依据荷载滑移曲线,分别分析各个受力阶段Ps、Pm、Pu和Pr的波形钢板应变分布规律。
(1)微滑移荷载Ps时应变分布
图6.23 微滑移荷载Ps时应变分布
由图6.23可以看出,在微滑移阶段,波形钢板的应变在加载端处最大,自由端处应变最小,并且沿着锚固深度逐渐减小。同时发现,波形钢板的波谷面应变(D槽)小于波脊面(A槽)和波角(B槽、C槽)处的应变数值。
(2)摩擦荷载Pm时应变分布
图6.24 滑移荷载Pm时应变分布
从图6.24看出,在荷载为Pm时,S-1、S-2、S-3、S-6和S-1试件的应变在自由端处出现了过零点现象,即应变为正值。S-4、S-5和S-8试件的应变尚处于负值。这种现象由试件的滑移值和做试验时放置在自由端处的支座与波形钢板的距离综合决定。S-1、S-2、S-3、S-6和S-1试件自由端处的支座与波形钢板的距离较小,即剪跨比小,应变过零点现象率先于其他试件发生。在滑移阶段末期,试件黏结力主要由内置式滑移传感器的抗剪栓钉作用力构成。由于滑移传感器金属固定杆固定在波谷处孔洞里,对钢板有一定竖向向上阻力,而孔洞下部区域的波形钢板承受从波脊传递过来的竖向向下荷载,所以该区域存在受拉区。
(3)极限荷载Pu时应变分布
图6.25 极限荷载Pu时应变分布
从图6.25看出,在破坏阶段,波形钢板沿着锚固深度方向应变分布规律不同于微滑移阶段。由于试件自由端支座和滑移传感器超过量程后的抗剪栓钉作用的影响,D槽290mm锚固深度处有严重的应力集中现象(因所测的应变值很大,未在图中标注)。大多数试件的C槽和D槽的应变均出现了过零点现象,即由应变负值变为应变正值。
(4)残余荷载Pr时应变分布
图6.26 残余荷载Pr时应变分布
当试件加载到残余阶段时,波形钢板应变沿锚固深度的分布非常复杂,时而正值,时而负值。只有当所有滑移传感器完全脱落后,不再发挥抗剪栓钉作用,波形钢板表面应变才趋于正值。
(5)不同荷载梯度下的波形钢板应变分布
图6.27 不同荷载梯度下应变分布
图6.27给出了S-1试件不同荷载梯度下的波形钢板应变分布规律。从图可知,应变与荷载呈线性增大关系。在残余阶段,D槽应变数值出现由负值变为正值的过零点现象。
图6.28 波形钢板微元体力学分析
根据试件平衡条件,建立其力学平衡方程:
化简式(6-23)得:
(6)微滑移阶段等效应变分布
图6.29 微滑移阶段等效应变分布
(7)滑移阶段等效应变分布(www.daowen.com)
图6.30 滑移阶段等效应变分布
从图6.29和图6.30可以看出,波形钢板等效应变沿着锚固深度方向呈指数分布规律,可用下式表示:
式中,η1、η2为调整系数,εmax为波形钢板混凝土加载端局部最大应变值,k1为波形钢板等效应变特征值。
考虑到试件在滑移阶段的应变出现过零点现象,且A槽、B槽、C槽和D槽的应变沿锚固深度方向不全符合指数分布规律,等效应变分布指数特征值确定只基于微滑移阶段试验数据。将等效应变分布指数k1放大1000倍后与波谷长度、波角进行数值统计回归后如图6.31所示,并拟合出以下计算公式。
式中:γ为波谷长度与截面展开长度之比,即γ=Dbg/240。
图6.31 等效应变分布指数特征值与各因素关系
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