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双钢板-混凝土（Steel-plate concrete,SC）组合结构由两侧钢板、核芯混凝土和抗剪连接件组成。美国西屋公司在AP1000核电站安全壳的设计中采用了SC组合结构型式，并将钢筋与栓钉作为抗剪连接件。钢筋同时连接两侧钢板，栓钉散布在钢板内侧。两侧钢板借助钢筋连为一体，可以作为浇筑混凝土的临时模板。在混凝土浇筑施工阶段省去模板支护工序，从而缩短施工周期，降低建设成本，并带来较好的经济效益。
在SC组合结构中，钢筋与栓钉是保证钢板与混凝土协同工作的关键部件，也是最薄弱的部件。钢筋与栓钉在往复荷载作用下的抗剪性能直接关系到SC组合结构抗震性能的发挥。目前，针对SC组合结构中钢筋在往复荷载作用下抗剪性能的研究尚未开展。考虑到SC组合结构中同时采用钢筋和栓钉，对于钢筋和栓钉抗剪性能的差异也值得深入研究。本文进行了单向荷载和往复荷载作用下钢筋与栓钉推出试验和有限元模拟研究。同时，结合现有SC组合梁抗弯试验结果和数值模拟结果，对SC组合悬臂梁中钢筋的受力机理进行分析。
本文的主要研究内容如下：
（1）开展了单向荷载作用下采用坡口焊的钢筋与栓钉的推出试验，研究了直径对钢筋与栓钉抗剪性能的影响，对比了单向荷载作用下钢筋与栓钉的破坏模式、剪力-滑移曲线、抗剪割线刚度曲线和延性，分析了钢筋的轴向应变分布。
（2）开展了往复荷载作用下钢筋与栓钉的推出试验，研究了焊接接头形式对钢筋抗剪性能的影响，分析了直径对钢筋与栓钉抗剪性能的影响，对比了往复荷载作用下钢筋与栓钉的破坏模式、剪力-滑移曲线、骨架曲线、抗剪有效刚度曲线和耗能能力，分析了钢筋的轴向应变分布，并对比了往复荷载与单向荷载作用下钢筋与栓钉的抗剪性能。
（3）基于超低周疲劳理论和Xue-Wierzbicki断裂准则提出了金属材料在往复荷载作用下的超低周疲劳断裂准则。采用有限元软件ABAQUS建立了钢筋与栓钉推出试件的精细化有限元模型。基于所建立的有限元模型和断裂准则，分析了混凝土强度、钢筋与栓钉母材强度、钢筋与栓钉直径和轴向拉力对钢筋与栓钉抗剪承载力的影响。结合推出试验结果和数值模拟结果，提出了往复荷载作用下钢筋与栓钉的抗剪承载力计算公式。
（4）结合单向荷载和往复荷载作用下SC组合梁平面外抗弯性能数值模拟结果，分析了SC组合梁界面内钢筋的剪力在不同荷载阶段的分布规律。基于现有规范中针对SC组合结构平面外抗弯抗剪设计公式、SC组合梁界面内钢筋剪力分布规律和往复荷载作用下钢筋抗剪性能的研究成果，提出了针对SC组合悬臂梁在平面外往复荷载作用下界面内钢筋的设计方法。
在SC组合结构中，钢筋与栓钉是保证钢板与混凝土协同工作的关键部件，也是最薄弱的部件。钢筋与栓钉在往复荷载作用下的抗剪性能直接关系到SC组合结构抗震性能的发挥。目前，针对SC组合结构中钢筋在往复荷载作用下抗剪性能的研究尚未开展。考虑到SC组合结构中同时采用钢筋和栓钉，对于钢筋和栓钉抗剪性能的差异也值得深入研究。本文进行了单向荷载和往复荷载作用下钢筋与栓钉推出试验和有限元模拟研究。同时，结合现有SC组合梁抗弯试验结果和数值模拟结果，对SC组合悬臂梁中钢筋的受力机理进行分析。
本文的主要研究内容如下：
（1）开展了单向荷载作用下采用坡口焊的钢筋与栓钉的推出试验，研究了直径对钢筋与栓钉抗剪性能的影响，对比了单向荷载作用下钢筋与栓钉的破坏模式、剪力-滑移曲线、抗剪割线刚度曲线和延性，分析了钢筋的轴向应变分布。
（2）开展了往复荷载作用下钢筋与栓钉的推出试验，研究了焊接接头形式对钢筋抗剪性能的影响，分析了直径对钢筋与栓钉抗剪性能的影响，对比了往复荷载作用下钢筋与栓钉的破坏模式、剪力-滑移曲线、骨架曲线、抗剪有效刚度曲线和耗能能力，分析了钢筋的轴向应变分布，并对比了往复荷载与单向荷载作用下钢筋与栓钉的抗剪性能。
（3）基于超低周疲劳理论和Xue-Wierzbicki断裂准则提出了金属材料在往复荷载作用下的超低周疲劳断裂准则。采用有限元软件ABAQUS建立了钢筋与栓钉推出试件的精细化有限元模型。基于所建立的有限元模型和断裂准则，分析了混凝土强度、钢筋与栓钉母材强度、钢筋与栓钉直径和轴向拉力对钢筋与栓钉抗剪承载力的影响。结合推出试验结果和数值模拟结果，提出了往复荷载作用下钢筋与栓钉的抗剪承载力计算公式。
（4）结合单向荷载和往复荷载作用下SC组合梁平面外抗弯性能数值模拟结果，分析了SC组合梁界面内钢筋的剪力在不同荷载阶段的分布规律。基于现有规范中针对SC组合结构平面外抗弯抗剪设计公式、SC组合梁界面内钢筋剪力分布规律和往复荷载作用下钢筋抗剪性能的研究成果，提出了针对SC组合悬臂梁在平面外往复荷载作用下界面内钢筋的设计方法。