钢-混凝土组合梁弯扭相关性的试验研究

为研究钢 混凝土组合梁的弯扭性能 ,完成了 4根组合梁的弯扭试验。详述了在不同扭弯比下组合梁的受力性能及破坏形态 ,对裂缝发展和应力的变化情况进行了分析。指出了根据传统的弯剪扭相关方程得到的极限扭矩计算公式的不合理性。根据破坏机理 ,推导出了弯扭复合作用时极限扭矩的计算公式 ,并给出了弯剪扭复合作用时的相关公式及影响因素。计算结果与试验值吻合较好     

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的理论分析与试验研究

对 3根不同扭弯比的开口截面组合梁弯扭进行试验分析得出组合梁的弯型和扭型两种破坏形态。将组合梁划分成三维 8结点实体单元 ,用有限元方法对组合梁在弯扭作用下的工作性能进行了弹性理论分析 ,建立了弯扭强度M -T相关公式。通过编制组合梁截面的弯矩 -曲率全过程计算程序 ,得出了混凝土翼板受力与截面弯矩之间的关系 ,从而阐明了弯扭共同作用下组合梁的受力机理 ,建立了极限状态的弯扭强度M -T相关公式 ,并分析了组合梁截面参数对相关曲线的影响。     

箱形型钢混凝土梁复合受扭性能试验

通过5根箱形型钢混凝土梁的复合受扭性能试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程。试验表明,箱形型钢混凝土梁在复合受力情况下,出现扭转型或弯曲型两种破坏形态;扭弯比是影响弯、扭破坏形态的重要因素;适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。通过对试验数据分析得到的箱形型钢混凝土梁的弯扭相关方程,可为其设计提供参考和依据。     

新型外包钢-混凝土组合梁扭矩计算

在对5根新型外包钢-混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭试验的基础上,研究了这种新型组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态、工作机理以及裂缝发展分布的情况,比较分析了新型外包钢-混凝土组合梁的扭矩-扭率、荷载-应变、弯矩-挠度、荷载-裂缝之间的相互关系.通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析,提出了组合梁纯扭及复合受扭作用下开裂扭矩的计算公式;采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式,理论公式计算结果与试验结果吻合良好.为评估结构的安全稳定性提供了依据,丰富了组合梁受扭性能的研究方法和内容.     

钢-混凝土组合梁纯扭及复合受扭性能

为了研究钢-混凝土组合梁的扭转性能,对5根新型外包钢-混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭试验,研究了组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态、工作机理以及裂缝开展分布的情况,比较分析了组合梁扭矩-扭率、荷载-应变、弯矩-挠度、荷载-裂缝开展之间的相互关系.通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析,提出了在组合梁纯扭及复合受扭作用下的开裂扭矩计算公式;采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式.结果表明:理论公式计算结果与试验结果吻合良好,为评估结构的安全性及稳定性提供了依据.     

弯-剪-扭耦合荷载作用下钢管混凝土短柱受力性能研究

为研究钢管混凝土短柱在剪切和扭转复合作用下的受力性能,开展了10个钢管混凝土短柱试件在纯扭、弯-剪和弯-剪-扭荷载作用下的拟静力往复加载及单调加载试验,得到了钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线和钢管应变分布规律。试验结果表明：钢管混凝土短柱具有良好的承载能力和塑性性能;在纯扭作用下,圆形钢管混凝土短柱在往复扭转荷载作用下钢管发生低周疲劳破坏;方形钢管混凝土短柱在单调及往复扭转荷载作用下钢管面外发生斜向局部屈曲;纯扭往复荷载作用下的钢管混凝土柱的荷载-变形骨架曲线与单调加载下基本一致;在弯-剪及弯-剪-扭复合荷载作用下,在进入塑性工作阶段前截面的轴向变形基本满足“平截面假定”;在弯-剪-扭耦合荷载作用下,短柱的破坏模式取决于弯扭比,在弯扭比较大（为1.90）时,其类似于弯剪破坏,在弯扭比较小（为0.96）时,其类似于扭转破坏。在有限元模拟及大量参数分析的基础上,得到了钢管混凝土短柱的弯-剪-扭承载力相关方程,承载力计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

开口截面钢-混凝土组合梁受扭的试验分析

为研究钢-混凝土组合梁在不同加载方式下的受扭性能,完成了6根钢-混凝土组合梁的弯扭试验和纯扭试验,其中2根梁的扭矩直接作用于工字钢梁上,其余4根梁则由钢梁和混凝土翼缘板作为整体共同受扭。试验结果表明,当扭矩直接作用于钢梁上时,混凝土翼缘板通过栓钉对钢梁的扭转提供约束,从而使钢梁的抗扭承载力比纯钢梁的提高2倍以上。在试验参数相同时,混凝土翼缘板和钢梁作为整体复合受扭时组合梁的开裂扭矩及极限抗扭承载力比扭矩直接作用于钢梁时的分别提高86%和39%。分析了两种不同加载方式下钢-混凝土组合梁受扭和受弯承载力的变化。建立了扭矩直接作用于钢梁上时极限扭矩的计算模型及计算公式。对整体受扭时组合梁的弯矩相关性进行了分析,并建立了相关曲线公式。计算结果与实测值吻合较好。     

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。     

外包钢－混凝土组合梁受扭性能

为了研究外包钢〖XC半字线.tif,JZ〗混凝土组合梁的扭转性能，对8根外包钢〖XC半字线.tif,JZ〗混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭实验。研究了组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态，工作机理以及裂缝发展分布的情况,比较分析了组合梁扭矩〖XC半字线.tif,JZ〗扭率、荷载〖XC半字线.tif,JZ〗应变、弯矩〖XC半字线.tif,JZ〗挠度、荷载〖XC半字线.tif,JZ〗裂缝之间的相互关系。通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析，提出了组合梁纯扭及复合受扭作用下开裂扭矩的计算公式；采用变角空间桁架模型，提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式，理论公式计算结果与试验结果吻合良好。     

型钢混凝土复合受力构件受扭性能的试验研究

为研究型钢混凝土构件的复合受力性能,以扭弯比为研究参数,对5根型钢混凝土构件进行复合受力试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程及破坏形态,得到型钢混凝土构件的弯型和扭型两种破坏形态。试验表明:扭弯比是影响型钢混凝土构件弯扭破坏形态的重要因素,适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。对试验数据分析得到型钢混凝土构件的弯扭相关方程。     

Experimental study on straight composite beams subjected to combined flexure and torsion

Acceptable methods of ultimate load analysis and design for composite steel-concrete beams are nowadays readily available. However, in the case when a composite beam is curved in plan under vertical loading or an edge beam, the beam is subjected to a state of combined flexure and torsion. Previous studies have shown that current methods of using flexure-torsion interaction equations for reinforced concrete beams cannot be directly applied to composite steel-concrete construction. Moreover, partial shear connection which has been commonly used in composite steel-concrete construction has not been previously addressed in studies on flexure-torsion interaction. Therefore, this paper provides results from several test programmes to support the view that in the presence of flexure, there will be an increase in the torsional moment capacity but the flexural capacity does not increase in the presence of torsion. In addition to these experimental results, a model has been provided to allow for the design of combined flexure and torsion.     

抗扭钢-混凝土组合梁的构造要求和设计过程

为研究抗扭钢-混凝土组合梁的构造要求和设计过程,分析了影响组合梁抗扭强度的主要因素,结合试验和理论分析成果,对抗扭组合梁的截面尺寸、纵筋和箍筋的最大、最小配筋率和间距的构造要求作了说明。给出了抗扭混凝土翼板截面的限制条件,提出了供实际使用的抗扭组合梁的实际设计方法。     

体外索钢箱-混凝土组合梁力学性能研究

对一种新型的体外索钢箱-混凝土组合梁与普通的钢箱-混凝土组合梁进行对比试验,研究这两种钢箱-混凝土组合梁受力过程中的应变分布、界面滑移、刚度、极限强度等力学性能的差异。试验证实,体外索钢箱-混凝土组合梁比普通的钢箱-混凝土组合梁的刚度提高54.15%,极限强度提高27.72%。由于体外索的作用,减少了钢箱-混凝土组合梁的脆性破坏程度,提高了结构的强度与刚度,使钢箱-混凝土组合梁的应变分布和增长更为合理。因此,体外索钢箱-混凝土组合梁具有更好的力学性能。试验表明,截面应变沿宽度方向呈非线性分布,剪力滞效应随荷载的增加而变化,并不是常量。研究还发现,体外索应力与混凝土翼板最大压应变有密切的关系。在试验研究基础上,建立了截面非线性分析模型和体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度计算公式,计算的极限强度与试验结果符合很好,这为体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度的理论分析和工程实际应用提供了有意义的参考和研究途径。     

复合弯扭下钢-混凝土组合梁连接件的设计方法

在合理假设的基础上,把受弯扭的直梁等效为受弯扭的圆弧曲梁,经过理论推导,提出了复合受扭作用下组合梁的剪力连接件简化设计计算方法,并用实际组合梁的设计算例,指出了目前仅采用受弯设计的不足.本文方法概念清晰且便于实用.     

弯扭作用下组合梁的非线性分析

对扭矩作用下型钢-混凝土组合梁的性能进行研究,如建筑或桥梁中的曲杆。设计规范和实际设计中常忽略扭矩作用下钢梁与混凝土板的组合效应。采用有限元软件ABAQUS,建立三维有限元模型,考虑部分剪力连接的影响,模拟弯扭作用下型钢-混凝土组合梁性能。考虑材料非线性和几何非线性,选用块单元和桁架单元进行模拟。以跨度、剪力连接水平等为参数,进行参数研究。分析发现了一个新现象,并通过试验验证。这个现象称为"扭转引起竖向滑移",它使假定平面构件发生弯曲。跨度对型钢-混凝土组合梁的弯曲-扭转效应的影响很大,而部分剪力连接却没有影响。最后,提出了设计模型。     

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能非线性分析

在钢筋混凝土变角软化桁架模型的基础上,提出了适于分析开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的三维桁架模型。在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。分析充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。通过对部分试件的计算验证,结果表明该模型不仅可以用于预测组合梁的极限强度,而且为混凝土翼板开裂后组合梁全过程分析,提供了有效途径。     

新型冷弯箱形组合截面受弯构件力学性能研究

冷弯薄壁双轴对称箱形截面具有形心、弯心重合的特点,与单轴对称开口截面相比具有抗弯、扭刚度大的优点。基于箱形截面的以上特点,应用冷弯∑形构件两两电弧点焊连接,形成两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面。采用非线性有限元的分析方法,通过对两种新型截面与相同参数的单肢∑形构件的细致比较分析,以及单一参数变化条件下新型截面构件的屈曲模式、变形过程、弯矩-曲率关系等方面的分析,全面研究两种新型截面受弯构件的静力学性能。研究表明:两种新型截面构件与其单肢∑形构件相比,具有抗弯承载力明显提高,构件不会出现畸变屈曲、局部变形小等性能优势,可以深入研究并合理推广使用。     

Nonlinear analysis of composite beams subjected to combined flexure and torsion

There are situations in which a composite steel-concrete beam is subjected to torsion, such as members that are curved in plan or straight edge beams in buildings or bridges. The composite action of the steel beam and concrete slab in torsion is usually ignored in design codes of practice. Therefore, a three-dimensional (3D) finite element model is introduced in this paper to simulate composite steel-concrete beams subjected to combined flexure and torsion with the influence of partial shear connection using a commercial software ABAQUS. Brick and truss elements were used with the incorporation of nonlinear material characteristics and geometric behaviour in the model. This is coupled with an extensive parametric study using the validated finite element model using different parameters such as the span length and the level of shear connection. From the analytical study, a new phenomenon has been uncovered, which was validated by the test observation. This phenomenon called torsion induced vertical slip is an important issue, which would make the assumption plane sections remain plane invalid. In addition, difference in span length greatly affected the flexure-torsion interaction relationship of the composite steel-concrete beams, whilst the partial shear connection did not affect the relationship. Design models for readers to take away at the end of this paper are also proposed.