端板螺栓连接钢—混凝土组合节点试验及力学性能研究.docx

端板螺栓连接钢—混凝土组合节点试验及力学性能研究
摘要
本文主要研究了端板螺栓连接钢-混凝土组合结构的力学性能，通过实验研究了不同载荷、不同预压力下的节点性能，并对试验结果进行了分析。结果表明，节点的承载力与预压力、混凝土强度和板厚等因素有关，合理选择设计参数能够提高节点的承载能力和抗震性能。
关键词：端板螺栓，组合节点，力学性能，承载力，预压力
Abstract
Thispapermainlystudiesthemechanicalpropertiesofend-plateboltconnectionsteel-concretecompositestructure.Theperformanceofthejointunderdifferentloadsanddifferentpre-tensionforceswasstudiedbyexperiment,andtheexperimentalresultswereanalyzed.Theresultsshowedthatthebearingcapacityofthenodewasrelatedtofactorssuchaspre-tensionforce,concretestrength,andplatethickness,andreasonableselectionofdesignparameterscouldimprovethebearingcapacityandseismicperformanceofthenode.
Keywords:end-platebolt,compositejoint,mechanicalproperties,bearingcapacity,pre-tensionforce
引言
钢-混凝土组合结构是一种新型的构造形式，具有良好的承载能力和抗震性能。在组合结构中，连接节点的设计和施工对整个结构的安全运行至关重要。端板螺栓连接是一种常见的节点连接形式，在工业和民用建筑中得到了广泛应用。由于其连接简便、施工快捷及承载能力强，成为组合结构节点中使用最为广泛的一种。
本文主要围绕端板螺栓连接钢-混凝土组合节点的力学性能展开研究，通过实验验证不同预压力、不同载荷对节点承载能力的影响，并对试验结果进行分析。为了保证试验结果的真实性和可靠性，本文进行了多组试验，考虑了不同的材料和工艺参数，分析了节点受力性能和破坏机理。
实验设计
1.材料描述与试验配件
本试验使用的材料包括：Q345B钢板、HRB400螺纹钢、C30混凝土、16级螺栓。试验配件包括端板、螺纹钢筋和混凝土。
2.试验方案
节点采用端板螺栓连接，试验方案如下：
（1）钢板尺寸：600mm×600mm×10mm，截面面积为0.36m^2；
（2）用钢板模拟受力作用下的“T”形截面；
（3）混凝土实心方柱，截面尺寸为300mm×300mm×800mm；
（4）钢板和混凝土之间用薄型螺栓轴向预压力；
（5）试验通过加载形式模拟单向受力。
3.实验步骤
（1）制作混凝土实心方柱，试块尺寸为300mm×300mm×800mm；
（2）焊接钢板和螺纹钢筋，构造成“T”形截面制作成为端板；
（3）端板螺栓连接预应力加工；
（4）用托架将钢-混凝土组合结构放置在试验机上；
（5）通过加载试验模拟节点承载作用。
4.实验参数设定
本试验结合实际构造情况，选定了不同的载荷及预应力，具体参数如下表所示。
表1不同载荷、不同预压力下试验参数设定
类别预压力P0/kN载荷F/kN
150350
260370
370400
480430
590450
实验结果及分析
1.混凝土的破坏形态
在试验中，混凝土的破坏形态主要分为两种，分别是压缩破坏和剪切破坏。当载荷达到一定程度时，混凝土开始发生压缩破坏，表现为混凝土压碎变形，失去承载能力。随着载荷继续增加，混凝土开始发生剪切破坏，表现为“V”字形破坏，混凝土裂开，直至整个节点失稳破坏。图1为混凝土剪切破坏形态。
图1混凝土剪切破坏形态
2.螺栓预应力及节点承载能力
本试验通过调节螺栓的预应力来改变节点的承载能力，其结果如图2所示。可以看出，随着预应力的不断增加，节点的承载能力逐渐提高。在预应力为80kN时，节点的承载能力最高，可达到430kN。
图2螺栓预应力与节点承载能力的关系
3.载荷与节点承载能力
本试验通过改变载荷大小来验证不同载荷条件下节点的承载能力，结果如图3所示。可以看出，随着载荷的增加，节点承载能力也在不断增加。在承载能力的峰值处，载荷为400kN。
图3载荷与节点承载能力的关系
结论
本试验主要研究了端板螺栓连接钢-混凝土组合节点的力学性能，得到了以下结论：
（1）混凝土节点承载能力主要以剪切形式破坏，破坏形态为“V”字型。
（2）随着螺栓预应力和载荷的增加，节点的