闭口型压型钢板-混凝土组合板纵向抗剪承载力研究

为研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的纵向抗剪承载力,进行了3块闭口型组合板的静力加载试验,分析闭口型组合板的破坏现象、裂缝分布以及端部滑移等情况。试验结果表明:3块组合板均发生纵向剪切破坏,组合板端部配置栓钉对抗剪承载力的提高有显著作用,栓钉可以抑制端部滑移的发展。在试验基础上,采用有限元分析方法进一步研究了闭口型组合板纵向抗剪承载力的影响因素,得出了组合板各参数对其抗剪承载力的影响程度。对比分析了国内外组合板抗剪承载力的计算方法,并给出了适用于该种闭口型组合板的纵向抗剪承载力的计算式。     

闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板受力性能及动力特性试验研究

对6块闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板试件进行了两点对称集中加载静力试验研究,考察了组合板在不同剪跨比下的破坏形态、钢板与混凝土应变发展、端部滑移和裂缝发展情况,研究了组合板的纵向剪切极限承载能力。研究结果表明,端部设置栓钉的闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板具有较好组合作用,剪跨比较小的闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板主要发生纵向剪切粘结破坏,而剪跨比较大的组合板主要发生接近于弯曲破坏的弯剪破坏;根据试验研究结果,建立了闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板的承载能力计算公式,并给出了组合板刚度计算建议方法。为考察组合板的动力特性,对6块闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板阻尼比比较小,并结合自振频率实测结果对经验计算公式进行了对比验证,为闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板动力特性计算及组合楼盖的竖向振动分析控制设计提供依据     

压型钢板-混凝土组合楼板纵向受剪承载力试验研究

针对组合楼板主要的破坏模式——纵向剪切破坏进行分析,对8块U76型压型钢板-混凝土组合楼板进行了静力试验。试验结果表明:组合板越厚、剪跨越小、剪力横向钢筋越多,组合板纵向受剪承载力就越高。通过与无栓钉组合板的试验结果比较分析,表明组合板中剪跨区的栓钉,能极大地提高受剪承载力;并通过试验得到组合板的荷载-纵向相对滑移关系曲线图,采用欧洲规范4的建议公式,以试验数据为依据,回归得出组合楼板的剪力粘结系数m、k,为该种楼板的工程设计提供参考依据。     

压型钢板-混凝土组合楼板的承载能力研究

压型钢板-混凝土组合楼板的承载能力受楼板叠合面的纵向抗剪能力控制。本文通过3组组合楼板的荷载试验,研究了单跨简支组合楼板和两跨连续组合楼板的极限抗剪和抗弯性能。试验结果表明:组合楼板的极限承载能力受叠合面的纵向抗剪能力控制;与简支组合楼板相比,连续组合楼板承载能力有明显提高,跨中挠度显著减小,端部支座剪力出现滑移时与简支板端部剪力值相近,显示了连续组合板的端部滑移与剪力的关系与简支板的情况相似。但与简支组合板不同的是,连续组合板端部出现滑移后,其极限承载能力明显高于相同跨度简支板极限承载力。根据试验结果,得到了组合楼板叠合面纵向抗剪能力的计算公式。在组合楼板的承载力设计中,应对支座端部的竖向剪力进行叠合面的纵向抗剪能力验算,文中提出了连续组合楼板的承载力计算方法。     

大跨度开口型压型钢板-混凝土组合楼板抗滑移性能的研究

通过不同跨度的开口型压型钢板-混凝土组合楼板的静力试验,研究该组合楼板的裂缝分布、破坏特征和滑移规律等情况。试验结果表明:8个试件均发生纵向水平剪切黏结破坏;端部栓钉可以有效减少端部滑移。采用有限元软件ABAQUS对大跨度试件的黏结滑移性能进行模拟分析,分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上,通过改变参数分析大跨度试件的滑移性能影响因素。分析结果表明:增大组合楼板高度和减少压型钢板厚度均可增强试件的抗滑移性能;随着剪跨比的增大,组合楼板的延性提高,端部滑移降低。     

大跨度缩口型压型钢板-混凝土组合板纵向抗剪承载能力试验研究

对10个大跨度缩口型组合板试件进行纵向抗剪性能试验,研究了端部锚固条件、组合板截面高度、压型钢板厚度及板底附加受拉钢筋等因素对组合板试件的受力性能及破坏形态的影响。研究表明:大跨度缩口型无端部锚固组合板在外荷载作用下多发生延性纵向剪切破坏,而端部锚固组合板则发生弯曲破坏或延性纵向剪切破坏;增加组合楼板的厚度、提高压型钢板厚度及板底布置附加受拉钢筋等措施均能提高组合楼板的承载能力,有效改善压型钢板与混凝土界面的相互作用。     

缩口型压型钢板-混凝土组合板的承载力及变形(一):试验研究及纵向抗剪承载力

共进行了8块组合板试验,研究了缩口型压型钢板-混凝土组合板的破坏特征、纵向抗剪、抗弯等力学性能。试验结果表明,对组合板承载力起控制作用的是纵向剪切破坏和弯曲破坏,对于端部无栓钉的组合板,随剪跨比Ls/dp的增大,破坏形态会逐渐由纵向剪切破坏向弯曲破坏过渡;端部栓钉可以有效改善组合板在极限状态时的受力性能。在试验研究的基础上,分别采用m-k法和部分剪力连接法回归得到了计算该类型压型钢板组合板纵向抗剪承载力的必要参数,同时分析了端部栓钉的有利作用。两种方法均能较准确地预测板的极限承载力。     

宝冶U76压型钢板-混凝土组合楼板纵向抗剪承载力试验

宝冶U76压型钢板为带压痕开口槽形板,端部焊接栓钉来提高压型钢板-混凝土组合楼板间的纵向抗剪承载力。通过该压型钢板-混凝土组合楼板的加栽试验,得到该组合楼板的压型钢板与混凝土间相对滑移与荷载的关系曲线。根据不同厚度、不同剪跨下8块试件的关系曲线,采用线性回归方法得到U76压型钢板-混凝土组合楼板的纵向抗剪剪力粘结系数,从而确定该种组合楼板的纵向抗剪承载力计算公式。     

大跨度闭口型压型钢板-混凝土组合楼板抗弯承载力试验研究

通过对8块闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的静力试验,对闭口型组合板的破坏特征、裂缝分布以及抗弯承载力等力学性能进行分析研究。试验结果表明:闭口型组合板破坏形态以纵向剪切破坏和弯曲破坏为主,大跨度组合板的破坏形式均为弯曲破坏。在试验研究的基础上,依据塑性截面设计法,并充分考虑组合板跨度和端部栓钉对组合板抗弯性能的影响,提出了更适合于大跨度闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的抗弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

装配式钢-混凝土组合结构抗剪性能试验研究

为研究一种新型的预制混凝土板与型钢组合的装配式钢-混凝土组合结构的抗剪性能,开展了4组12个试件(3个整体式现浇钢-混凝土组合结构试件,9个装配式钢-混凝土组合结构试件)的推出试验,分析了该组合结构的破坏形态、荷载-滑移曲线及极限受剪承载力.结果 表明,整体式现浇钢-混凝土组合结构试件的破坏形态为栓钉剪断;而装配式钢-混凝土组合结构试件表现为局部的栓钉剪断和混凝土剪切破坏,装配式现浇钢-混凝土组合结构试件极限滑移较整体式现浇钢-混凝土组合结构试件增加1倍,延性得到明显改善;装配式钢-混凝土组合结构试件极限受剪承载力约为整体式现浇钢-混凝土组合结构试件的80％,并满足规范要求;新旧混凝土结合面进行粗糙处理后,装配式钢-混凝土组合结构试件极限受剪承载力提高5％,抗剪钢筋直径由14am增加为20mm时,装配式钢-混组合结构试件极限受剪承载力提高10％.     

沉井顶板钢混梁板组合结构抗弯性能试验研究

依据沉井工程实际,设计并制作了两种地下沉井顶板钢混梁板组合结构的模型试件,根据钢骨架与混凝土板之间是否设置抗剪连接件,将两个模型试件分为梁板点焊连接的无抗剪模型以及梁板整体浇筑的有抗剪模型。通过对两个试件进行三点弯单轴静力加载试验,得到组合结构的抗弯承载力,并绘制出其跨中荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线,分析二者破坏特征。通过对比试验可知:设置抗剪连接件可有效提高结构的整体性以及抗弯承载能力,并推迟混凝土板裂缝的开裂时间,减缓裂缝发展趋势;通过降低截面高度能提高组合结构的整体稳定性,并增加工作空间利用率。     

帽型薄壁钢梁-轻骨料混凝土组合楼板受力性能试验研究

由帽型冷弯薄壁钢梁作为组合楼板的承重骨架,与轻骨料混凝土预制板块经后浇水泥砂浆而形成轻质组合楼板。为研究其受力性能,设计并制作了5块具有不同构造特征的组合楼板试件,对其进行了简支条件下的静载试验。结果表明：该组合楼板具有较大的整体刚度和承载能力,当等效均布荷载达到正常使用状态的荷载标准值3.2kN/m2时,跨中挠度远小于L/500。当组合楼板的整体变形较大时,帽型钢梁内部的外伸腹板对提高组合楼板的整体刚度产生明显作用,极限状态下割线刚度是帽型钢梁内部无外伸腹板时的2.5倍;当次梁截面高度由20mm增至50mm时,组合板的极限荷载增幅为87.5%。     

锚固对梁柱端板连接半刚性组合边节点力学性能影响的试验研究

为了研究混凝土翼板外伸锚固的梁柱端板连接半刚性组合边节点力学性能,设计了3个足尺试件,其中两个混凝土翼板外伸150mm,厚度分别为140mm和200mm;另外一个为混凝土翼板未外伸的对比试件。采用柱顶水平位移控制低周循环加载试验,分析了锚固对该半刚性组合边节点力学性能的影响。结果表明,混凝土翼板外伸锚固(尤其是外伸锚固部分加厚)能够提高该半刚性组合边节点的稳定性及其抗震能力。因此,在实际施工中,应该尽可能锚固。     

钢桥面-薄层CRRPC组合结构栓钉连接件抗剪疲劳性能研究

采用推出试验和弯曲疲劳试验,研究钢桥面板与薄层CRRPC铺装层间栓钉连接件抗剪疲劳性能。基于Von Mises材料破坏准则和双线性本构关系,对 推出试验模型进行有限元分析、静力试验和疲劳试验,得到不同加载比和界面联接方式下的滑移-加载循环次数曲线,以及栓钉连接件抗剪承载力;开展足 尺组合梁弯曲疲劳试验,考察组合桥面系统中栓钉整体抗剪疲劳性能。研究结果表明：加载比是影响栓钉抗剪疲劳寿命关键因素之一,对于推出疲劳试验, 加载比建议取0.4;钢板与CRRPC间的黏结效应是影响疲劳寿命另一重要因素,对于存在黏结效应的推出试件,在0.5的加载比下等效疲劳寿命可以达到92.2 万次,但无黏结时,疲劳寿命仅为16.9万次;控制栓钉间距是提高组合桥面抗剪疲劳性能的有效方式,在等效实桥应力幅下,即使钢板-CRRPC间不存在黏结 效应,栓钉布距为125mm×125mm,经过8888.9万次疲劳加载,组合梁界面仍没有发生疲劳破坏。     

预应力混凝土叠合空心楼板静力性能试验研究

结合现浇空心楼板与叠合楼板的优点,提出在一种预应力叠合楼板中布置筒芯内模形成的叠合空心楼板。进行了预制带肋底板叠合空心楼板、矩形底板叠合空心楼板及现浇空心楼板3种截面形式,2种截面尺寸分别为230mm×500mm、300mm×600mm的10块板带在单调荷载作用下的足尺模型试验。通过改变预制底板类别、筒芯内模的直径及其布置方式,对叠合空心板带的破坏形态、截面整体工作性能、正截面受弯承载力、短期刚度、叠合面水平受剪性能等进行了研究。结果表明：从开始加载到破坏,叠合空心楼板与现浇空心楼板表现出相似的受力特点和变形特征,按筒芯最薄弱翼缘处的工形截面计算叠合板的开裂荷载、正截面受弯承载力、平均裂缝间距等与实测值吻合较好;在所研究的板厚范围内,筒芯直径大小及布置方式的变化并未造成叠合面出现滑移开裂的现象,但不同程度地削弱了试件的受拉刚化作用,建议叠合空心楼板开裂后的短期刚度取控制截面的开裂刚度。通过叠合面受力分析,将横孔板顺筒肋宽度和上、下翼缘厚度的计算限值与楼板实际构造尺寸进行对比,实际工程中叠合面的抗剪强度可满足安全使用要求。两种预制底板预应力混凝土叠合空心楼板与预应力现浇空心楼板的总体受力性能较为接近,均可满足工程设计要求。     

钢-混凝土组合梁抗火性能试验研究

对两种组合梁形式:主梁式试件(压型钢板肋平行于钢梁)和次梁式试件(压型钢板肋垂直于钢梁)分别进行了抗火试验。试验中量测了试验炉火升温过程,试件的温度和跨中挠度。通过对试验结果的分析发现:由于混凝土板有明显的阻热作用,组合梁中的混凝土板升温较慢,钢梁升温较快,导致钢梁截面温度分布不均匀;由于高温和外力共同作用下,在梁端发生混凝土抗剪破坏,而栓钉由于受到混凝土的保护,温度较低,栓钉仍能正常发挥抗剪连接作用;跨中挠度达到梁跨的1/30后,变形快速增大,随之在跨中形成一条横向贯穿混凝土楼板的主压溃裂缝,产生塑性铰并形成机构,使简支组合梁产生不适于继续承载的变形,达到破坏。     

闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳性能试验研究

为研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳性能,完成14块闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳试验研究。试验主要考察组合板端部栓钉布置、组合板板厚、疲劳荷载水平及组合板加载剪跨比等4个主要因素对组合板疲劳破坏模式及疲劳损伤程度的影响。试验过程中对组合板在各个关键阶段的动挠度、动滑移、压型钢板及混凝土应变、组合板残余挠度及组合板剩余承载能力等参数进行测量和分析。在试验研究基础上,根据组合板疲劳破坏形态及损伤发展情况,着重对组合板的疲劳性能进行较全面研究,初步提出组合板疲劳性能水平评估方法及组合板疲劳设计建议。试验研究结果表明,无栓钉组合板的疲劳性能明显差于带栓钉组合板,布置栓钉可大大提高组合板疲劳性能;无栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为40%的静力极限荷载,而带栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为60%的静力极限荷载。研究结果为闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳设计计算提供有利依据。     

钢筋混凝土T型叠合梁抗震性能试验研究

研究了由倒T型预制梁、预制板和现浇板组成的钢筋混凝土T型叠合梁。开展了低周反复荷载下叠合梁与现浇对比梁的足尺模型试验,对其破坏形态、滞回曲线、位移延性、刚度退化与耗能等进行了较系统的研究。研究表明:低周反复荷载下叠合梁与现浇梁均发生了受弯破坏;峰值荷载下,叠合梁中实测的预制梁与预制板之间和靠近腹板侧预制板与现浇板之间的滑移分别为0.5mm和0.2mm;叠合梁与现浇梁的滞回曲线前期均较饱满,后期表现出一定的捏拢,但总体耗能均较好;反复荷载下叠合梁的刚度退化主要发生在开裂至屈服阶段,屈服后其刚度退化较缓慢;叠合梁的正、负弯矩截面受弯承载力分别较现浇梁的低9%和3%左右;叠合梁的正、反向位移延性分别比现浇对比梁约低6%和14%,但2个试件的位移延性系数均大于4.8。此外,还对低周反复荷载下与单调荷载下试件的受力性能进行了对比与分析。     

长期荷载作用后钢-竹界面黏结性能分析

为研究钢-竹组合构件长期荷载作用后的整体工作性能,针对纯胶结型界面与复合胶结型界面共27个钢-竹界面试件进行了长期荷载作用后的推出试验,以界面形式、长期持荷水平以及持荷时间为基本参数,对钢-竹界面的承载力、黏结应力及相对滑移进行了分析。研究表明：钢-竹界面构造形式合理,具有较高的承载能力,长期荷载作用后试件界面完整性良好,复合胶结型界面试件的破坏具有显著的延性特征;2组纯胶结型界面试件在长期荷载作用后承载力发生衰减,衰减系数分别为0.91与0.81;纯胶结型界面的剪应力与相对滑移分布具有“两端大、中间小”的特征,2组试件界面最大剪应力分别为1.41MPa和1.25MPa,与短期荷载作用后试件相比,约衰减10%和20%,界面的相对滑移则略有增长;长期荷载作用后复合胶结型界面的承载力、黏结应力及相对滑移与短期荷载作用后试件相比,未发生显著变化,自攻螺钉可有效提高界面抗剪能力,按间距80mm加设自攻螺钉后,界面最大剪应力可达到1.7MPa。提出了长期荷载作用后的钢-竹界面黏结承载力计算方法,其计算结果与试验结果吻合较好。