预应力锚头在预制多箱梁桥湿接缝处剪切性能的实验研究与数值分析

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Experimental Study and Numerical Analysis on Shear Performance of Prestressed Anchor Head at Wet Joints in Precast Multibox Girder Bridges

研究预制多箱梁湿接缝处刚性剪切键的界面剪切性能，通过静力试验和数值分析，提出非线性接触模型和经验公式，揭示剪切键直径、混凝土强度及埋深对抗剪能力的影响规律。

　　

摘要

预制多箱梁采用整体式拔出式钢内模板，这种模板将湿接缝设置在靠近支座的位置——这是剪切力最不利的区域。在该接缝处，纵向钢筋的配比较低，没有预应力钢束通过，且预应力锚头形成了一个刚性的剪切键。为了研究新旧混凝土界面处的抗剪机理，对四组各八个Z型直剪试件进行了静载试验，并进行了数值分析。开发了一种考虑刚性剪切键与混凝土相互作用的非线性接触模型，并提出了合理的切向和法向本构关系。有限元模型（FEM）的预测结果与实验结果吻合良好。系统研究了混凝土强度、剪切键直径和剪切键埋深对界面抗剪性能的影响，考虑了主应力场、应变场和界面接触应力。结果表明，剪切键直径和混凝土强度显著影响试件的抗剪承载能力；虽然埋深对峰值载荷的影响有限，但它有助于扩大承载面积、降低应力集中并提高试件的延性。基于刚性剪切键试件的受力机理，并借鉴了钢筋 dowel 和剪切锚栓的研究成果，提出了一种预测抗剪承载能力的经验公式。