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。     

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。     

钢箱-混凝土组合梁试验研究与承载能力计算

对钢箱-混凝土组合梁这一新的结构形式进行了试验研究,通过4个钢箱-混凝土组合梁和2个钢箱梁试件的试验,考察了试验梁破坏过程、弯矩-位移曲线、弯矩-应变曲线、截面应变分布等。试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度和良好的延性。考虑混凝土受钢箱约束的强度提高和钢箱顶板局部屈曲影响,提出了钢箱-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢桁架混凝土组合梁受弯承载力试验

通过对3根内置钢桁架-混凝土组合梁的试验,研究腹杆间距对此种梁承载力、刚度和裂缝的影响,为内置钢桁架-混凝土组合梁的设计提供理论依据。实验结果表明:内置钢桁架腹杆间距对试验梁承载力影响不大。斜腹杆间距与平均裂缝宽度成正比,与刚度成反比。此类梁的正截面受弯承载力计算公式可以沿用普通钢筋混凝土梁的计算公式,但需加以修正。     

体外预应力混凝土梁刚度和裂缝计算研究

对体外预应力混凝土梁的使用性能进行研究,探讨其刚度和裂缝的计算方法。考虑到体外索对构件刚度和控制裂缝的贡献较相同数量的有粘结筋小的特点,参照相关文献,提出体外索等效折减系数为0.20,从而实现体外预应力与有粘结预应力混凝土梁刚度和裂缝计算公式的统一。试验结果表明,运用该方法计算体外预应力混凝土梁的刚度和裂缝与试验结果吻合良好。     

配置纤维复材筋和普通钢筋的水泥基复材-混凝土组合梁抗弯性能研究

为了研究配置纤维增强复合材料(FRP)筋和普通钢筋的工程用水泥复合材料(ECC)-混凝土组合梁的抗弯性能,通过四点加载试验测试了具有不同ECC高度替换率的32根混合配置FRP筋和普通钢筋的组合梁弯曲破坏。试验结果表明,由于ECC中纤维材料具有出色的抗拉性能,与具有相同配筋的普通混凝土梁相比,混合梁和ECC梁的开裂、屈服、极限弯矩和刚度都得到了改善,平均裂纹间距和宽度随着ECC高度替换率的增加而减小。尽管传统普通混凝土梁与混合增强复合材料梁的配筋率基本相同,但是混合增强复合材料梁的延性高于普通混凝土梁,配筋的ECC梁由于其出色的变形能力而具有很好的能量消散能力。     

波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究

波纹钢腹板体外预应力组合梁作为一种新颖高效的桥梁结构正在引起广泛关注。在对波纹钢腹板的抗弯性能进行理论分析与试验验证的基础上 ,合理简化计算模型 ,建立了受弯条件下波纹钢腹板体外预应力组合梁全过程非线性分析的计算方法和计算程序。分析中计入了材料非线性的影响 ,能综合考虑不同加载方式、不同截面形式、不同转向和布索形式多种情况 ,并能计算从加载到破坏各个阶段下混凝土、钢筋、预应力索的应力和梁的挠度。最后对四片波纹钢腹板体外预应力简支梁进行了弯曲破坏试验 ,并与全过程非线性分析程序计算结果进行了对比分析 ,同时结合试验对普通非预应力钢筋对梁极限状态下力学性能的影响进行了探讨和分析。     

装配整体式预应力钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂刚度研究

为量化连续组合梁负弯矩区由于混凝土板开裂而逐渐退出工作导致梁截面的抗弯刚度下降,对4根装配整体式预应力钢-混凝土组合梁、2根装配整体式钢-混凝土组合梁以及2根现浇预应力钢-混凝土组合梁进行静载试验,将试验得到的刚度值与折减刚度法以及采用美国《钢筋混凝土房屋建筑规范》中相关规定计算的刚度进行对比,结果表明:对于装配整体式预应力钢-混凝土组合梁以及现浇预应力钢-混凝土组合梁,由于预应力的存在提高了试件的开裂荷载,减小了混凝土在正常使用荷载作用下的开裂程度,从而导致开裂对其刚度的影响并不明显,采用仅考虑界面滑移的未开裂折减刚度计算值与试验值吻合较好;对于装配整体式钢-混凝土组合梁,美国《钢筋混凝土房屋建筑规范》中的相关规定考虑混凝土受拉刚化效应以及界面滑移效应的刚度计算值与试验结果吻合较好。     

胶合木-混凝土组合梁抗弯刚度分析

结合正常使用阶段胶合木-混凝土组合梁的梁截面受力特点和对试验资料分析,建立了胶合木-混凝土组合梁刚度计算模型,提出了考虑滑移影响后的简化抗弯刚度公式,使组合梁的抗弯刚度公式得到优化。为验证公式正确性,设计并建造了3根剪力连接程度不同的胶合木-混凝土组合梁构件。通过加载试验,结果表明:理论推导公式与试验结果吻合较好,传统抗弯刚度计算公式不再适用于组合梁,应给以适当折减。     

波纹腹板工字钢与混凝土组合梁抗弯承载力的理论分析与试验研究

波纹腹板工字钢与混凝土组合梁是一种新型的组合构件。设计了两种不同截面的组合梁进行试验研究,并对其抗弯承载能力进行了理论分析。分析结果表明,抗剪连接件在波纹腹板工字钢梁与混凝土翼缘板共同工作时起到了重要的作用;波纹腹板工字钢与混凝土组合梁受弯时,波纹腹板弯曲正应力几乎为零,弯矩主要由混凝土板和工字钢梁翼缘承担;波纹腹板工字钢与混凝土组合梁较普通的波纹腹板梁具有较大的延性,在达到弹性范围的屈服强度之后仍具有一定的承载能力,并且其抗弯承载力也较普通波纹腹板工字钢梁有较大的提高。     

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。     

工业建筑用高强度纤维混凝土组合梁的受弯性能试验研究

在研究过程中采取高强度纤维混凝土组合梁的试验模式,针对性研究其破坏特征和受力性能,并分析计算高强度纤维混凝土组合梁的正截面受弯承载力的有效方法,确定其可行性。最终得出以下结论:高强度纤维混凝土组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度比普通混凝土梁的曲线整体要高;在210 kN荷载下,普通混凝土的纵筋进入屈服阶段;在280 kN荷载下,高强度纤维混凝土组合梁纵筋的应变仍然呈线性增长状态,未进入屈服阶段。普通混凝土梁中箍筋的应力比高强度纤维混凝土组合梁的要大;组合梁的极限抗弯承载力可通过简化塑性理论进行计算。在混凝土强度相同时,提高钢材强度等级,组合梁受弯承载力提高明显,如果钢材的强度等级是一致的,那么随着混凝土强度等级的提升,组合梁将能承受更大的极限受弯承载力。     

体外预应力钢与混凝土组合梁试验研究

进行了 5根简支体外预应力钢与混凝土组合梁在竖向荷载下的试验研究。对比分析了普通钢与混凝土组合梁、预应力钢与混凝土组合梁和预应力加固钢与混凝土组合梁的受力性能与破坏形态。     

部分外包混凝土简支组合梁受弯性能试验研究

为了研究部分外包混凝土组合梁在正弯矩作用下的受力性能,考察钢梁腹部钢筋混凝土对组合梁承载力及刚度的影响,对4根简支梁试件进行了试验研究,其中包括1根普通钢-混凝土组合梁试件和3根钢梁腹板与腹部混凝土界面采用不同连接方式的部分外包组合梁试件。试验结果表明：钢梁腹板与腹部混凝土界面采用不同连接方式对部分外包组合梁的受弯承载力和刚度没有显著的影响;与普通钢－混凝土组合梁相比,由于钢梁腹部钢筋混凝土的贡献,部分外包组合梁的受弯承载力和抵抗变形的能力均有较大的提高;承载力极限状态时部分外包组合梁中钢梁与腹部混凝土之间的相对滑移值较小,其滑移效应对组合梁截面受弯承载力的影响可以忽略不计。在试验研究的基础上,推导了部分外包组合梁塑性受弯承载力的计算公式,计算结果表明,简化塑性理论可以较准确地预测该类组合梁的受弯承载力。     

曲线钢-混凝土组合箱形梁的约束扭转、畸变和界面双向滑移效应

提出了曲线钢-混凝土组合箱形梁考虑翘曲、畸变及双向滑移的有限梁单元模型,模型中每个单元包含22个自由度,分别包括曲梁的横向位移、挠度、纵向位移、扭转角、畸变角及钢与混凝土界面的相对滑移。通过虚功原理构造了曲线梁的平衡方程,给出了曲梁的刚度矩阵及等效荷载矩阵。通过与已有文献计算结果的对比分析,验证了所提有限梁单元的准确性。并采用有限梁单元模型分析了曲梁初曲率、横隔板数量及组合梁界面剪力连接刚度对曲线组合梁力学性能的影响。结果表明,曲梁初曲率的增大会引起梁的位移和应力的增大,设置横隔板能显著降低畸变角和畸变位移。     

薄壁U型钢-混凝土组合梁抗剪性能的试验研究

钢与混凝土组合梁因承载力高等特性在工程中得到了广泛的应用,薄壁U钢-混凝土梁正是其中一种特殊构件。为综合分析不同条件下薄壁U型钢的剪切性能、屈曲破坏模态等,观察梁随着荷载的施加受力的传递过程及破坏特征,进行了8根简支组合梁的抗剪性能的试验研究。结果表明,相对于普通混凝土组合梁及纯钢梁,薄壁U钢-混凝土梁剪切破坏有较好的延性,钢梁腹板因内填混凝土屈曲模态由三个屈曲半波变成一个屈曲半波,承载力得到大幅度提高;与普通钢-混凝土组合梁相比,薄壁U型钢-混凝土组合梁在剪跨比小于2时即会发生弯曲破坏。     

胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉连接件抗剪刚度计算方法研究

为了研究胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉连接件抗剪刚度计算方法,进行了7组共计21个胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉连接件的推出试验,得到了斜交螺钉连接件的荷载-滑移曲线,分析了混凝土强度等级、螺钉直径、螺钉嵌入角度对胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉抗剪连接件抗剪刚度的影响,探讨了斜交螺钉连接件在胶合木-混凝土组合梁中的受力机理。基于弹性地基梁理论,提出了斜交螺钉连接件抗剪刚度计算公式。研究结果表明:增大螺钉直径可以有效提高斜交螺钉连接件的抗剪刚度;随着斜交螺钉连接件嵌入木梁角度逐渐减小,斜交螺钉连接件的抗剪刚度逐渐降低。抗剪刚度计算公式反映了螺钉直径、螺钉嵌入角度、螺钉抗剪刚度、木材顺纹刚度系数以及木材横纹刚度系数的影响,且计算结果与试验结果吻合较好。     

部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的抗剪性能试验研究

针对提高负弯矩作用下连续梁的结构特性提出了一种新型的部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁。对这种混凝土外包组合工字梁在对抗荷载下的抗剪性能进行试验分析研究。试验结果显示与普通的工字梁相比,混凝土外包组合工字梁的剪切屈曲因受外包混凝土的限制而有了更好的抗剪强度。由于组合截面的抗剪刚度是基于波形钢腹板和破裂前外包混凝土平均厚度的总和,且其抗剪强度决定了由钢腹板和外包混凝土共享的抗剪强度比。此外,根据试验中的破坏模式和应变分布,提出部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的预估抗剪强度。试验结果验证了之前分析得出的弹性阶段的抗剪刚度和抗剪比。且之前计算得出的钢腹板与组合梁的抗剪强度也与试验结果一致。通过对比可知文中提到的分析方法可以应用到部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁结构的抗剪刚度预估和抗剪强度设计中去。     

腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件推出试验

提出一种节省钢材且具有较高受剪承载力的新型组合梁--腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,它是将倒T形钢梁腹板上部开槽,嵌入到混凝土翼板中形成的组合梁。通过10个推出试件的试验,研究腹板嵌入式组合梁中钢板连接件的受剪承载力。推出试验结果表明,连接件的受剪承载力随混凝土强度等级、钢板厚度增加而提高。基于试验结果,通过参数回归分析,拟合出嵌入式组合梁连接件受剪承载力计算公式,并提出连接件的构造要求。通过与普通组合梁中栓钉连接件受剪承载力的比较表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁中钢板连接件具有承载力高、易于实现完全抗剪连接的优点,而且连接件抗剪连接刚度大,可以减少组合梁由于滑移效应引起的刚度折减。     

钢-混凝土组合桁架梁研究综述

钢-混凝土组合桁架梁(SCCTG)是在普通组合梁的基础上发展起来的一种新型构件,通过剪力连接件将混凝土板和钢桁架形成整体共同工作。钢-混凝土组合桁架梁与普通组合梁相比具有经济性好、抗弯刚度大、承载力大等优点。在总结SCCTG在国内外应用和研究的基础上,重点介绍了关于SCCTG在计算模型、有限元分析、剪力连接件推出试验和翼缘有效宽度等方面取得的成果。为SCCTG在我国的进一步研究、设计及应用提供参考。