剪力釘單釘連接件的抗剪承載力分析

山東高速工程檢測有限公司,山東 濟南 250000

1 概述

示。其中，剪力釘以及試件鋼板采用實體單元SOLID185模擬，試件混凝土采用實體單元SOLID65模擬。

對于剪力釘連接件抗剪承載力的研究，國內外學者常通過大量的推出試驗來回歸其承載力計算公式，但是由于試驗時所采用的模型幾何尺寸及得到的破壞形態的差異，導致根據其承載力公式得出的計算值離散性較大。本文通過對各國規范及學者提出的關于單釘抗剪承載力的公式進行對比分析，以期得到合理的計算公式。

2 單釘推出試驗有限元模擬

2.1 試驗概況

文獻[1]對剪力釘單釘連接件進行了推出試驗，試件參數如下：試件每側有2根φ22×200的剪力釘，其水平向間距為200mm。剪力釘推出試驗試件混凝土材料為C50，剪力釘材料為ML15，鋼板材料為Q345q。

2.2 有限元模型

本文采用有限元軟件ANSYS對上述剪力釘單釘連接件推出試驗進行實體有限元分析，有限元模型如圖1所

圖1 剪力釘單釘試件有限元模型

2.3 有限元計算結果與試驗結果對比

通過對文獻[1]中剪力釘單釘連接件的有限元分析，得出其抗剪承載力別如表1所示。可以看出，有限元計算結果略小于試驗實測結果，且其差值僅為3%，從而證明了本文有限元分析方法的合理性。

表1 剪力釘單釘抗剪連接件抗剪承載力

3 剪力釘單釘連接件抗剪承載力對比分析

表2給出了包括國內外規范在內的4個具有代表性的剪力釘抗剪承載力計算公式。

根據以往研究結果，影響剪力釘連接件抗剪承載力的最主要參數為剪力釘直徑與試件混凝土強度。因此，本文通過變換剪力釘直徑以及混凝土強度等級這兩種參數，并將各參數下有限元計算結果與代表性的剪力釘單釘連接件承載力公式計算結果進行對比分析，以得到合理的剪力釘單釘連接件抗剪承載力。

從表3可以看出，各公式中，以公式2計算結果與有限元結果最為相近，因此可將公式2作為剪力釘單釘連接件抗剪承載力的計算公式。

表2 具有代表性的剪力釘單釘連接件承載力計算公式

表3 各公式計算結果匯總（kN）

4 結語

本文通過與已有的剪力釘推出試驗進行有限元模擬分析，驗證了有限元分析的正確性；對剪力釘單釘抗剪承載力的代表性計算公式進行了分析；結合有限元模型，通過變換剪力釘直徑以及混凝土強度等參數，對各代表性公式進行了對比分析，結果顯示公式2與有限元計算值最為相近，文獻[2]中公式可較為準確的預測剪力釘單釘連接件的抗剪承載力。

[1]張喜剛,劉玉擎.組合索塔錨固結構[M].北京:人民交通出版社,2010.

[2]Ollgaard H G,Slutter R G,Fisher J D.Shear strength of stud connectors in lightweight and normal-weight concrete [J].Engineering Jomal of Ameriean Institute of Steel Construetion,1971,8(2):55-64

[3]ANSI/AISC 360-05.Specification for structural steel build-ings[S].2005

[4]Eurocode 4:Design of composite steel and concrete struc-tures,Part1-1,Genaral rules and rules for buildings EN1994-1-1[S].2001

[5]GB50017-2003.鋼結構設計規范[S].2003