新型钢节点装配式混凝土梁力学性能及破坏机制研究

由于传统装配式混凝土梁运输和施工难度大,提出了一种新型钢节点装配式混凝土梁,并试制了1根现浇梁试件与3根装配式梁试件,通过抗弯静载试验,对比研究了新型钢节点对装配式梁试件力学性能及其破坏机制的影响。根据试验情况,采用ABAQUS有限元软件进行了试件破坏模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明：装配式梁试件可达到现浇梁的承载力水平;新型钢节点的钢端板厚度对装配式梁试件的整体承载力影响较大,当钢端板尺寸在一定范围内时,装配式梁试件的承载能力优于现浇梁;新型钢节点对混凝土的破坏形式影响较大,其梁纯弯段裂缝不同于现浇梁的受弯竖向裂缝,表现为弯剪斜向裂缝;有限元模拟结果与试验结果相吻合,可用于装配式梁试件的后续研究。     

装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点的抗震性能,对2个预制装配式混凝土节点试件和1个现浇普通混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,对比分析装配式混凝土节点试件的破坏特征、滞回特性和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：节点核心区加入工字钢的装配式高强钢筋钢纤维混凝土梁柱中节点试件发生梁端弯曲破坏,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求;普通现浇节点和采用钢板焊接端板连接的节点均发生节点核心区剪切破坏,而装配式混凝土节点核心区破坏程度较轻;在节点核心区及后浇区加入钢纤维能减少裂缝宽度,延缓裂缝传播,减轻核心区混凝土剥落程度,改善节点破坏形态;预制装配式混凝土梁柱节点试件的极限荷载、滞回性能和耗能能力均得到提高,刚度退化得到减缓,从而改善预制混凝土框架节点的抗震性能。     

新型装配式混凝土框架型钢节点试验

针对目前装配式混凝土节点连接复杂、湿连接多等问题,设计了3类（工字型钢、双腹板工字型钢、组合角钢）6个利用型钢连接的预制装配式混凝土梁柱节点,并开展了拟静力试验研究。通过试验现象及数据分析了各节点的破坏形态、抗震性能,研究了焊接连接形式、梁截面尺寸、截面形式对型钢节点力学性能的影响。结果表明:预制梁型钢与梁纵筋采用搭焊或预制板塞焊对节点性能影响不大;与标准现浇混凝土节点相比,工字型钢节点极限承载力显著提高,组合角钢与之相当,双腹板工字型钢略有降低;3类型钢节点均表现出良好的延性及耗能性能,能量耗散系数比现浇标准节点提高1倍以上;3类节点不同的破坏形态验证了提出的通过有意识地弱化节点邻近区域刚度而改善节点抗震性能的装配式节点设计理念。     

现浇与预制装配式混凝土框架节点抗震性能试验

为研究预制装配式混凝土框架结构连接节点的抗震性能,探讨其与现浇混凝土框架结构节点之间的性能差异,设计并制作了2组预制装配式混凝土框架节点试件和1组现浇混凝土框架节点试件,通过试验研究试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和耗能能力等抗震性能及其破坏特征。结果表明:通过合理的设计,预制装配式混凝土框架节点的滞回耗能性能与现浇混凝土框架节点相当,其承载力和初始刚度基本等同于现浇混凝土结构节点,但其承载力退化速度快于现浇混凝土框架节点,屈服后预制构件累积损伤程度较现浇构件严重;预制装配式混凝土框架节点在轴压比较大时,节点破坏较为严重,耗能更多。     

以UHPC材料连接的预制装配梁受弯性能试验研究

为进一步研究UHPC预制装配梁的受弯性能,设计了4根梁进行静力加载试验,包括2根不同搭接长度的UHPC装配梁、1根普通混凝土装配梁及1根现浇混凝土对比梁,以分析不同搭接长度对UHPC装配梁受弯性能的影响。研究表明,UHPC装配梁的破坏形态与现浇混凝土对比梁相似,正常工作状态下裂缝发展缓慢且宽度较小,达到屈服后裂缝均匀分布于普通混凝土预制段且随着搭接长度增加,裂缝间距减小;UHPC装配梁承载力实测值与计算值比值大于1.40,与整浇混凝土在同一水平范围内,并且远大于普通混凝土装配梁;增加钢筋搭接长度对提高UHPC装配梁的承载力及变形能力影响不大,当搭接长度为10d时,UHPC装配梁的受弯性能基本与现浇混凝土对比梁相当,足够满足工程需求。     

新型装配式高强钢筋混凝土框架节点受力性能

对2个装配式高强钢筋混凝土框架节点试件与1个现浇高强钢筋混凝土框架节点试件进行低周往复荷载试验.对比分析节点试件的破坏形态、延性及承载力等抗震性能指标和钢筋应变、连接杆应变等受力性能指标.试验结果表明：各试件节点均为核心区剪切破坏,钢纤维的加入可以有效减小核心区裂缝宽度,有效改善节点核心区破坏形态;装配式节点承载力比现浇节点有显著提高,但装配式节点的延性比现浇节点稍差;装配式节点的核心区箍筋达到屈服强度,连接杆能够充分发挥作用,装配式混凝土节点的受力性能优于整体现浇混凝土节点.运用ABAQUS对各节点试件进行有限元模拟,分析轴压比、钢筋钢板强度等级等因素对装配式高强钢筋混凝土节点受力性能的影响.钢板强度等级对节点受力性能影响较大.有限元分析结果与试验结果吻合良好,建立的模型能够用于模拟装配式混凝土节点的抗震性能.     

超高性能混凝土连接的预制梁受弯性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)预制装配梁的受弯性能,设计了8根梁进行静力加载试验,包括6根不同搭接长度的UHPC装配梁、1根普通混凝土装配梁及1根现浇混凝土对比梁,以分析不同搭接长度对UHPC装配梁受弯性能的影响。研究表明:UHPC装配梁的破坏形态与现浇混凝土对比梁相似,裂缝均匀分布于普通混凝土预制段且随着搭接长度增加,裂缝间距减小;UHPC装配梁承载力实测值与计算值比值大于1.3,并且远大于普通混凝土装配梁;增加钢筋搭接长度对提高UHPC装配梁的开裂荷载影响不大,当搭接长度为10d(d为搭接钢筋直径)时,UHPC装配梁的受弯性能基本与现浇混凝土对比梁相当。     

装配整体式地铁车站横断面方向梁板柱中节点抗震性能研究

为评价装配整体式地铁车站整体抗震性能及推动预制拼装技术在地下结构中的应用与发展,以北京某装配整体式地铁车站实际工程为背景,设计并制作了一个车站横断面方向的足尺预制拼装梁板柱中节点和一个作为对比分析的现浇整体梁板柱中节点。采用低周循环加载试验的方法研究了梁板柱中节点的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力以及刚度退化等。试验结果表明:预制拼装梁板柱中节点与现浇整体梁板柱中节点的破坏形态略有不同,现浇整体梁板柱中节点的裂缝分布均匀,主要分布在加载板及连接梁区域,而预制拼装梁板柱中节点的裂缝分布较为集中,主要分布在加载板(叠合板)及预制构件拼装连接部位,尤其是叠合板的现浇与预制构件的连接区域。预制拼装梁板柱中节点与现浇整体梁板柱中节点的承载力、初始刚度及耗能能力基本相当,且预制拼装梁板柱中节点的位移延性系数约为现浇整体梁板柱中节点的1. 6倍。基于预制拼装构件的连接方式及构造特点,对灌浆套筒和拼装连接缝进行简化处理,并对试验节点进行了有限元分析。分析结果表明,两者的破坏形态和骨架曲线与试验结果吻合较好,预制拼装梁板柱中节点的抗震性能与现浇整体梁板柱中节点的抗震性能基本相当。试验和数值分析结果均为预制拼装结构在地下结构中的应用奠定了基础。     

装配式高强钢筋混凝土框架节点滞回性能试验研究

为研究装配式带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点的滞回性能,设计2个装配式高强钢筋混凝土框架节点和1个现浇高强钢筋混凝土框架节点,进行低周往复加载试验,对比分析其滞回性能、刚度退化、骨架曲线、承载力退化和耗能能力等。结果表明:与现浇高强钢筋混凝土框架节点试件相比,带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点试件的滞回曲线更为饱满,刚度退化得到有效减缓,承载力降低系数增加,各主要阶段的等效黏滞阻尼系数和总等效黏滞阻尼系数增加,耗能能力得到提高,承载能力和变形能力也得到提高;预制柱中采用带水平连接板的方钢管连接件在改善装配式混凝土框架节点滞回性能方面效果更佳。     

预应力混合装配式混凝土框架新型节点抗震性能模拟分析

提出一种预应力混合装配式混凝土框架新型节点,利用ABAQUS软件建立1个现浇节点模型、1个预应力直接装配式节点模型和6个预应力混合装配式节点模型,在验证建模方法可靠的基础上,对不同模型进行低周反复荷载下滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、延性和刚度退化的对比研究,并分析混凝土强度、耗能角钢强度和厚度对新型节点抗震性能的影响。结果表明,预应力混合装配式混凝土框架新型节点的抗震性能较预应力直接装配式节点有大幅度提升,耗能性能和承载力略低于现浇节点,延性和刚度高于现浇节点;预应力混合装配式混凝土框架新型节点的耗能能力和承载力随预制混凝土梁强度提高而提高,但延性有所下降;提高耗能角钢强度能提高承载力极限和延性,但对耗能性能影响较小;增大耗能钢板厚度能有效提高抗震性能。     

Flexural behavior of GFRP-reinforced concrete encased steel composite beams

To improve the ductility and meanwhile ensure satisfactory corrosion-resistant performance, a new type of FRP-reinforced concrete encased steel (FRP-RCS) composite beams comprised of ductile structural steel shapes in combination with corrosion-resistant FRP-reinforced concrete was proposed and studied. An experimental investigation on flexural behavior of the proposed FRP-RCS beams was conducted by testing a total of seven simply supported beam specimens subjected to four-point bending loads. The test specimens included one FRP-reinforced concrete (FRP-RC) beam reinforced with GFRP bars only and six FRP-RCS beams reinforced with both GFRP bars and encased structural steel shapes. The main parameters considered in this study were concrete compressive strength, amounts of GFRP reinforcement as well as ratio and configuration of encased structural steel shapes. The test results indicate that using encased steel shapes can provide a significant enhancement in load carrying capacity, stiffness, ductility and energy absorption capacity of tested beams. The tested FRP-RC beam suffered a brittle failure caused by the sudden fracture of tensile GFRP bars whereas the proposed FRP-RCS beams behaved in a ductile manner mainly due to the beneficial residual strength of encased steel shapes following concrete crushing. In addition, an analytical method was suggested to predict the load carrying capacity of the proposed FRP-RCS beams.     

预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究

为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响.基于试验数据,对承载力...     

钢板-混凝土组合简支梁的试验研究

对8根钢板-混凝土组合简支梁进行试验研究与承载力分析,量测并分析试件的荷载、挠度及应变,观测试件的裂缝发展情况。试件的破坏形态包括弯曲破坏、钢板剥离破坏及混合破坏等形式。试验表明,若合理地配置栓钉连接件,钢板和钢筋混凝土可以形成组合截面共同工作,试件呈现出典型的弯曲破坏方式,有良好的承载能力和延性性能。对钢板-混凝土组合梁的开裂荷载、极限抗弯承载力及钢板剥离承载力进行理论分析计算,计算结果与试验结果吻合良好。     

某T型梁开裂后受力性能的试验研究

由于冬季施工时采用蒸汽养护方法不当 ,位于国道 2 0 6线黄新段平度市灰埠镇的泽河大桥在施工过程中发现其 2 5 m跨预制简支梁部分出现裂缝 ,为检验这些开裂后的预制梁的承载能力 ,受委托方指定抽取其中的两片梁进行现场静载试验 ,分析其受力工作性能 ,以判断其是否达到设计要求     

500MPa细晶粒箍筋混凝土梁抗剪试验研究

为了研究500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的受剪性能,对16根配置500 MPa细晶粒箍筋、1根400 MPa及1根600 MPa箍筋的混凝土梁进行了在集中荷载作用下的受剪试验,分析了采用500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及使用阶段的裂缝宽度,观测了混凝土强度等级、剪跨比、箍筋强度、配箍率、截面尺寸、截面形状等条件不同时试件的裂缝、挠度、承载力及破坏形态;并将实测值与有关公式的计算值进行了比较。试验结果表明,构件的斜截面承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》的相关公式进行计算,并有足够的安全储备。     

钢-混凝土组合扁梁承载力性能的试验研究

对一种新型组合梁-钢混凝土组合扁梁的承载力性能进行了试验研究, 共完成3根不同形式的构件: 简支组合扁梁、框架组合扁梁和悬臂组合扁梁。本文还依据组合梁的基本理论对其受力性能做了理论分析, 并与3根试验梁的结果进行了比较。结果表明: 简支组合扁梁, 忽略弹性中和轴以下受拉的混凝土的影响, 采用等效换算截面方法计算所得的刚度和极限承载力与试验结果比较吻合; 悬臂梁只考虑混凝土板中配置的负弯矩钢筋, 忽略混凝土, 计算所得的刚度和极限承载力比试验结果略微偏小, 但相差不大。     

锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪性能研究

锈蚀钢筋混凝土构件抗剪性能是迫切需要研究的问题,本文通过18根锈蚀钢筋混凝土简支梁和3根无锈蚀的普通钢筋混凝土对比梁的斜截面抗剪试验研究及理论分析,研究了不同剪跨比下箍筋锈蚀程度对钢筋混凝土简支梁斜截面变形、裂缝形成和开展、承载能力、破坏机理等方面的影响。试验结果表明:箍筋锈蚀使箍筋对混凝土的约束降低,斜面裂缝发展较快,从而削弱了斜裂缝两侧骨料之间的咬合作用;剪压区箍筋锈蚀所产生的锈胀裂缝对试验构件抗剪强度的影响很大;剪跨比决定了试验构件的破坏形态,箍筋锈蚀对破坏形态影响较小;箍筋锈蚀对试验构件斜截面承载能力有较大影响。本文在试验研究基础上,运用根据极限平衡理论,建立了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面承载力计算模型。     

部分预制装配型钢混凝土梁受剪性能试验研究

设计制作了15个部分预制装配型钢混凝土梁试件及2个全现浇型钢混凝土梁试件,并对其进行了静力试验,对处于正、负弯矩区段的部分预制装配型钢混凝土梁和采用蜂窝型钢的部分预制装配型钢混凝土梁的受剪性能进行了研究。通过分析试件的破坏过程、箍筋应变、荷载-转角曲线,对不同参数下试件的破坏形态、破坏机理和承载能力进行研究。结合试验研究结果,对影响预制装配型钢混凝土梁受剪性能的主要因素进行了分析。结果表明：部分预制型钢混凝土梁中预制部分与现浇混凝土能够很好地共同工作,部分预制梁受剪性能与现浇型钢混凝土梁无明显差别。     

钢-混凝土预制混合梁受力性能分析

通过对4个钢-混凝土预制混合梁试件进行拟静力试验,研究了该预制试件的破坏模式、受力过程及受力机理。采用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土预制混合梁的受力性能进行模拟,研究了钢材屈服强度、纵筋配筋率和钢梁长度对其受力性能的影响,并分析了钢、混凝土梁两者间刚度及承载力的匹配关系。研究结果表明：钢-混凝土预制混合梁最终破坏表现为混凝土梁端出现塑性铰,而端部钢梁在整个加载过程中保持完好,钢与混凝土连接节点能可靠传递两者间应力。提高钢材屈服强度和增加纵筋配筋率可提高承载力,其中增加纵筋配筋率的提高效果更明显;随着钢梁长度的增加,承载力逐渐增大,但初始刚度呈线性降低。根据研究结果给出了该类型预制构件的设计建议：混凝土梁与钢梁设计受弯承载力比（Mc/Ms）取值范围宜为0.8~1.0,端部钢梁长度取值范围宜为100~200mm;箍筋加密区范围起算点应取混凝土梁端截面而不应取柱边。     

Composite beam composed of steel and precast concrete (Modularized Hybrid System,MHS). Part I: experimental investigation

An experimental investigation of composite beams composed of wide flange steel and precast concrete is presented. The bottom flange of the steel section is encased in precast concrete. Utilizing the merits of both steel and concrete material, the size of the steel beams can be reduced without sacrificing performance. The bottom flange of the steel beam is reinforced with concrete at a manufacturing plant, eliminating the use of temporary pour forms. The composite beams were tested to investigate how the size of the wide flange steel and how the top and bottom reinforcements influence the behaviour of the beams. Flexural load carrying capacity, load displacement relationships and failure modes were examined. The test specimens were T‐shaped composite beams with slabs, each measuring 10‐m long. The flexural moment strength of all of the composite beams—at both the yield limit state and the maximum load limit state—was measured and compared with the analytical flexural capacity. The stiffness degradation, ductility and dissipating energy capabilities of the composite beams were investigated based on the hysteresis curves. The composite beams tested in this study successfully reduced both the floor height of the building and the size of the steel beams needed to meet code requirements. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.