双向自支撑叠合板受力破坏机理及试验研究

随着我国新型建筑工业化的推进,作为工业化主要构件的叠合板得到了大力的发展,但是,多数叠合板拼缝处的钢筋构造复杂,生产、施工较为困难,为此,针对一种简单拼缝构造方式的双向自支撑叠合板进行了全过程受力机理研究,同时对该种叠合板进行了足尺试验,并与同样大小的双向现浇板进行了试验对比,结果表明,该种叠合板的破坏形态与现浇板基本相同。在此基础上,结合数值模拟技术,着重研究了该种叠合板的双向受力机理,裂缝开展及分布,拼缝处钢筋的粘结滑移及传力性能。并系统地对该种叠合板在多种情况下的破坏机理进行了分析,为该种叠合板的设计和应用提供了很多有益的参考。     

叠合板板侧凹槽拼缝连接受弯性能试验研究

为了提高叠合板构件的工厂化制作、运输吊装及现场施工效率，研发了新型凹槽拼缝连接叠合板.通过对8个叠合板试件进行足尺受弯性能试验和数值模拟分析，对比研究整体现浇板、后浇带连接叠合板以及凹槽拼缝连接叠合板的开裂弯矩、极限承载力、裂缝开展及分布、变形延性和破坏特征等受弯性能.结果表明，凹槽拼缝连接叠合板的受弯承载力略低于整体现浇板及后浇带连接叠合板.相较于C型连接，D型连接凹槽拼缝叠合板的受弯性能更好.随着凹槽长度的增加，凹槽拼缝连接叠合板的承载能力有显著提高.建立的有限元模型数值模拟结果与试验结果吻合较好，可以较合理地模拟叠合板的受弯性能.通过对影响叠合板D型凹槽拼缝连接受弯性能的参数分析，明确了叠合板凹槽拼缝连接的合理设计.     

T形截面外包钢组合梁抗弯强度的数值模拟

目的 探讨T形截面外包钢组合梁的数值分析模型以及分析方法,并采用该模型分析其受弯特性.方法 基于ANSYS程序,以所进行的简支外包钢组合梁受力性能试验为依据,建立了外包钢组合梁的非线性有限元模型,建模时重点解决了选用混凝土非线性本构关系,钢筋、混凝土以及外包钢梁分离式建模方法、钢梁与混凝土粘结滑移关系的处理等关键性技术问题.运用该模型对T形截面外包钢组合梁受力和变形从加载到破坏的全过程进行了分析.结果 分析了试验现象和关键的试验结果,模拟得到了组合梁极限承载力、挠度、钢梁及混凝土应力应变.将计算数据同试验结果进行对比,具有较好的一致性.结论 建立的有限元模型能合理分析外包刚组合梁的受力特性.     

预应力混凝土钢管桁架叠合底板受力性能研究

为研究预应力混凝土钢管桁架叠合底板受力性能及各个结构要素对预应力混凝土钢管桁架叠合底板整体受力性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立模型并对数据进行分析,计算得出叠合底板试件的荷载-跨中挠度曲线关系,并将有限元计算的数据与既有试验数据进行了对比.发现有限元软件计算模拟的荷载-跨中挠度曲线关系变化与试验测得数据基本一致,在此基础上,研究了钢管直径、钢管壁厚、底板跨度、预应力筋数量、预应力大小、混凝土强度、砂浆强度等因素对预制板承载力的影响.研究结果表明：预应力大小、钢管壁厚、预应力筋数量、灌浆料强度、叠合板跨度对叠合板承载力影响较大,混凝土强度对叠合板承载力影响较小.     

叠合板式剪力墙-楼板节点受力性能试验分析

为研究叠合板式剪力墙-楼板节点处及楼板的受力性能和损伤机制，对1块现浇试件和1块叠合墙-叠合楼板试件在均布荷载和区域荷载2种荷载情况下进行静力试验，根据试验数据对比分析了试件的各项受力性能指标。结果表明：2个试件裂缝分布走势相似，最后均为楼板受弯破坏；现浇试件的楼板于外伸楼板根部破坏，叠合试件于根部外10 cm处破坏，出现塑性铰外移现象，节点部位混凝土应变较小，节点区均未发生破坏；叠合试件的屈服荷载及峰值荷载对比现浇试件均有所提升；叠合试件楼板初始刚度与现浇试件基本一致，屈服后刚度退化速率略小于现浇试件，但在加载后期刚度突降并先于现浇试件破坏；均布加载方式更有益于叠合板式剪力墙-楼板节点受力。     

装配式停车楼预应力混凝土双T板静力非线性分析

为实现装配式停车楼结构的楼盖及坡道结构合理设计,构建了未铺装和预铺装的标志跨度分别为18 m和24 m两类预制预应力混凝土双T板,通过足尺试验获得了三分点加载下两类足尺试件弯曲性能以及剪跨比为3时两类足尺试件斜截面受力性能,初步验证了两类双T板可满足停车楼楼盖及坡道正常使用和承载能力的需求.考虑到有限数量试件的试验难以确定不同工况下双T板的基本静力性能,基于分离式建模方法,实现了荷载-变形曲线与实测结果较吻合的试验加载条件下足尺试件非线性分析.完成了均布荷载下两类双T板的弯曲性能,剪跨比范围为1~9的斜截面受力性能,以及双T板板面上停/行车的局部受力性能的模拟分析.结合足尺构件静力性能试验,验证了所构建的两类预制预应力混凝土双T板均具有良好的裂缝和变形控制性能、斜截面和正截面承载力以及局部荷载下板面承载能力,将其拼装并有效连接可形成具有良好受力性能的装配式停车楼结构坡道和楼/屋盖.     

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明：现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。     

不同剪力连接钢-混凝土组合梁试验及有限元分析

为探讨连接件对钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能的影响,对四根不同剪力连接的组合梁进行试验,观察试件的受力性能、破坏形式,分析试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、荷载-滑移曲线等;并采用组合梁单元模型,对钢-混凝土组合梁进行了有限元分析。通过试验和数值分析可以发现,组合梁具有良好的延性,连接件的连接程度对组合梁的变形、承载力具有较大的影响,数值计算与试验结果较吻合。     

隔板式钢-混凝土曲线组合梁弯扭性能

为了研究钢-混凝土曲线组合梁的受力性能及横隔板影响,以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)和横隔板数目为参数,对6片"隔板式"简支曲线组合梁进行了试验研究和有限元数值模拟,分析了其在跨中荷载作用下的全过程受力性能、应变分布和结合面相对滑移规律。结果表明:跨径比的增大使曲线组合梁的弯扭破坏特征加强,横隔板数量对其影响不大;切向和径向应变均在有横隔板处曲线内侧小、外侧大,无横隔板处则相反;结合面切向和径向滑移均随跨径比的增大而增大,横隔板数目对切向滑移影响较小,但横隔板处径向滑移增大。因此横隔板对曲线组合梁的横向应变分布和径向滑移有较大影响,端横隔板对增加抗扭刚度作用明显。     

组合梁抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力研究

提出一种预埋在叠合板组合梁中预制底板的角钢连接件,该角钢连接件带有焊接的弯起钢筋。该连接件旨在起到代替传统预制底板出筋的作用。基于此,进行了两组叠合板组合梁负弯矩作用下的抗弯试验,其变量为是否带预埋角钢连接件,对两组试件在负弯矩作用的试验结果进行对比分析。同时,由于连接件的预埋位置使其能展现较好的横向抗剪性能,采用横向推出试验模拟对连接件提供的横向抗剪承载力进行研究。结果表明：角钢连接件可以代替出筋,带角钢组合梁抗弯承载力略高于传统组合梁,且滑移更少;单个角钢可以提供142 kN的横向抗剪承载力,角钢承载力随其屈服强度和翼缘厚度增加而增加。     

无支撑钢板-砖墙组合梁受弯试验研究

本文提出的无支撑钢板-砖砌体组合梁,特别适用于既有砌体结构"墙改梁"的快捷绿色施工,不需要支撑即可实现结构托换。为了研究受力性能,通过对六根试件梁进行静载试验,研究其破坏过程与形态、承载力、截面的应变分布以及变形等,并考虑了界面填充材料和螺栓间距的影响。研究结果表明,组合梁的破坏始于钢板的局部压曲失稳;在粘结材料的选择上,结构胶要优于高强灌浆料,在粉刷层材料的选择上,高延性混凝土要优于普通的水泥砂浆;整体性的螺栓加密对于组合梁承载力贡献不大;底部间隔布置缀板能够增强组合梁的整体性,但易导致侧向钢板底部的受力不均匀,形成应力集中;钢板的应变分布沿截面高度,除在底部一小段会受到缀板的影响,其它部分在屈曲之前基本符合平截面假定;"结构胶+高延性混凝土"能够有效提高组合梁的极限承载力,但对塑性变形能力贡献不大。     

新型叠合梁端部抗剪性能试验

通过新型叠舍梁、传统矩形叠合梁及现浇对比梁在单调荷载下的足尺模型试验,对试件梁端的破坏形态、整体受力性能、斜截面抗剪承载力与位移延性等进行了研究。结果表明：新型叠合梁与现浇对比梁均发生了剪切破坏;在受力全过程中,新型叠合梁的裂缝特征和破坏形态都与现浇对比梁类似,没有出现沿叠合面发展的水平裂缝;新型叠合梁的倾斜叠合面上预埋抗剪连接件后能进一步提高试件的整体受力性能;新型叠合梁的抗剪承载力比传统矩形叠合梁提高了约129／6,与现浇对比梁相当;新型叠合梁的位移延性系数较现浇对比梁的低9％～13％,比传统矩形叠合粱的高8％～13％;所提出的新型叠合梁与现浇对比梁的整体性能较为接近,可满足工程设计要求。     

预制带肋薄板混凝土叠合板件受力性能试验研究

为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板（预制预应力混凝土矩形肋薄板）进行规格设计。进行2种不同跨度的4块预制薄板的静载试验,重点研究预制薄板的极限承载力、刚度及抗裂性能,结果表明：预制薄板满足施工阶段承载力要求,可作为无支撑体系模板。进行2块单跨叠合板件和1块两跨连续叠合板件的静载试验,重点研究叠合板件的整体受力性能、叠合面的抗剪性能以及连续叠合板件在支座处的弯矩调幅值,结果表明：叠合板件可按整浇板的计算方法进行承载力计算,连续叠合板件受力性能与现浇板相似。进行混凝土叠合板件两阶段受力截面应变分析,建议取底板厚度作为预制薄板考虑二次受力影响的计算高度。     

混凝土倒T形叠合连续板的试验研究

按照实际用于工程的倒T形叠合连续板的设计和构造要求制作试件，采用普通粘土砖荷重块分级施加均布荷载的方法，进行了倒T形叠合连续板均布静荷载试验．研究了其二阶段浇注混凝土共同工作的可能性和可靠性、在各个特征荷载作用下的试件力学性能以及试件的开裂和破坏的形态与规律．试验结果表明：倒T形叠合连续板这种新的叠合板型式具有良好的整体工作性能。延性好，其正截面受弯承载力基本上可以按照整体浇注的连续板要求进行设计；此外，倒T形叠合连续板具有叠合面开裂的受剪破坏形态，在设计中应对叠合面受剪承载力进行计算，不足时应采取适当的构造措施．     

钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪强度的试验研究及计算方法

本文通过对13根不同类型的二阶段受力简支矩形截面钢筋混凝土叠合梁的斜截面破坏试验(共29次)、分析了二阶段加荷的叠合梁在叠合前、后受荷阶段剪跨区的斜裂缝开展过程及破坏特征等受力性能,研究了叠合梁的斜截面强度和计算方法,得出了由于叠合前“荷载预应力效应”等的有利作用,钢筋混凝土叠合粱斜截面强度较之相同钢筋混凝土整体梁,一般可提高约10％左右。 在试验研究和有限元法分析的基础上,本文提出了考虑叠合特征参数a_M=M_1/[M_1]、aN=h_1/h影响的简支钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪强度的设计计算公式。计算公式反映了二阶段受力叠合梁的主要特征,概念明确,对比性强,设计计算较简便,计算结果与试验值符合性较好。     

整体式拼缝连接的预制楼板-预制剪力墙节点试验

为研究整体式拼缝连接的预制楼板-预制剪力墙节点在预制楼板悬臂端竖向荷载作用下的受力性能,进行了1个边节点试件和2个中节点试件的静力试验.结果表明:3个试件的裂缝分布相同,且均为楼板受弯破坏;3个试件承载能力极限状态前的楼板悬臂端竖向荷载-挠度曲线基本相同,预制楼板固端受弯承载力差别不大,且与规范公式计算值的比值平均为1.29;套筒挤压搭接连接可有效传递预制楼板钢筋拉力;整体式拼缝可保证全装配楼盖的整体性,装配式剪力墙结构采用全装配楼盖时,预制楼板与预制墙之间可采用本文试件的整体式拼缝进行连接.     

装配式地铁站钢板-混凝土空心叠合板受弯性能

装配式地铁站钢板-混凝土空心叠合板具有自重轻、施工方便等优点,有较好的应用前景。本文基于ABAQUS软件对钢筋混凝土叠合板进行有限元分析,并将有限元分析结果与试验进行对比,验证钢筋混凝土空心叠合板有限元分析的可靠性;在此基础上分析预制钢板-混凝土空心叠合板的受弯性能,为装配式地铁车站用空心叠合板提出合理的截面尺寸。研究结果表明:本文建立的钢筋混凝土空心叠合板有限元分析结果与试验结果对比最大相差7.0%;内模厚度对预制钢板-混凝土空心叠合板的极限承载力及刚度影响最大幅度为15.5%。建立的有限元模型可有效的模拟钢筋混凝土空心叠合板的受弯性能;预制钢板-混凝土空心叠合板的合理截面为内模厚度200mm、内模宽度200mm、内模长度500mm;为实际生产和制备提供理论依据。     

负弯矩区钢-混凝土组合梁腹板开洞处钢筋受力性能研究

为了解负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁的内部受力钢筋的力学性能,对多个腹板开洞组合梁试件进行了试验研究和有限元分析,研究重点是洞口区域混凝土板内的钢筋受力特点和规律.试验及分析结果表明：负弯矩作用下,腹板开洞组合梁的破坏发生在洞口区,而不是弯矩最大处,洞口区混凝土板裂缝开展迅速并最终断裂,洞口处发生了明显的空腹破坏,洞口四角出现了次弯矩;在次弯矩作用下,洞口区混凝土板内的受力钢筋一部分受压,一部分受拉,钢筋的抗拉作用并没有充分发挥,其中洞口左端的上层钢筋受拉最为明显,抗拉作用较好;在合适的位置添加附加钢筋可以限制洞口上方混凝土板的裂缝开展,能够有效的提高试件的承载力和变形能力,其中在距离中心轴65 mm处添加直径为8 mm的附加钢筋时,试件的承载力和变形能力的提高效果最好.     

叠合板桁架的优化及力学性能分析

现用叠合板具有用钢量大、钢筋无法得到充分利用且成本高等问题,对桁架进行优化并提出新型的叠合板是解决该问题的有效方法。文章对4块不同钢筋桁架型式的预制板进行静力加载试验,研究了其变形性能、裂缝开展、应变分布及承载力等,理论分析了预制板的刚度和稳定性,并通过有限元模拟分析进一步验证试验。结果表明：不配置下弦钢筋预制板,其用钢量节约了14.9%,同时腹杆钢筋有较好的抗拉拔性能;单排钢筋桁架预制板有较好的刚度和稳定性,其用钢量节约了14.1%;不配置钢筋桁架预制板刚度不满足正常施工要求,可以通过增加板厚提升预制板刚度,且节约了33.6%的钢材。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载-应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。