沫支架均为十字形结构。

24、7.根据权利要求6所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述第一焊钉连接件和所述第二焊钉连接件的泡沫支架均为一字形支架。

25、8.根据权利要求7所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件，其特征在于，所述孔洞的内径为30mm，所述贯穿钢筋的直径为25mm。

26、9.一种基于权利要求1-8任意一项所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：

27、步骤s1，确定抗剪承载力计算公式的形式为，

28、p＝αphd+βppbl+γpp′bl (1)

29、(1)式中，α为单个焊钉承载力的相互作用影响系数，

30、β为单个近钢板侧开孔的开孔板承载力的相互作用影响系数，

31、γ为单个远钢板侧开孔的开孔板承载力的相互作用影响系数，

32、phd为单个焊钉的抗剪承载力；

33、ppbl为单个近钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力，

34、pp′bl为单个远钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力；

35、步骤s2，对混合剪力连接件的进行推出试验获得抗剪承载力p，

36、对第一焊钉连接件和第二焊钉连接件进行推出试验，获得单根焊钉抗剪承载力phd，

37、对第一开孔板连接件、第二开孔板连接件和第三开孔板连接件进行推出试验，获得单个近钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力ppbl以及单个远钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力pp′bl；

38、步骤s3，将所述单根焊钉抗剪承载力p、单根焊钉抗剪承载力phd、单个近钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力ppbl、单个远钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力pp′bl通过拟合软件对(1)式中的系数α、β、γ进行拟合，得到系数α、β、γ的参数值后代入(1)式中，获得混合剪力连接件的抗剪承载力的测算公式。

39、10.根据权利要求9所述的用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测算方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述混合剪力连接件、第一焊钉连接件、第二焊钉连接件、第一开孔板连接件、第二开孔板连接件和第三开孔板连接件均包括多组；

40、对多组的所述混合剪力连接件的进行推出试验获得平均的抗剪承载力p；

41、对多组的所述第一焊钉连接件和第二焊钉连接件进行推出试验，获得平均的单根焊钉抗剪承载力phd；

42、对多组的所述第一开孔板连接件、第二开孔板连接件和第三开孔板连接件进行推出试验，获得平均的单个近钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力ppbl以及单个远钢板侧开孔的开孔板抗剪承载力pp′bl。

43、进一步，所述拟合软件为matlab软件。

44、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

45、本发明提供的一种用于混合剪力连接件抗剪承载力测算的测试组件及其方法，通过标准试件和比对试件的不同参数的焊钉、开孔板进行推出试验，得到焊钉连接件、开孔板连接件和混合剪力连接件的抗剪承载力，进一步对混合剪力连接件的各个影响参数的贡献度拟合分析，得到适合于索塔锚固区结构中使用焊钉和开孔板混合剪力连接件的抗剪承载力计算方法，有效避免了简单地把焊钉的承载力和开孔板的承载力简单相加作为混合剪力连接件承载力计算的不准确的方法，进而获得有效的混合剪力连接件的抗剪承载力测算公式。