开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁力学性能

目的研究开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁的静力力学性能和疲劳性能,为提高组合梁的疲劳性能提供依据.方法通过有限元软件ABAQUS对4组不同参数的开孔波折板连接件的静力推出试件进行数值模拟,探讨不同参数对波折板连接件抗剪承载力的影响,结合荷载-滑移曲线得出波折板连接件抗剪承载力近似公式.在静力分析的基础上,考虑波折板单位长度抗剪承载力,采用局部应力法并结合Goodman平均应力修正曲线对不同橡胶掺量的弹性混凝土组合梁进行疲劳寿命分析.结果随着橡胶掺量的增加,开孔波折板连接的弹性混凝土与钢组合梁静力承载力下降、滑移增大、疲劳寿命总体提高,其中10%橡胶掺量的组合梁的疲劳寿命约为等强度普通混凝土-钢组合梁疲劳寿命的2.1倍.结论开孔波折板连接的组合梁承载力高、整体连接性能强;混凝土板中掺入一定橡胶能有效地提高组合梁的疲劳寿命.     

外包U形钢混凝土组合梁承载力计算研究

外包U形钢混凝土组合梁是一种新兴的组合梁形式,该组合梁承载力的计算是组合梁应用的前提和基础。文章基于塑性理论和叠加原理对完全抗剪连接外包U形钢混凝土组合梁正、负弯矩作用下的极限受弯承载力、竖向抗剪承载力以及纵向抗剪和纵向抗滑移承载力的计算进行理论研究,探讨组合梁各承载力的计算方法,建立了相应承载力的计算公式,并通过试验验证了公式的适用性。结果表明:提出的极限受弯承载力计算公式可以较好地预测组合梁的受弯承载力;组合梁竖向抗剪承载力的计算为U形钢侧板和U形钢内混凝土两部分承载力的叠加;提出的组合梁纵向抗剪和纵向整体抗滑移的计算方法和公式,能保证组合梁在弯曲破坏之前不会发生纵向水平剪切破坏和纵向整体滑移破坏。     

腹板嵌入式组合梁抗剪连接件拔出试验

为了研究腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件的抗拔性能,考虑各影响因素,设计了6个拔出试件并进行了试验研究,得到了试件破坏特征及拔出力-位移关系曲线。建立了钢板连接件受拔出力作用的力学模型,分析了腹板厚度、横向钢筋直径及横向配筋率对拔出承载力的影响;结合钢板连接件的抗剪承载力,对这种连接件的抗拔性能是否满足腹板嵌入式组合梁的组合作用进行了验证;参照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中对栓钉连接件的要求,提出了腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件的构造要求。结果表明,这种抗剪连接件具有较好的抗拔性能。     

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。     

钢-混凝土简支组合梁的非线性有限元分析

钢-混凝土组合梁能够充分发挥钢梁的抗拉强度和混凝土的抗压性能,是一种性能优越的组合结构。根据组合梁的特点,选取适合的单元类型及本构关系,探讨其网格划分和加载方式,建立了一套适用于组合梁的有限元建模方法。模拟已有试验,对比分析荷载-挠度曲线,两者计算结果吻合良好,验证了所建有限元模型是可靠的。然后利用有限元模型对组合梁的滑移特点进行了分析,得出了一些有益的结论:极限状态下,最大滑移并不在梁端,而在距梁端约200 mm的位置,说明这个部位分配的剪力最大,并且抗剪连接度越高,这种情况越明显;抗剪连接度较低时,组合梁混凝土强度等级对滑移影响不大,抗剪连接度较高时,相同荷载作用下,组合梁混凝土强度等级越高,界面产生的滑移越大。可以根据组合梁的这些特点,合理布置抗剪栓钉,减小界面滑移,提高组合梁的承载力。     

改善型波形钢腹板 PC 组合梁抗弯强度试验研究

传统的波形钢腹板PC组合梁,在荷载长期作用下,易产生挠度过大的问题,从而影响桥梁安全。为了改善这一情况,提出了一种新型的波形钢腹板PC组合梁———改善型波形钢腹板PC组合梁,并依据传统力学理论,采用实验结合有限元方法,对改善型波形钢腹板PC组合梁的抗弯性能进行研究。研究结果表明：改善型波形钢腹板PC组合梁较传统波形钢腹板PC组合梁具有更大的抗弯极限承载力、更大的抗弯刚度、更好的抗裂性等等,并且能较大程度地改善传统波形钢腹板PC组合梁挠度过大问题。     

耐火钢-混凝土组合梁耐火极限和承载力

为了得到标准升温下耐火钢-混凝土组合梁截面抗弯极限承载力-时间曲线和一定荷载比下组合梁的耐火极限,基于舞钢耐火钢Q345-FR钢板高温力学性能试验结果,采用有限元方法对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能进行高温稳态分析和瞬态分析.考察混凝土板尺寸、钢梁截面尺寸、涂料厚度、荷载比等参数对高温下组合梁承载力和耐火极限的影响.提出耐火钢组合梁高温下承载力和耐火极限计算公式,公式计算结果与有限元结果非常吻合.将有限元计算结果与规程CECS200:2006方法的计算结果进行对比分析,结果表明规程方法偏于保守,受火时间越长,保守程度越大;建议将腹板和下翼缘的温度分开计算,修正后的规范方法计算耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能更为合理.     

钢-压型钢板再生粗骨料混凝土组合梁受弯性能

为了解钢-压型钢板再生混凝土组合梁受弯性能,分别对5个钢-压型钢板再生粗骨料混凝土组合梁和2个钢-压型钢板普通混凝土组合梁进行重复荷载作用下的受弯试验,对比分析其受弯性能,研究抗剪栓钉布置数量与形式、板厚和型钢尺寸对再生粗骨料混凝土组合梁的承载力、挠度、破坏形态的影响.试验结果表明:钢-压型钢板再生粗骨料混凝土组合梁与普通混凝土组合梁的受弯性能相近、破坏形态相似.在试验基础上,参照现行普通混凝土组合结构设计规范,给出钢-再生粗骨料混凝土组合梁的受弯极限承载力和挠度计算方法,计算结果与试验结果比较表明,其计算误差与钢-普通混凝土组合梁相近,可用于钢-再生粗骨料混凝土组合梁设计.     

钢-混凝土组合连续梁抗弯性能

为了准确分析钢-混凝土组合梁的抗弯性能,考虑到钢-混凝土组合梁交界面处通过剪力连接件部分相互作用的特点,基于接触理论推导了一种新的复合梁单元有限元刚度方程。考虑到钢-混凝土组合梁交界面处的剪切滑移效应,在交界面上采用两种位移模式以模拟钢梁上缘和混凝土下缘的位移差。通过将计算结果与试验结果对比,表明该计算公式是合理可信的。利用复合梁单元能够有效计算在竖向荷载作用下组合梁的挠度、应变和交界面处剪切滑移应变差等指标沿梁纵向的分布,并且能直接分析栓钉对组合梁抗弯性能的影响,还可以将复合梁单元推广到变截面钢-混凝土组合梁和预应力钢-混凝土组合梁的计算中。     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下受力性能

为研究部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的力学性能,完成了两根简支组合梁的反向静力加载试验。测试了各级荷载作用下试件各截面的应变分布、变形、混凝土面板的裂缝分布以及极限承载力等。试验结果表明:混凝土翼板配筋率对钢箱组合梁的受力性能有很大影响,配筋率增加1%,钢箱组合梁的极限承载力提高38.8%。通过对组合梁挠度理论计算值和实验值的比较,分析了相对滑移对挠度的影响。通过对组合梁抗弯承载力的分析,确定采用0.2 mm宽的裂缝对应的承载力作为部分充填式钢箱混凝土组合梁正常使用状态下的承载力是安全的。     

均布荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

目的为提高预应力组合梁的承载力和刚度,将传统预应力技术与FRP加固技术相结合,形成预应力FRP布钢与混凝土组合梁.方法根据预应力FRP布钢与混凝土组合梁结构与受力特征,利用弹性理论,对其进行分析.结果建立其考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出均布荷载作用下的组合梁变形理论计算公式.结论计算结果证明,预应力FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,从而给出了组合梁变形的简化计算公式;所建立的预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形理论计算公式具有合理性.     

不同连接程度的钢-混凝土组合梁的试验研究

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,本文进行了三根不同剪力连接的组合梁试件的试验,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、滑移分布以及发展情况。试验研究与数值分析表明,连接件对组合梁的变形具有较大影响,不同连接程度的组合梁都具有良好的延性。此外,还对界面摩擦力的影响进行了初步的讨论。     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

预应力FRP布钢与混凝土组合梁抗弯承载力计算

目的为提高预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁的承载力,增加其刚度减小变形.方法考虑预应力FRP布钢与混凝土组合梁的结构与受力特性,利用平截面假定和应变变化计算方法,对预应力FRP布加固组合梁承载力进行分析.结果相比一般FRP布加固钢与混凝土组合梁,预应力FRP布能更有效改善其受力性能;给出其抗弯极限承载力计算公式.结论提出利用预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁的方法是切实可行的;所建立的预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁抗弯承载力理论计算公式具有合理性.     

可循环使用全装配钢混凝土组合梁抗弯性能试验研究

研究了一种可循环使用的全装配钢混凝土组合梁,组合梁由预制混凝土楼板和钢梁通过新型剪力连接件(以下简称"紧固件")组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,通过钢梁和预制楼板交界面的摩擦来传递两者之间的剪力.为研究此新型全装配钢混凝土组合梁在静荷载作用下的受弯性能,进行了6组足尺试件在简支条件下的四点弯曲试验.6组试件...     

梁板融合预制装配式双拼槽钢混组合楼板试验

为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁、混凝土板)随荷载发展规律;基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明：组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲;在楼板的中心挠度达到l₀/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高;钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服;考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。     

GFRP-RPC组合双层交通梁桥的弹性性能试验研究与有限元分析

设计了一种面向双层交通的GFRP-RPC组合梁桥,该梁桥由GFRP材质的两榀桁架及带肋平板通过胶栓混合连接而成,通过浇筑自密实RPC混凝土形成组合梁桥整体。对组合梁桥缩尺模型（1:8）进行多工况的拟静力加载试验和有限元分析,并对其弹性工作性能进行研究。结果表明：浇筑RPC后,梁桥的刚度约提高2.6倍,表明此类GFRP、混凝土组合形式有利于结构合理受力,下部加载时,梁桥变形约增大10%,对结构较不利;弦杆受力符合平截面假定,组合结构受力合理;上、下弦杆分别为压弯、拉弯受力状态,上、下部加载时,下弦杆拉应力分别约为上弦杆的1.5倍和2.5倍,下弦杆为薄弱弦杆;斜腹杆受拉,直腹杆基本呈受压状态,上、下加载方式影响直腹杆的受力形式,下部承载设计时需考虑局部拉、压应力较大的情况;顶板侧面混凝土受压,底板侧面混凝土受拉,腹杆设置有利于板面混凝土均匀受力。     

简支叠合梁抗弯性能非线性分析

为了准确分析复和材料叠合梁的受弯全过程,考虑到组成叠合梁的各种材料非线性本构关系,基于经典层合理论和有限元基本思想,建立了一种新型层合梁单元,得到了该种类型单元的刚度方程.采用分步加载法进行了钢-混凝土组合试验梁及碳纤维加固混凝土梁在竖向荷载作用下的受弯全过程分析,经过试验验证,复合梁挠度的计算值与试验值有较好的一致性.     

Effects of interface slip and semi-rigid joint on elastic seismic response of steel-concrete composite frames

The stiffness matrix of semi-rigidly connected composite beams considering interface slip was established and the calculation method for elastic seismic response of composite frame was derived. The corresponding calculation programs were developed. Introducing the dimensionless quantities that were related to the connector shearing stiffness and the joint rotation stiffness, the influences of interface slip and semi-rigid joint on composite frame were transferred to quantitative parameter analysis, taking account of cross sectional properties, materials and linear stiffness of composite beam synthetically. Based on the calculation programs, free vibration frequencies and seismic responses of semi-rigid joint steel-concrete composite frame considering interface slip were calculated. The influences of interface slip and semi rigid joint on dynamic characteristics and seismic response were analyzed and the seismic design advices were presented. The results show that the interface slip decreases the free vibration frequencies and increase the seismic responses of composite frame. The semi-rigid joint reduces the free vibration frequencies and increases seismic responses of composite frame compared with rigid joint. With the increase of joint rotational stiffness, the elastic seismic responses of composite frame increase firstly and then decrease. The effects are related to the ratio of joint rotation stiffness to linear stiffness of composite beam.     

T形钢梁加强负弯矩区组合框架梁的试验研究

针对框架梁在梁端存在较大负弯矩及混凝土不能承受较大拉应力的状况,提出了在框架梁的负弯矩区段采用T形钢梁加强的组合框架梁模型。通过两个组合框架梁单层框架足尺模型的试验研究,得到新型组合框架梁的荷载-挠度曲线,截面应变分布曲线。从组合框架梁与一般组合梁的试验结果对比可看出,T形加强截面能有效提高梁的刚度,使框架梁刚度分布趋于合理。最后,提出并验证了按T形肋截断位置分成三段刚度不同的梁分析组合框架梁的方法。