钢与混凝土组合梁栓钉连接件的设计承载力

对我国现行规范中栓钉连接件的计算模型进行了统计分析,根据现有的试验资料确定了各种变量的统计参数,应有非中心ｔ分布函数考虑了用于统计分析的试件数对栓钉连接件抗力分项系数的影响,在可靠度分析的基础上,提出了组合梁栓钉连接件受剪承载力的设计公式。     

栓钉高度对栓钉连接件抗剪性能的影响

为了研究栓钉高度对栓钉连接件抗剪性能的影响,通过24个栓钉抗剪性能模型推出试件,获得栓钉在不同直径和高度下的荷载-滑移曲线和破坏模态,比较分析栓钉高度对栓钉连接件抗剪性能的影响,建立考虑栓钉高度的抗剪承载力计算式. 研究结果表明：当栓钉连接件长径比为4.5~13.2时,栓钉的抗剪承载力随长径比的增加而增大;当栓钉长径比小于10时,抗剪刚度随长径比的增加而增大,当长径比大于10时,抗剪刚度变化较小. 提出栓钉连接件长径比为4.5~13.2时栓钉连接件发生剪断破坏时的抗剪承载力计算式,该公式考虑的因素更全面,与试验结果较吻合;中国现行规范关于栓钉抗剪刚度的设计值偏保守,在进行设计时可以选取规范Eurocode4或Oehlers提出的计算方法进行参考,以达到减少栓钉使用数量,降低设计和施工难度的目的.     

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。     

钢-轻骨料混凝土组合梁栓钉连接件承载力分析

在分析国内外钢-混凝土组合梁各种剪切连接件工作机理及栓钉连接件受力性能的基础上,着重阐述了组合梁中栓钉连接件的承载力计算方法,并用最小二乘法拟合出适用于钢-轻骨料混凝土组合梁栓钉承载力计算公式．     

疲劳荷载作用下栓钉连接件的抗剪承载力退化规律

为了解钢-混凝土组合结构中栓钉连接件在疲劳荷载后的力学特性,针对栓钉推出试件进行静载破坏试验、完全疲劳试验以及非完全疲劳破坏试验.在此基础上归纳了已有栓钉连接件的非完全疲劳破坏的相关试验数据,将疲劳循环次数和剩余抗剪承载力这两个参数作归一化处理,使得所有试验数据具备可比性;同时基于剩余强度理论,推导出适用于栓钉连接件的剩余承载力计算模型,并通过试验数据拟合确定其参数;最后通过若干文献的试验数据进行验证分析.结果表明:在疲劳荷载作用下,栓钉连接件的剩余承载能力呈现先慢后快的非线性退化趋势.所提出的栓钉连接件承载力幂指数退化模型可以较好地描述栓钉连接件的剩余承载力随疲劳循环次数的变化规律.     

疲劳荷载作用下栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型

为了实现全寿命周期内钢-混凝土组合梁中栓钉连接件滑移量的精确计算,开展栓钉连接件在任意疲劳循环次数下的荷载-滑移计算模型研究。设计并制作了11个栓钉推出试件进行了静力滑移量试验、疲劳滑移量试验及剩余滑移量试验。通过试验结果分析了栓钉连接件在疲劳及静力作用下全过程的滑移量增长和分布特征。在单调荷载作用下,基于统计数据建立了考虑极限滑移量的指数型栓钉荷载-滑移模型。在此基础上,考虑疲劳损伤对栓钉直径及滑移量折减,同时计入栓钉连接件滑移量的累积增长和其自身承载力退化,建立了在任意次数疲劳荷载作用下,栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型,并通过试验值进行验证。结果表明：栓钉连接件的滑移量可分为疲劳加载过程中的累积滑移量和疲劳加载后的剩余滑移量。在疲劳加载过程中,栓钉累积滑移量呈“快速-缓慢-急速”的三阶段增长。在疲劳加载后栓钉剩余滑移量和总滑移量均随着疲劳循环次数增加而减少,说明栓钉疲劳损伤的增加导致其整体变形性能逐渐变差。所提出的栓钉全过程荷载-滑移计算模型的计算值与试验值吻合良好。     

拔出破坏的钢混组合结构栓钉连接件承载力的分析方法

当栓钉长径比较小时,栓钉连接件容易发生拔出破坏,目前这种非材料破坏的失效形式的承载力主要通过试验确定。为了扩大有限元方法的应用,提出在有限元分析中以栓钉端头处的混凝土压应变为控制变量判断栓钉是否发生拔出破坏的分析方法,并确定其承载力。首先,采用ABAQUS软件建立标准推出试验的有限元模型,并将有限元计算值与文献实测值和规范计算值进行对比,其结果表明误差均在10%以内,验证了有限元模型的正确性。然后,结合提出的考虑栓钉拔出破坏的分析方法分析了栓钉的长度和直径对承载力的影响。最后,给出了栓钉拔出破坏的承载力计算公式。结果表明:栓钉与混凝土之间的绑定约束是面面接触方式的刚度的上限;混凝土强度越低越容易发生拔出破坏,规范中规定的栓钉长径比大于4以防止拔出破坏是偏于不安全的;由栓钉直径的增大而引起的连接件承载力的提高程度不受混凝土强度的影响,当栓钉直径在10～22 mm范围内以3 mm的增量增大时,承载力提高约42%、31%和35%;当栓钉直径大于16 mm时,《钢结构设计规范》计算的承载力值偏大,建议按Eurocode4规范进行设计;提出的栓钉拔出破坏的判断方法和承载力计算公式经规范计算值验证是合理可行的。     

锈蚀栓钉连接件力学性能试验研究

为了解钢-混组合梁的栓钉连接件发生锈蚀后的静力工作性能,进行了4组栓钉试件的推出试验.首先通过人工电化学快速锈蚀方法使试件中的栓钉达到预定锈蚀状况,然后进行静载破坏试验,通过试验结果分析不同锈蚀状况对栓钉连接件力学性能的影响.结果表明:栓钉钉杆尤其是靠近结合面处发生锈蚀时,其极限承载力降低最大达到18％,相同荷载作用下滑移量增加,与极限荷载相对应的滑移量最大减小了12％;栓钉大头端部发生锈蚀时,对推出试件的承载力影响不大,但对栓钉连接件变形性能影响较大.     

压型钢板肋中栓钉连接件的静力强度计算

本文从分析带压型钢板的栓钉剪力连接件的推出试验破坏形态入手,提出一简化的计算模型,由平衡条件导出了计算栓钉连接件的静力强度计算公式.该公式与国际上较为流行的公式相比,具有概念明确、形式简单等优点,而且试验值与计算值吻合很好.     

钢与轻骨料混凝土之间栓钉承载力的研究

基于14个栓钉连接件在单调荷载下的推出试验,对轻骨料混凝土中栓钉的破坏形态、抗剪承载力、荷载-滑移关系、变形能力等进行了研究,重点分析了混凝土强度、栓钉直径等参数对栓钉抗剪性能的影响.结果表明:栓钉在轻骨料混凝土中的抗剪承载力与在普通混凝土中相近;栓钉具有较好的抗剪延性与变形能力.最后,在试验的基础上,初步提出了轻骨料混凝土中栓钉抗剪承载力的经验公式.     

两层轻钢龙骨体系动力特性及地震位移反应分析

由于和传统钢结构形式有差别,轻钢龙骨体系在计算地震剪力时,自振周期按《荷载规范》附录中的经验公式取值不尽合理,有必要对这种结构形式的动力特性及地震位移反应进行研究。以一两层格构轻钢龙骨教学楼为例,采用有限元软件ABAQUS对结构进行了整体建模,得到其前20阶自振频率及前3阶振型,分别采用底部剪力法和时程分析法分析了结构的地震位移反应,并进行了比较,为结构设计和计算提供方便。     

泰州长江公路大桥横梁施工支撑牛腿设计

悬索桥、斜拉桥塔柱横梁施工中近塔支的支撑大多采用附着在塔柱上的钢牛腿代替钢管立柱,钢牛腿设计的合理性直接关系到工程质量与安全,并对施工操作产生很大的影响.参照《混凝土设计规范》、《钢结构设计规范》对悬索桥下横梁施工支撑588H型钢牛腿进行了设计与计算,工程应用结果表明,该牛腿结构经济合理、施工方便、安全可靠,可以为类似工程提供参考.     

中国动漫博物馆钢结构抗震设计与分析

在结构设计中,抗震设计是必不可少的环节。以中国动漫博物馆为例,一层采用钢网格筒钢框架支撑(钢板剪力墙)结构,二层及以上采用钢框架支撑(钢板剪力墙)+跨层桁架结构,运用现行结构抗震理论和有限元模型,进行了动力时程和静力弹塑性分析。分析表明：该结构整体抗侧刚度较好,具有较好的抗震性能。     

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构试验研究

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构的特点是钢管混凝土柱-板节点处只承担竖向荷载,不出现或者出现较小的不平衡弯矩,同时提高节点抗侧移能力,避免地震时楼板发生冲切破坏,水平荷载则全部由抗震墙和梁柱框架承担.通过1个1/2比例钢筋混凝土梁柱-钢管混凝土柱无梁楼盖异型板(跨数少于3跨)结构模型试验,研究其在受竖向均布荷载和水平荷载作用下结构的受力性能.试验结果表明,楼盖系统的竖向承载力超出设计荷载的2倍以上,具有较高的安全储备;在重力荷载产生的剪力与板抗冲切承载力的比值(gravity shear ratio,GSR)超过0.8时,弹塑性层间位移角限值不小于2.25%,满足中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中大震下结构侧移的要求,优于普通的无梁楼盖系统.     

中国、英国钢-混凝土组合梁设计规范比较

根据中国《钢结构设计规范》和英国规范（BS5950）,对简支组合梁的设计过程进行了对比,包括施工阶段与使用阶段承载力的验算、抗剪连接件的设计和挠度验算等。通过相关工程实例计算,对设计结果进行了比较,结果表明：英国规范对于钢-混凝土组合梁设计的规定更加详细,由设计所得的结果较中国规范更加保守。     

钢结构稳定设计探讨

讨论了影响钢结构稳定承载力的主要因素,依据我国现行《钢结构设计规范》,阐述了在设计中钢结构失稳各种因素的影响,提出了稳定设计的特点及目前存在的问题。     

砼结构基于碳化腐蚀的优化维修策略

《工业建筑防腐蚀设计规范》规定了砼结构中受力钢筋的最小保护层厚度,认为对接触弱腐蚀性介质的钢筋砼结构,随着钢筋保护层的减小,结构耐久性能也随之降低.依此设计要求,提出一种基于砼碳化腐蚀的耐久性准则,定义了相应的耐久度系数概念,并据此建立了以“修旧如新”为维修准则的砼结构优化维修策略.     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

波形钢腹板PC组合连续箱梁人行桥设计介绍

通过对波形钢腹板PC组合连续箱梁人行桥的设计介绍，讨论了我国第一座在建的波形钢腹板PC组合连续箱梁人行桥的波形钢腹板、剪力连接件等的设计，结构分析及施工中应注意的问题，为该结构在我国桥梁工程中的应用提供一些设计经验。     

冷轧带肋钢筋焊接网剪力墙延性试验结果分析

通过5片以冷轧带肋钢筋焊接网作为分布筋、按《建筑抗震设计规范》CB50011—2001设置约束边缘构件的的矩形、工形和T形截面剪力墙在反复荷载作用下的试验,研究了在中、高轴压比下的冷轧带肋钢筋焊接网剪力墙的延性、变形能力及截面的应变分布;由极限破坏时截面应变分布的试验结果,计算剪力墙沿高度的位移分布,所得结果与试验结果的比较验证了计算方法的合理性．结果表明,冷轧带肋钢筋焊接网剪力墙具有较大的延性和变形能力,为冷轧带肋钢筋焊接网作为剪力墙分布筋的推广应用提供了试验依据．