预制装配式型钢部分外包混凝土梁受剪性能试验研究

提出了一种部分预制部分外包装配式组合梁，为研究其受剪性能，设计了5根预制装配式型钢部分外包混凝土（PPEC）梁和1根整浇部分外包混凝土（PEC）梁。观察了PPEC梁在竖向荷载作用下的剪切破坏特点并绘制了荷载-跨中挠度曲线，分析了混凝土强度等级、剪跨比和浇筑方式对受剪承载力的影响。试验结果表明：PPEC梁截面形式与构造基本可行，破坏形式均为剪压破坏。混凝土强度越高，PPEC梁受剪承载力越高；随剪跨比增大，PPEC梁受剪承载力降低；PPEC梁受剪承载力略小于整浇PEC梁。     

装配预制梁承载力试验研究

为研究企口现浇装配预制梁正截面抗弯及斜截面抗剪性能,制作4根装配预制梁与2根整浇对比梁进行抗弯、抗剪承载力试验。分析装配梁企口形式、位置的不同对其承载力、裂缝开展情况、破坏过程、挠度曲线、钢筋及混凝土应变规律的影响。试验表明:裂缝在装配梁企口处发展较快,企口截面刚度有所降低,装配梁的破坏过程和变形能力与整浇梁相似,开裂荷载和极限荷载与整浇梁基本相同。     

预应力型钢超高强混凝土组合梁受弯性能试验研究及承载能力分析

通过对12根预应力型钢超高强混凝土组合梁进行静力荷载作用下受弯性能试验,分析预应力型钢超高强混凝土组合梁荷载-挠度曲线和跨中控制截面应变分布的变化规律。试验结果表明:该组合梁荷载-位移曲线具有明显的开裂拐点、屈服拐点、峰值拐点和峰值后持载特征;从加载至峰值荷载的90%,试验梁跨中控制截面均满足平截面假定;试验梁达到极限状态后,内置工字钢截面应力发生变化,使该组合梁在超高强混凝土脆性破坏后仍具有较高剩余承载力。基于试验结果,采用简单叠加法和变形协同分析法,分别提出了预应力型钢超高强混凝土组合梁正截面受弯承载力计算式,结果表明:两种计算式均有一定的适用性,基于简单叠加法的正截面受弯承载力计算式计算结果较为保守,基于协同分析法的正截面受弯承载力计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

T形截面部分包覆钢-混凝土组合梁抗弯刚度及承载力试验研究

研究T形截面部分包覆钢-混凝土组合梁(简称PEC梁)的抗弯刚度及承载力,对两根T形截面PEC梁进行静力加载试验。试验结果表明:竖向荷载作用下T形截面PEC梁具有良好的延性和变形能力,达到极限荷载时,型钢受拉翼缘和腹部纵向受拉钢筋均进入屈服状态,型钢受压翼缘未发生局部屈曲。腹部混凝土与钢梁间的滑移量较小,可忽略不计。在试验的基础上,推荐准确实用的T形截面PEC梁抗弯刚度及承载力计算公式。     

部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受弯性能试验研究

为研究部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受弯性能，以组合梁截面高度、主钢件翼缘厚度和腹板空腹率为变化参数，共设计4根试件并进行四点弯曲试验。通过对破坏现象、荷载-跨中挠度曲线、混凝土与主钢件应变、承载力与变形等的分析，研究了组合梁的截面高度、主钢件的翼缘厚度和腹板空腹率对部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹梁受弯性能的影响规律。研究表明：所有试件均发生受弯破坏，且延性较好；荷载-跨中挠度曲线呈现弹性工作段和弹塑性工作段，跨中截面主钢件与混凝土应变基本满足平截面假定；组合梁截面高度由400 mm增加到500 mm,试件受弯承载力提高29.3%;主钢件翼缘厚度由10 mm减小到8 mm,试件受弯承载力减小25.9%;腹板空腹率对受弯承载力影响不大。基于试验现象和基本假定，推导了部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹梁的受弯承载力计算式，其计算结果与试验结果吻合较好。     

装配预制梁抗弯承载力试验研究

为研究装配预制梁抗弯承载能力和变形性能,制作3根装配预制梁及1根对比梁进行混凝土梁的抗弯承载力试验研究,分析不同现浇企口连接的装配预制梁力学性能。研究表明,装配预制梁的破坏形态及变形能力满足设计要求,开裂荷载和极限荷载与整浇对比梁基本相同,同时根据试验数据找出了装配预制梁的预制段长度的适宜范围。     

工业建筑用高强度纤维混凝土组合梁的受弯性能试验研究

在研究过程中采取高强度纤维混凝土组合梁的试验模式,针对性研究其破坏特征和受力性能,并分析计算高强度纤维混凝土组合梁的正截面受弯承载力的有效方法,确定其可行性。最终得出以下结论:高强度纤维混凝土组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度比普通混凝土梁的曲线整体要高;在210 kN荷载下,普通混凝土的纵筋进入屈服阶段;在280 kN荷载下,高强度纤维混凝土组合梁纵筋的应变仍然呈线性增长状态,未进入屈服阶段。普通混凝土梁中箍筋的应力比高强度纤维混凝土组合梁的要大;组合梁的极限抗弯承载力可通过简化塑性理论进行计算。在混凝土强度相同时,提高钢材强度等级,组合梁受弯承载力提高明显,如果钢材的强度等级是一致的,那么随着混凝土强度等级的提升,组合梁将能承受更大的极限受弯承载力。     

部分包覆钢-混凝土组合梁的滞回性能试验研究

进行了2个截面高度不同的部分包覆钢-混凝土组合梁(简称PEC梁)的往复弯剪加载试验，并结合前人试验数据，对PEC梁的滞回性能进行研究。研究结果表明：在低周弯剪往复荷载作用下，PEC梁的破坏模式为端部截面钢翼缘弹塑性屈曲后拉断、钢腹板拉断并伴随着混凝土压溃；PEC梁的抗弯承载力试验值比标准T/CECS 719—2020推荐的全截面塑性方法计算得到的理论值大了10%～30%,PEC梁的实测抗剪承载力明显高于当前理论计算值；混凝土和连杆对主钢件翼缘和腹板的屈曲抑制效果好，在钢翼缘宽厚比和连杆间距明显超过T/CECS 719—2020限定范围的情况下，主钢件依然达到全截面塑性，钢材强度得到充分利用；试验的2个试件的滞回曲线饱满，延性系数为4～6.8,且截面高度大的试件的延性系数更大，2个试件在屈服后各次循环的平均耗能系数均为2.2左右，表明PEC梁抗震性能较好。     

部分预制装配型钢混凝土梁受弯性能试验研究

为充分发挥型钢混凝土在受力性能及预制装配结构在施工等方面的优势,提出两种部分预制型钢混凝土梁。通过7个T形截面梁试件的弯曲静力试验,对部分预制装配型钢混凝土梁（PPSRC）、部分预制装配型钢混凝土空心梁（HPSRC）及全现浇型钢混凝土梁（SRC）的受弯破坏形态和承载能力进行对比分析,研究了预制装配、梁截面空心和现浇混凝土强度对PPSRC梁和HPSRC梁受弯性能的影响。研究结果表明：HPSRC梁和PPSRC梁具有相似的受弯承载力与破坏形态,预制装配与截面空心对两种梁的受力性能影响较小;随着现浇混凝土强度的提高,HPSRC梁和PPSRC梁的受弯承载力均有所提高;对两种部分预制装配型钢混凝土梁进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。     

小剪跨比混凝土叠合框架梁梁端抗震性能试验研究

设计了8个剪跨比为1.42、配置HRB500高强纵筋的混凝土叠合框架梁梁端试件,对其进行了低周反复加载试验,研究了叠合梁的裂缝发展特征、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等抗震性能以及极限承载能力,分析了配箍形式和结合面类型对叠合梁抗震性能的影响。试验结果表明:叠合试件的水平叠合面和结合面出现开裂和滑移,其滞回曲线出现捏拢,耗能和承载力均小于整浇试件,但其位移延性系数大于整浇试件;受弯破坏试件的位移延性系数为4.2~8.3,剪压破坏试件的位移延性系数为2.4~6.4;达到极限承载能力前,所有试件的高强纵筋均受拉屈服,剪压破坏试件的箍筋也受拉屈服;按规范GB 50010-2010计算的叠合试件承载力与试验值之比的平均值为0.82,受弯破坏的叠合试件与整浇试件的承载力之比的平均值为0.85;配箍形式对叠合试件的极限承载能力影响不大,配置复合式组合封闭箍筋的键槽结合面叠合试件未出现叠合面开裂,其抗震性能相对较高。     

Bending behavior of concrete-encased composite I-girder with corrugated steel web

A partially encased composite I-girder with flat or corrugated web has been proposed to improve the structural performance of continuous composite girder under hogging moment. The flexural behavior of such structure under two points symmetric loading has been experimentally and analytically investigated. Static flexural loading tests showed that the partially encased girder improved bending strength in comparison to steel I-girder, as local bucking of steel flange was restricted by encased concrete. Especially for the corrugated web girder, the ultimate bending strength was improved about 20%, and the ductility also increased about 3 times. In addition, the limitation of width-to-thickness ratios for steel and concrete-encased composite I-girders with corrugated web were suggested to prevent premature failure due to local buckling of compressive flange. Moreover, the analytical methods of flexural strength under service and ultimate state for partially encased composite girder were proposed and verified with experimental results. It was found that the analytical bending strengths agreed well with the experimental ones at both service and ultimate state, which means the proposed analytical equations can be applied in predicting flexural strength accurately for such encased composite girder with flat or corrugated web.     

部分外包混凝土组合梁抗弯承载力的理论研究

对部分外包混凝土组合梁(也称PEC梁)抗弯承载力的几种计算方法进行比较分析,并推荐实用的计算方法。同时,利用MATLAB建立PEC纤维层梁模型,对其静力加载过程进行非线性全过程分析,绘制弯矩-曲率曲线。利用该程序,更改截面几何参数和材料参数,进行模拟分析,获得了六个参数对于PEC梁抗弯承载力、截面延性的影响情况。     

部分外包混凝土简支组合梁受弯性能试验研究

为了研究部分外包混凝土组合梁在正弯矩作用下的受力性能,考察钢梁腹部钢筋混凝土对组合梁承载力及刚度的影响,对4根简支梁试件进行了试验研究,其中包括1根普通钢-混凝土组合梁试件和3根钢梁腹板与腹部混凝土界面采用不同连接方式的部分外包组合梁试件。试验结果表明：钢梁腹板与腹部混凝土界面采用不同连接方式对部分外包组合梁的受弯承载力和刚度没有显著的影响;与普通钢－混凝土组合梁相比,由于钢梁腹部钢筋混凝土的贡献,部分外包组合梁的受弯承载力和抵抗变形的能力均有较大的提高;承载力极限状态时部分外包组合梁中钢梁与腹部混凝土之间的相对滑移值较小,其滑移效应对组合梁截面受弯承载力的影响可以忽略不计。在试验研究的基础上,推导了部分外包组合梁塑性受弯承载力的计算公式,计算结果表明,简化塑性理论可以较准确地预测该类组合梁的受弯承载力。     

薄板混凝土组合截面部分外包组合柱(弱轴)滞回性能足尺试验研究

为了研究薄板混凝土组合截面部分外包组合柱（弱轴）的滞回性能,对3个薄板混凝土组合截面部分外包组合柱（弱轴）足尺试件在恒定轴压下进行了水平低周反复荷载试验,观察了加载过程中薄壁板件翼缘局部屈曲和混凝土裂缝开展与压溃现象,得到了试件的荷载 位移滞回曲线。根据试验结果分析了试件的承载力、抗侧刚度、延性与耗能、破坏模式等力学性能。结果表明：试件具有较好的变形能力和耗能能力;试件的破坏模式为柱脚部位混凝土压溃和拉结筋屈服甚至拉断,随之薄壁板件翼缘发生局部屈曲。研究进一步丰富了薄板混凝土组合截面部分外包组合柱研究成果,为该类柱设计规范的制订和工程应用提供了理论依据和技术储备。     

大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁抗剪性能试验

进行了4根大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁在集中荷载作用下的抗剪性能试验,对其主要受力过程、开裂荷载、破坏特征及抗剪承载力进行了对比分析。结果表明:试验密肋薄腹梁的主要受力过程及破坏特征与普通有腹筋梁相似;有预制底板的试件开裂荷载和极限荷载比无预制底板的试件大,预制底板的存在还提高了试件的抗弯刚度和整体工作性能;通过分析4根试件抗剪承载力试验结果及破坏特征可知,受剪箍筋能否得到充分利用,在很大程度上取决于主斜裂缝的位置及倾角等因素;通过承载力的试验值与各主要规范计算值进行对比可知,由于各规范考虑因素及侧重程度不同,抗剪承载力计算值相差较大,中国规范和德国规范计算值与试验值比值最小,美国规范和英国规范比值最大。     

Composite beam composed of steel and precast concrete (Modularized Hybrid System,MHS). Part I: experimental investigation

An experimental investigation of composite beams composed of wide flange steel and precast concrete is presented. The bottom flange of the steel section is encased in precast concrete. Utilizing the merits of both steel and concrete material, the size of the steel beams can be reduced without sacrificing performance. The bottom flange of the steel beam is reinforced with concrete at a manufacturing plant, eliminating the use of temporary pour forms. The composite beams were tested to investigate how the size of the wide flange steel and how the top and bottom reinforcements influence the behaviour of the beams. Flexural load carrying capacity, load displacement relationships and failure modes were examined. The test specimens were T‐shaped composite beams with slabs, each measuring 10‐m long. The flexural moment strength of all of the composite beams—at both the yield limit state and the maximum load limit state—was measured and compared with the analytical flexural capacity. The stiffness degradation, ductility and dissipating energy capabilities of the composite beams were investigated based on the hysteresis curves. The composite beams tested in this study successfully reduced both the floor height of the building and the size of the steel beams needed to meet code requirements. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

薄壁钢板组合PEC柱(强轴)滞回性能试验研究

目前我国规范关于PEC组合柱构件及由此组成的结构体系方面的有关内容还基本空白,通过了解国际上在PEC组合柱研究领域的现状,对3个变化混凝土强度等级和拉结筋间距的薄壁钢板组合截面PEC柱足尺试件在恒定轴压下进行水平循环荷载的滞回性能试验。观测记录各个试件加载阶段的薄壁钢板组合截面翼缘的局部屈曲和混凝土裂缝开裂与压溃现象,得到构件的荷载-位移滞回曲线。根据试验结果分析构件的承载力、抗侧刚度、构件的抗震延性和破坏模式等力学性能。结果表明:试验试件具有较好的变形能力和耗散地震能的双重功效;构件的破坏模式为薄壁钢板组合截面翼缘发生局部屈曲,随之柱脚部位混凝土压溃和拉结筋屈服甚至拉断。研究进一步丰富了PEC柱研究成果,为PEC组合柱组成的结构体系规范制订和工程应用提供了合理的理论依据。     

钢-混凝土组合梁的受扭试验与分析

为了研究钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了4根不同配箍率的组合梁纯扭试验,借助结构分析软件,采用三维8结点实体单元的有限元模型,对组合梁纯扭试件在弹性阶段的变形、截面应力分布情况进行了分析。试验和分析结果表明:受扭承载力主要由混凝土翼板提供,翼板的截面尺寸是影响极限承载力的主要因素,其中翼板厚度对组合梁受扭承载力的影响更为显著;而配箍率对组合梁受扭承载力的影响并不大。其它条件相同时,当配箍率为0.54%左右时,组合梁受扭承载力将达到最大。提出了组合梁弹性抗扭刚度计算公式和开裂扭矩计算公式;本文采用变角空间桁架模型,并结合已有的试验成果,提出了可供设计参考的极限承载力计算公式。公式计算结果与试验值吻合良好。     

Study of partially encased composite beams with innovative position of stud bolts

In this article, static behavior of three partially encased composite beams under flexural condition is investigated in the context of studying some alternative positions for the headed studs. Shear resistance between the I-shaped beam and the concrete was provided by headed studs in two positions: vertically welded on the bottom flange and horizontally welded on the faces of the web. Experimental results show that the headed studs provide the composite action and increase the bending strength. The most remarkable position seems to be the headed studs vertically welded on the bottom flange. An analytical method to estimate the bending capacity of the encased beams is also proposed, giving a good prediction of the experimental results