栓钉剪力连接件力学性能分析

从栓钉剪力连接件受力机理与破坏模式分析出发,基于弹塑性地基中横向荷载作用下的单桩理论,建立栓钉剪力连接件的挠曲线微分方程。根据栓钉剪力连接件各阶段的受力特点,引入边界条件,对栓钉剪力连接件的挠曲线微分进行了求解分析,提出了栓钉剪力连接件的抗剪承载力、剪切刚度、弹性阶段末端的滑移值等的计算公式,建立了栓钉剪力连接件荷载-滑移的三折线本构模型,该模型具有数学形式简单且物理意义明确等特点。算例分析表明：栓钉剪力连接件抗剪承载力值、剪切刚度值、弹性末端滑移值、极限滑移值计算值分别为85.44kN,64.92 kN/mm、0.64 mm、6.13 mm,计算值与试验值吻合较好;栓钉剪力连接件的三折线荷载-滑移关系曲线与Buttry与Ollgaard拟合的全曲线式荷载-滑移曲线较接近,且与栓钉剪力连接件的试验荷载滑移曲线吻合较好。     

港珠澳大桥组合连续箱梁桥剪力钉受力分析

港珠澳大桥浅水区非通航孔分幅方案采用85m钢-混组合连续梁,6～7孔一联,设计使用寿命120年。采用大节段整孔吊装、简支变连续、支点顶升及回落、负弯矩区桥面板张拉预应力等施工工艺。由于组合梁外侧桥面板悬臂都比较大,在受到活载最不利布置的荷载作用下,箱梁翼缘板上横桥向处于腹板附近以及内侧的剪力钉存在拉拔的可能。为研究组合连续梁恒载及活载作用下剪力钉沿顺桥向及横桥向空间拉拔力分布,采用ANSYS软件建立单跨85m组合连续梁桥空间精细有限元模型,选取组合梁剪力钉受力最不利的边跨为研究对象,同时采用弹簧单元COMBIN39模拟剪力钉,以准确计算每个剪力钉受到的拉拔力。通过对两种截面形式剪力钉内力的计算分析结果表明,在恒载及活载偏载作用下带小纵梁截面形式剪力钉受到的拉拔力大小为无小纵梁截面形式剪力钉的一半,带小纵梁截面形式对剪力钉受力更加有利。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

剪力钉连接件拉剪共同作用抗剪性能

为明确剪力钉连接件在拉剪荷载作用下的力学性能,开展了5组受拉、受剪和拉剪共同作用模型试验,结合有限元模型,探讨了混凝土强度和剪力钉尺寸对抗剪承载力的影响,提出了拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式。结果表明：当拉力施力比从0增到0.6时,剪切刚度下降69%,弹性极限荷载与抗剪承载力的比值从0.55下降至0.24,抗剪承载力下降31%;混凝土强度和拉力施力比对剪力钉抗剪承载力的影响具有相关性。本文提出的拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式可应用于工程设计和计算。     

基于不同抛物线翘曲函数组合箱梁剪力滞

为了建立一个能够同时考虑界面滑移、剪切变形和剪力滞三重效应的组合箱梁分析理论模型,在该理论模型中,基于Newmark组合梁滑移模型引入不同幂次抛物线翘曲函数描述组合箱梁顶底板应力横向非均匀分布,推导了简支组合箱梁在均布荷载和集中荷载作用下的解析解.采用试验验证了理论模型和解析解的正确性.参数分析结果表明,随着混凝土板厚和钢梁高度的增加,在跨中腹板和顶板中部处剪力滞系数下降;当宽跨比减少时,在腹板处剪力滞系数下降,在顶板中部处剪力滞系数略增加;与均布荷载相比,集中荷载对跨中截面的剪力滞系数影响较明显;由推导公式的计算结果表明,可以忽略滑移刚度变化对剪力滞系数影响.     

支撑横梁体系钢-混凝土连续组合梁桥地震响应分析

结合工程实例,采用SAP2000建立支撑横梁体系钢-混凝土连续组合梁桥精细化抗震有限元模型,并进行非线性动力时程分析,研究板梁刚度比、支撑横梁根数、剪力钉剪切刚度3个设计参数对该组合梁桥地震响应规律的影响。计算结果表明:增加钢主梁刚度和减少横梁根数有利于降低结构在地震作用下的动力响应;剪力钉刚度大幅折减致梁板界面滑移时,桥梁第一阶自振周期增加26.14%,而墩底纵、横桥向弯矩分别降低47.74%和32.6%,说明剪力钉刚度折减导致界面滑移的同时降低了墩底截面地震力。     

钢-混凝土组合梁开孔钢板连接件受力性能的试验研究

通过一片带有双排开孔钢板连接件的钢一混凝土组合梁的两点对称加载试验,对交界面处混凝土板与钢梁的相对滑移、交界面处应变差、跨中截面的应变发展变化以及横向贯通钢筋的荷载一应变关系等进行了分析,进而研究了开孔钢板连接件的受力和抗滑移性能.结果表明,该连接件受力性能较好,抗滑移性能明显优于栓钉连接件.     

高速铁路无碴轨道预应力连续梁徐变影响分析

随着我国高速铁路事业的发展,越来越多的大跨连续梁桥得到应用.但是过去建设的大跨连续梁已有不少出现了挠度增大及表面开裂等现象,引起这些现象最重要的原因是混凝土的收缩徐变效应.本文选取合理的徐变系数后,从相对湿度、加载张拉龄期、二期恒载上桥时间三个因素对徐变影响进行研究,提出控制后期挠度变形的建议.     

徐变对空心钢管混凝土轴压稳定承载力的影响

为了得到核心混凝土徐变对空心钢管混凝土轴心受力构件承载力性能的影响,从材料模量变化对承载力的影响角度,利用推导出的空心钢管混凝土临界承载力公式并结合有限元程序计算出空心钢管混凝土构件中素混凝土自由徐变量、核心混凝土卸载徐变及构件纵向徐变量,根据将钢与混凝土两种材料在徐变发生后的切线模量改变,计算出徐变后构件稳定承载力下降率.分析表明:空心率越大、钢管的钢材级别越高,徐变对整体构件的承载力影响越少;而恒载占设计荷载的比例越大时,徐变对整体构件的承载力影响越大.当空心钢管混凝土轴压心受压构件承受永久荷载引起的轴心压力占全部轴心力30%及以上时,应将构件承载力乘以徐变折减系数.     

装配式混凝土铰接板桥铰缝剪力计算

将装配式混凝土铰接板桥比拟成横向抗弯和抗扭刚度为零的正交异性板,得到铰接板挠曲面微分方程,推导出对边简支铰接矩形板挠度与横向剪力的解析解,并分析剪力分布规律以及剪力峰值受铰接板桥特性的影响因素.结果表明,铰缝剪力属于车辆轮载作用下的局部受力问题,其峰值主要与板的截面特性及跨径有关.得到了JTG D60-2004车辆荷载作用下混凝土铰接板桥铰缝剪力最大值的曲线图.     

剪力连接件对型钢混凝土超短柱抗震性能的影响

进行了6个剪跨比为1的超短柱的滞回性能试验研究,其中包括2个钢筋混凝土柱(RC)、2个不设剪力连接件的型钢混凝土(SRC)柱和2个设剪力连接件的型钢混凝土柱.试验结果表明,不设剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为粘结破坏,与RC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力无显著提高,但耗能能力有所提高.设置剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为斜压破坏,与不设剪力连接件的SRC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力显著提高.随轴压比的提高,SRC超短柱的抗剪承载力提高;但轴压比对SRC超短柱的延性和变形能力无显著影响.     

栓钉连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能数值分析

双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件,具有良好的应用价值和发展前景.根据其他学者的试验结果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系,并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型.以分析组合剪力墙的剪切性能为目的,采用相关假定简化模型并与已有试验结...     

焊钉连接件时变抗剪性能的试验研究

对于无支架施工的长跨连续组合梁,在施工期间进行分阶段浇筑混凝土时,需考虑不同混凝土龄期的组合梁结合面上连接件的早期组合作用。为此,进行了混凝土不同龄期下焊钉连接件的推出试验,分析了焊钉连接件极限抗剪强度、极限滑移、设计抗剪强度和剪切刚度随时间的变化规律,并给出了相应的时变计算公式。研究发现,混凝土龄期小于3 d时推出试件主要为混凝土板劈裂破坏;在不同混凝土龄期时推出试件的剪力-滑移规律基本相同,但抗剪强度和刚度均随混凝土龄期的增长而增大,且早期增长较快,后期较慢,说明组合梁结合面的早期组合效应不能忽略。     

剪力作用下配筋混凝土砌体墙的可靠度分析

针对水平剪力作用下配筋混凝土砌块墙体的抗剪承载力可靠度水平,提出其可靠度计算模型与方法,该方法考虑了模型误差的分布形式、灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度、活荷载类型、荷载效应比、墙体内水平钢筋的配筋率、墙体截面高度、墙体的竖向荷载以及剪跨比等影响因素.通过受剪墙体的试验数据统计与分析,确定Lognormal为最佳的可靠度模型误差概率分布形式;可靠度计算结果表明:模型误差的概率分布形式对配筋砌块墙体抗剪承载力的可靠度指标影响最大,其中Lognormal、Gamma和Gumbel分布下的可靠度指标皆大于或接近目标可靠度3.7,而Normal和Weibull分布下的可靠度结果小于3.7.     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙低周往复试验研究

为了解决核岛结构中屏蔽厂房的剪力墙在地震作用下的安全性能问题,对9个1颐5缩尺试件进行了低周往复拟静力试验。通过试验研究了双钢板混凝土组合剪力墙试件的刚度变化、破坏模式和耗能能力等特性,分析了钢板厚度、栓钉间距、竖向荷载以及加劲肋设置等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：双钢板混凝土组合剪力墙有很好的延性和耗能能力;钢板厚度、竖向荷载和加劲肋的设置都对剪力墙的抗震性能有很大的影响,而栓钉间距对其影响不大。在试验的基础上对部分试件进行了有限元数值分析,通过与试验结果的比较发现两者的结果能够较好吻合。最后,对本试验研究成果和核岛结构双钢板混凝土剪力墙已有研究成果进行了对比分析,并对以后的试验设计提出了改进的方向。     

钢梁与钢骨混凝土墙高强螺栓节点域内力分析

在试验研究的基础上,对钢梁与钢骨混凝土墙高强螺栓连接节点在低周反复荷载作用下节点域的内力进行分析。研究结果表明:在扭矩和剪力共同作用下,高强螺栓连接节点产生滑移破坏的主要原因是扭矩;通过连接板传递到混凝土墙内部的弯矩由内埋钢牛腿变形产生的抵抗弯矩和对偶粘结力共同承担。随着钢牛腿截面进入墙体深度的增加,在截面处的累积对偶粘结力会增大,而钢牛腿截面的弯矩会减小。     

斜拉桥混合塔结合部受力机理模型试验

为揭示斜拉桥混合塔钢-混凝土结合部传力机理,对某斜拉桥桥塔钢-混凝土结合部进行1∶3缩尺模型试验,测试结合部的应变分布及钢-混凝土间的相对滑移.结合试验模型建立空间有限元模型,进一步探讨该类型连接件的受力特点及各结构参数对连接件受力的影响.研究结果表明:各构件应力水平较低,钢与混凝土之间相对滑移较小,二者协同作用较好;承压板和连接件是主要的传力构件,分别承担了约40%和60%的荷载;距承压板0.6倍结合部长度内连接件竖向剪力较小,0.6~1.0倍结合部长度内连接件竖向剪力逐渐增大;结合部长度、连接件间距对连接件剪力影响较大,开孔板孔径和承压板厚度对连接件剪力影响较小.     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力的试验研究

通过20个混凝土强度为65.3—84.9 MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行了研究.试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度四个参数对构件抗剪性能的影响.由试验得到了水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好.     

钢筋混凝土框架柱端剪切破坏震害分析及对策

为避免钢筋混凝土框架柱在地震中因填充墙附加剪力导致剪切破坏,本文总结了近年来国内外破坏性地震中出现的典型柱端剪切破坏震害,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟,据此分析了框架柱端剪切破坏的受力机理,并以鲁甸地震中的一栋严重震损的实际结构为例,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟和受剪承载力计算.分析表明,填充墙附加剪力是造成框架柱端剪切破坏的主要原因.依据分析结果和已有试验成果给出了考虑填充墙附加剪力的柱端剪力荷载计算公式.震损结构案例分析表明,忽略填充墙附加剪力可能导致结构的抗倒塌能力严重下降,本文填充墙附加剪力公式计算结果与有限元分析结果及实际震害符合较好,可供工程设计参考.     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁抗剪性能试验研究

摘 要：通过对集中荷载作用下的腹板开洞钢-混凝土组合梁进行试验,研究在负弯矩作用下腹板开洞组合梁的抗剪力学性能。试验结果表明：负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,洞口区域截面不再符合平截面假定;破坏形式为洞口区混凝土板的剪切破坏,同时洞口区的部分栓钉连接件出现了拔脱现象;另外,通过增加混凝土翼板厚度可以提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,增加纵向钢筋配筋率可以提高其变形能力。研究为负弯矩区腹板开洞组合梁的有限元分析和实际应用提供了试验数据。