[发明专利]一种确定抗剪连接件的刚度和承载力的方法

说明书

本发明提供了一种确定抗剪连接件的刚度和承载力的方法。该方法包括：将隔舱式双钢板‑混凝土组合结构的连接件腹板作为地基梁，混凝土作为地基，建立弹性地基梁模型，并根据弹性地基梁模型计算得到弹性地基梁模型的微分方程的通解；根据隔舱式双钢板‑混凝土组合结构所对应的模型，对抗剪连接件进行分析，确定边界条件，并根据边界条件以及剪力‑变形关系计算得到抗剪连接件的刚度参数；基于弹性地基梁理论，根据塑性发展系数，计算得到抗剪连接件的极限承载力。应用本发明可以较为准确地预测抗剪连接件的刚度及承载力。

技术领域

本申请涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种用于确定隔舱式双钢板-混凝土组合结构的抗剪连接件的刚度和承载力的方法。

背景技术

由于具有对水上航运影响小、占地及拆迁量少、受恶劣天气影响小等优点，沉管隧道越来越多代替桥梁成为穿越江河海湾的工具。沉管隧道主要可以分为混凝土沉管隧道和钢壳沉管隧道两大类。钢壳自重轻并且可以作为混凝土浇筑的模板，因此可以实现水上浮态浇筑，大大减少水上托运工作量。钢壳还具有较好的延性、防水性，提高了结构的延性和耐久性，硬化混凝土还可以减少钢壳的屈曲，因此钢壳沉管隧道在近些年得到越来越广泛的应用。隔舱式双钢板-混凝土组合结构是钢壳沉管隧道中较为新型的结构形式，为保障钢与混凝土的共同工作，通常采用角钢和T钢连接件作为其界面连接形式。

图1为隔舱式双钢板-混凝土组合结构的示意图。隔舱式双钢板-混凝土组合结构包括：内外翼缘板、双向隔板(即纵隔板和横隔板)、夹层混凝土(即内嵌混凝土)、抗剪连接件和双向加劲肋(即纵向加劲肋和横向加劲肋)。其中，内外翼缘板以及纵、横隔板组成隔舱，为混凝土浇筑提供模板。内外翼缘板以及纵向、横向隔板形成钢截面，钢截面和夹层混凝土通过抗剪连接件进行连接，从而形成组合截面，参与结构受力。夹层混凝土可以提升钢板的屈曲性能，内外翼缘板则对夹层混凝土进行包裹，起到防水及防渗效果，提高夹层混凝土耐久性。抗剪连接件可以提高翼缘板的屈曲性能，增加翼缘板浇筑时的刚度，同时可以使组合截面充分发挥其力学性能。常用的柔性抗剪连接件由腹板和翼缘板组成，主要包括角钢连接件和T钢连接件两大类，剪力的传递主要通过连接件腹板和混凝土的挤压实现，连接件翼缘板主要起锚固的效果。

虽然针对传统的连接件设计方法较为成熟，但针对角钢和T钢连接件的研究相对偏少，现有的设计方法也仅仅是基于试验回归的结果，缺少理论支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种确定抗剪连接件的刚度和承载力的方法，从而可以较为准确地预测抗剪连接件的刚度及承载力。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种确定抗剪连接件的刚度和承载力的方法，该方法包括：

将隔舱式双钢板-混凝土组合结构的连接件腹板作为地基梁，混凝土作为地基，建立弹性地基梁模型，并根据弹性地基梁模型计算得到弹性地基梁模型的微分方程的通解；

根据隔舱式双钢板-混凝土组合结构所对应的模型，对抗剪连接件进行分析，确定边界条件，并根据边界条件以及剪力-变形关系计算得到抗剪连接件的刚度参数；

基于弹性地基梁理论，根据塑性发展系数，计算得到抗剪连接件的极限承载力。

较佳的，该方法还进一步包括：

抗剪连接件的尺寸大于预设的尺寸阈值，混凝土施工时的混凝土最大脱空不大于预设的脱空阈值。

较佳的，弹性地基梁模型的微分方程满足：