GFRP连接件的夹芯墙板抗剪性能研究

为研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)棒状连接件的截面尺寸、连接件间距对夹芯保温墙板连接件的抗剪性能影响,本文使用ABAQUS有限元软件建立夹芯墙板受力模型,采用设置MC型、十字形截面连接件的夹心保温墙板进行仿真模拟。研究结果表明:连接件在竖向荷载作用下受力分为线弹性、非线性、达到抗剪承载力极限3个阶段;夹芯保温墙板连接件个数越多、排布间距越小,抗剪承载力越大;相同条件下,十字型截面的连接件抗剪性能优于MC型连接件;满足抗剪承载力的条件下,模型L1、模型L2、模型L6、模型L7设计的夹芯保温墙板的工程应用性和经济性更好。     

夹心保温外墙板连接件力学性能试验

目的研究三种不同形式玻璃纤维筋连接件的弯锚锚固能力、弯锚抗拉强度和弯锚抗剪强度,为使这三种连接件早日应用于夹心保温外墙板实际工程提供依据.方法采用自行设计的多组混凝土试件,首先对玻璃纤维筋进行直锚拉拔试验,然后对三种连接件进行弯锚拉拔试验,最后进行剪切试验,通过试验数据和试验现象分析三种连接件的力学性能.结果璃纤维筋拥有很高的抗拉强度和直锚锚固性能,最大拉应力值高达532 MPa.连接件端部弧度越大,连接件越容易发生剪切破坏,抗拉强度就越低,其中U型连接件的抗拉强度最强.V型（45°）连接件的开裂位移和极限位移最小,U型连接件的开裂荷载和极限荷载最大.结论玻璃纤维筋具有良好的力学性能,可充当预制夹心保温外挂墙板内部一种连接件.     

偏心竖缝耗能预制剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型竖缝耗能预制剪力墙结构,对偏心设置竖向缝的耗能预制剪力墙试件进行低周往复加载试验,分析研究试件的刚度退化、承载力、破坏形态、耗能能力以及延性等力学性能,并将试验结果与现浇剪力墙的试验结果进行对比分析.结果表明:偏心竖缝耗能剪力墙与现浇剪力墙表现为弯剪破坏;与现浇整体剪力墙试件对比,偏心竖缝耗能剪力墙的刚度与承载力相差不大,延性和耗能能力较好,变形能力得到改善.偏心竖缝耗能预制剪力墙具有很好的抗震性能.     

新型装配式套筒灌浆柱柱节点抗震性能研究

对预留有墙板插槽的角钢连接件-灌浆套筒协同工作的装配式混凝土柱柱节点足尺试件模型进行了拟静力试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及极限承载力。采用有限元软件ABAQUS进行分析计算,并与试验结果对比,验证理论分析的正确性,探讨了轴压比、角钢连接件强度对节点抗震性能的影响。结果表明:新型装配式混凝土柱柱节点滞回曲线形状较为饱满,表现出良好的延性和耗能能力;适当增大角钢连接件强度和厚度,可提高节点的承载力;灌浆接缝结合面最先产生裂缝,未出现受力纵筋从套筒中拔出的现象,角钢连接件与受力纵筋连接良好,试验模型最终的破坏形态为柱底部及柱角处发生混凝土受压破坏。     

基于不同保温形式装配式复合墙抗震性能试验研究

我国城市建筑即将施行75%的第四步节能标准,而围护结构的能耗是建筑节能的主控部品,本文通过1榀标准装配式复合墙体试件和3榀不同保温形式(保温砂浆外保温、XPS夹心保温、发泡水泥外保温)处理的节能装配式复合墙体试件的抗震性能试验,分析了带有保温功能的装配式复合墙体的受力机理,通过与普通装配式复合墙进行对比,重点研究了设有保温层的装配式复合墙体的受力特点和破坏机制,分析了承载力、强度退化、延性、刚度退化、滞回特性和耗能等抗震性能,为装配式复合墙结构的建筑、结构保温一体化的工业化推广提供依据.     

预制夹芯墙板FRP 连接件的有限元模拟

预制夹芯保温墙体是集承重、保温、装饰一体化的复合墙板,主要由内叶墙(承重墙)、保温层、外叶墙(装饰墙)三部分组成,其中三块墙体之间主要依靠连接件来连接,本文采用对比的方法,运用ABAQUS有限元模拟,主要研究两种连接件的抗拉、抗剪以及在实际墙板中的受力情况,对试件的抗拉和抗剪性能进行验证。证明FRP连接件抗拉性能优良,抗剪性能一般,在整体墙板中,连接件的受力受到多种因素影响,主要有自重、风荷载、地震荷载等。在受力情况上,主要表现为上部连接件承受荷载最大,底部最小。在位移上,与连接件的接触的部分位移最小,整体位移呈现出间隔分布的情形,即连接件嵌入部分位移最小,水平方向上两组连接件的间隔处位移最大。证明FRP连接件受力性能完全符合实际工程应用需求,具有良好的市场应用前景。     

[研究生论坛]预制装配式混凝土墙板螺栓连接抗剪性能试验研究

为研究预制装配式混凝土墙板螺栓连接的抗剪性能,通过对4个采用装配式螺栓连接的预制墙板结构试件进行单向反复加载试验,获得了试件的滞回曲线、骨架曲线、特征荷载与位移,在此基础上对装配式螺栓连接的刚度退化情况以及延性指标进行了计算和分析。研究结果表明：装配式螺栓连接具有良好的承载力、刚度及耗能能力,是一种可靠的干连接方式;通过对薄弱部位进行箍筋加密和增加螺栓的个数,能显著提高装配式螺栓连接的抗剪性能。     

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.     

预制装配式混凝土墙板螺栓连接抗剪性能试验研究

为研究预制装配式混凝土墙板螺栓连接的抗剪性能,通过对4个采用装配式螺栓连接的预制墙板结构试件进行单向反复加载试验,获得试件的滞回曲线、骨架曲线、特征荷载与位移;在此基础上对装配式螺栓连接的刚度退化情况以及延性指标进行计算和分析。研究结果表明:装配式螺栓连接具有良好的承载力、刚度及耗能能力,是一种可靠的干连接方式;通过对薄弱部位进行箍筋加密和增加螺栓的个数,能显著提高装配式螺栓连接的抗剪性能。     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能，基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件，通过拟静力试验研究节点的破坏机理，并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响，对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏；该破坏模式下，节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性；内置芯柱时，试件承载力提高但延性降低；随着FRP管厚度增加，节点初始刚度和耗能能力均得到提升；相比原试件，更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主，两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

Experimental Study on Shear Behavior of New-Type Steel-Concrete Composite Bridge Deck

新型钢-混凝土组合桥面板抗剪性能的试验研究

赵秋,杜阳,蔡文平,杨明,董锐

（福州大学 土木工程学院,福州 350108）

创新点说明：

1）活性粉末混凝土力学性能优越,厚度一般为4~6 cm,去掉保护层后极短的栓钉较难提供足够的拉拔力,从而会降低该组合桥面板的使用效率和耐久性,且其它传统的截面高度较大的连接件在空间分布及受力性能上仍需考究。因此本文提出一种既能够布置在超薄RPC板中,同时也能够提高拉拔力的钢管抗剪连接件。

2）新型桥面板构造工作机理：利用管内活性粉末混凝土和贯通钢筋所起的销栓作用在界面提拱有效的抗拉拨和抗剪力。同时钢管侧壁薄,贯穿短钢管连接件的钢筋能最大限度的布置在RPC层的顶部,充分发挥钢筋网在RPC层中作用。

研究目的：

提出一种既能够满足布置在超薄RPC板中,同时也能够提高拉拔力的钢管抗剪连接件。

研究方法：

1）本文对钢管连接件进行推出试验,探索钢管连接件在钢-RPC组合桥面板中抗剪受力性能。

2）以钢管连接件是否贯穿钢筋为控制变量,抗剪试验共设计2组试件,每组包含3个试件。

3）为保证均匀加载及更好的获取下降段,采用微机控制电液伺服压剪试验机进行加载。

结果：

1）未贯穿钢筋的钢管连接件组合桥面板推出试件,在界面剪力作用下,钢管下方混凝土较大面积被压碎,钢管焊缝根部全截面屈服断裂,最终钢管内与管外混凝土产生剪切断裂,钢管携管内混凝土被拔出。

2）贯穿钢筋的钢管连接件组合桥面板推出试件,在界面剪力作用下,管内钢筋阻止钢管与混凝土的相对滑移,使得管内钢筋被拉拔发生屈服变形。随着相对滑移值增加,钢管内外RPC被压碎,最后钢管下缘被剪切断裂。

3）贯穿钢筋的钢管连接件相比未贯穿钢筋的钢管连接件的抗剪承载力降低约20%,屈服抗剪承载力降低21.4%,弹性阶段的抗剪刚度降低8.6%。钢筋网贯穿钢管连接件后对构件延性提高非常明显,延性系数提高1.75倍。

结论：

1）两组试件的延性系数均大于3.5,说明钢管连接件具有良好的耗能能力。

2）两组钢管连接件破坏模式均表现为下缘焊缝附近的钢管剪切断裂,该部位为该连接件受力最薄弱区域。

3）为便于钢管内RPC 填充密实,钢管长度宜设置为40～80 mm。

关键词：组合桥面板,推出试验,RPC,钢管剪力连接件,破坏模式

     

FRP-混凝土组合桥面板单调静力性能的试验研究

采用抗剪连接件将FRP板与混凝土板连接起来共同承担外部荷载,即形成了FRP-混凝土组合桥面板.开展了采用FRP开孔板连接件和环氧树脂2种方式连接的FRP-混凝土组合桥面板的单调静力性能试验,重点对其破坏形态、承载力、变形、滑移等进行研究.研究结果表明:组合桥面板的破坏均以FRP板与混凝土板的连接界面破坏为标志;采用FRP开孔板连接件连接的组合桥面板,在FRP板与混凝土板界面处的滑移增量随荷载增大逐渐加大,最大滑移量为0.55 mm,而采用环氧树脂连接的组合板在整个加载过程几乎没有滑移;采用环氧树脂连接的桥面板比采用FRP开孔板连接件连接的桥面板的抗弯承载力高22%,极限跨中挠度比后者小13.4%,这主要是由于FRP开孔板连接件滑移较大所致.     

重复荷载作用下开孔波形板连接件滞回性能的试验研究

开孔波形板连接件是一种新型剪力连接件,通过对6个开孔波形板连接件试件在重复荷载作用下的滞回性能试验,研究了开孔波形板波高、孔径、贯通钢筋直径对波形板连接件滞回性能的影响。结果表明,开孔波形板连接件较传统连接件而言,滞回曲线饱满,耗能能力强。随着波高的增大,滞回环更加饱满,耗能能力更强,且曲线下降平缓,延性得到提高;当孔径增大时,试件的延性和耗能能力同样得到一定的提高;随着贯通钢筋直径增大,试件初始弹性刚度增大,滞回环更为饱满,且具有明显的平缓下降段,延性和耗能能力增强。     

钢-UHPC组合结构新型剪力件的抗剪性能

为了解决钢-UHPC组合桥面板因UHPC层较薄导致剪力件高度受限、施工难度大、抗剪强度和刚度不足等问题,提出弧形钢筋、栓钉+弧形钢筋2种新型剪力连接方式. 考虑剪力件直径的影响,设计7组共14个推出试件,通过与栓钉剪力件对比分析,研究剪力件的抗剪性能及承载力. 结果表明：3种剪力件的破坏形态及破坏机理、荷载?滑移曲线变化规律区别明显. 弧形钢筋剪力件的延性和刚度均优于另外2种剪力件,且与直径呈线性关系. 基于线性回归分析,给出考虑栓钉周围楔形块对栓钉剪力件抗剪贡献的承载力计算公式、考虑弧形钢筋和其内部UHPC共同抗剪的承载力计算经验公式,计算结果与试验值较吻合.     

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...     

波形钢组合桥面板受力性能分析

为研究波形钢组合桥面板的受力性能,首先设计了3组9个试件进行推出试验,分析其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后建立了有限元模型,分析了波形钢组合桥面板在跨中集中荷载下挠度、界面滑移、波形钢板和剪力连接件应力及其分布。研究结果表明:开孔板PBL剪力连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件为混凝土剪切破坏,破坏时有着良好的延性,贯穿钢筋和粘结摩擦力对剪力连接件的承载力和滑移量有着重要的作用,5 m跨径的波形钢组合桥面板极限承载力为630 kN,桥面板在荷载作用下经历弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段、破坏阶段4个阶段,开孔板PBL剪力连接件可以有效地将两种结构组合在一起,波形钢板和剪力连接件屈服区域均集中在跨中,其中波谷区域最明显。     

影响钢管混凝土组合桥墩抗震性能的结构参数

为了研究钢管混凝土（CFST）组合桥墩的抗震性能,对5个桥墩试件进行低周反复加载试验,研究轴压比、配箍率、纵筋率和剪跨比对试件骨架曲线、承载能力、位移延性、刚度退化和耗能能力的影响. 建立有限元模型模拟钢管混凝土组合桥墩在水平反复荷载作用下的滞回性能,数值计算结果与试验实测值吻合较好. 采用该有限元模型扩充结构参数范围,进一步分析各参数对组合桥墩抗震性能的影响. 试验及数值模拟结果表明：组合桥墩试件的水平侧移刚度和承载力随轴压比的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差;提高配箍率或纵筋率均可改善组合桥墩的抗震性能;剪跨比是影响试件破坏模式的重要因素,随着剪跨比的增加,试件的水平承载力和侧移刚度降低,但变形和耗能能力明显提高.