装配式胶合竹-混凝土组合梁试验研究

针对现有凹槽连接件与销连接件性能上的不足,提出一种螺杆外包活性粉末混凝土(RPC)的装配式复合连接件。推出试验结果表明:外包RPC层对复合连接件的抗剪性能有显著贡献,抗滑移刚度和抗剪承载力都随外包RPC厚度的增加而增大;影响连接件抗剪性能最重要的因素是连接件的外径,而不是螺杆直径;复合连接件同时具备高刚度和高延性,且适于装配施工。对采用复合连接件的两根装配式胶合竹-混凝土组合(BCC)梁开展了四点抗弯试验,结果表明:装配式BCC梁在受弯过程中表现为部分组合效应,靠近端部的复合连接件产生较为显著的剪切变形,使得组合梁在破坏前具有明显的征兆,复合连接件的竖向抗拔构造措施可靠;设置轻骨料混凝土叠合层,能在有效控制自重的前提下,显著提高BCC梁的抗弯刚度和承载力;采用欧洲标准5(EC 5)中的γ法对BCC梁的抗弯承载力进行了预测,结果显示该方法明显高估了试件的承载力,不能直接用于BCC梁抗弯承载力的预测。     

胶合竹-混凝土组合梁研究进展

对胶合竹-混凝土组合梁(BCC梁)的发展和研究现状进行阐述,并对国内外的研究成果进行分析和总结。对比分析了木-混凝土组合梁(TCC梁)和BCC梁剪力连接件的抗剪性能,并对足尺梁的破坏模式、组合效应进行分析和总结。最后,根据EN:1995-1-1:2004中已有的有效刚度公式进行理论推导。综述发现,国外TCC梁的试验研究已开展较多,国内BCC梁的研究正在兴起,但针对不同种类剪力连接件的BCC梁的破坏模式和受力机理仍缺乏系统的总结。此外,BCC梁的研究迫切需要一套能满足设计要求的计算理论和设计方法。     

胶合竹-混凝土复合式凹槽连接性能的试验研究

组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。     

新型钢-木组合梁抗弯性能数值分析

提出一种新型的钢-木组合梁,为研究其受弯性能,采用有限元程序ANSYS对3个不同规格组合梁构件,1个普通胶合木梁进行有限元数值分析。分析结果表明:薄壁型钢-胶合木组合梁与普通的胶合木梁相比,受弯极限承载力提高28%~85%,跨中极限变形提高76%~146%。冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁具有良好的抗弯性能。     

胶合竹-混凝土组合结构形式试验研究及应用

胶合竹材是一种新型的建筑材料,具有良好的力学性能、加工性能及环保特性,可以作为一种结构用材应用于建筑结构、桥梁等领域。现代竹结构就是应用现代竹结构理论且以胶合竹材为主要材料的一种新型结构,胶合竹-混凝土组合结构形式也应运而生。目前,对胶合竹-混凝土组合结构的研究还刚开始,因此研究胶合竹-混凝土组合梁基本力学性能,选取能够应用于该组合结构的连接方式便具有重要的理论意义与实用价值。     

胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体抗震性能试验研究

木-混凝土组合楼盖已经得到了广泛的应用,但在木结构节点设计中一般均忽略混凝土楼板对节点受力性能的影响。为研究混凝土楼板的组合作用和混凝土板内纵向钢筋配筋率对胶合木-混凝土组合节点抗震性能的影响,对3个胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体和1个胶合木梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,研究了试件变形特征与破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及组合梁界面相对滑移等的变化规律,探讨了试件承载力、刚度退化及耗能能力等抗震性能指标,并对比分析了纯木与带有混凝土楼板的试件的抗震性能。研究结果表明,胶合木梁与混凝土板的组合作用能显著提高试件的承载力和耗能能力等,且混凝土板对节点的约束作用可以有效抑制其刚度退化;在一定范围内,混凝土板配筋率越大,其对节点的约束作用越大,对刚度退化的抑制作用也越强,从而可有效提高试件的抗震性能。     

木 - 混凝土组合梁弹性抗弯承载力研究

为了研究相对滑移对木-混凝土组合梁弹性抗弯承载力的影响,结合对木-混凝土组合梁的梁截面受力特点的分析,建立了木-混凝土组合梁弹性抗弯承载力计算模型,提出了考虑滑移后组合梁简化弹性抗弯承载力公式,使组合梁承载力公式得到优化。同时为验证公式正确性,利用Ansys有限元分析软件进行有限元分析。通过有限元分析与理论公式进行比较,结果表明:理论推导公式与有限元分析吻合良好,可以适用于木-混凝土组合梁弹性抗弯承载力计算。     

滑移效应对木—混凝土组合梁抗弯刚度的影响分析

木-混凝土组合梁是在木结构和混凝土结构基础上发展的一种新型结构构件,其通过剪力连接件将木梁和混凝土翼板连接成整体共同受力,木梁受拉,混凝土翼板受压,剪力连接件传递交界面上的纵向剪力。文章在试验研究的基础上,结合数据分析,考虑交界面相对滑移对组合梁抗弯刚度及抗弯承载能力的影响,推导了组合梁在均布荷载、两点对称荷载及单点集中荷载工况下的抗弯刚度和挠度计算公式。同时提出了考虑滑移效应影响的组合梁弹性抗弯承载力的计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较,吻合良好。     

竹集成材简支梁抗弯性能试验研究

基于15根竹集成材简支梁的抗弯试验,研究其作为结构构件时的抗弯性能。结果表明:竹集成材简支梁共存在3种主要的破坏形态,即梁底部竹片指接处脆性拉断、梁底部竹束胶合面斜向撕裂及梁底部竹纤维束逐渐拉断;竹梁破坏时的挠度已达梁跨度的1/50,若类同木梁采用梁跨度的1/250作为挠度限值,则可考虑以挠度作为控制指标进行构件设计;竹梁在破坏前,其横截面应变沿梁高度方向基本符合平截面假定;在加载初期,竹梁跨中截面曲率随外荷载基本呈线性变化,当弯矩达到极限弯矩的60%左右时,竹梁的截面曲率开始进入非线性阶段;随着曲率的增大,截面刚度逐渐退化,直至构件破坏。     

重组竹板增强胶合木梁研究

通过对普通胶合木梁受弯特点的分析,阐述了对普通胶合木梁进行增强的必要性,根据国内外试验研究成果,总结了增强普通胶合木梁的试验方法,结合新材料重组竹的优越性能,提出了一种重组竹板增强胶合木梁,并对该新型胶合木梁进行了试验方案的设计。     

钢-混凝土组合梁抗弯承载力的统一计算公式

研究了组合梁接近塑性状态时的轴力和弯矩的力学关系,推导了部分栓钉剪力连接和部分纵向抗剪连接情况下组合梁抗弯承载力的简化计算公式,并与国内试验数据进行了验证分析。其结果表明,该公式形式简单,可作为简支钢—混凝土组合梁抗弯承载力的统一计算公式。     

预制装配式栓钉连接件钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为适应装配式钢-混凝土组合梁的发展需求,研究了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填充高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁.通过梁式试验获得了该装配式组合梁的极限承载力、荷载-挠度关系、界面荷载-滑移关系以及截面的应变分布规律,并与普通现浇钢-混凝土组合梁的抗弯力学性能进行对比分析.试验结果表明:所有试验组合梁均发生弯曲破坏,装配式组合梁的抗弯承载能力稍好于现浇组合梁的抗弯承载能力.采用我国现行《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)的组合梁塑性设计方法可偏于安全地预测该装配式组合梁的抗弯承载力,该组合梁预制装配方法可供工程实践参考.     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

带拉杆PBL加劲型钢箱-混凝土组合梁抗弯性能研究

提出了带拉杆PBL加劲型钢箱-混凝土组合梁并分析了其优点,通过试验方法研究了该梁的抗弯性能,并用有限元软件模拟计算,将计算值与试验值进行对比分析。结果表明,拉杆和PBL加劲肋的设置能有效提高钢箱对混凝土的约束程度、防止钢箱发生局部屈曲、减小钢箱与混凝土脱空面积、有效阻止钢箱与混凝土接触面的滑移,明显改善了钢箱-混凝土组合梁的抗弯能力和变形能力。另外,用有限元软件拓展参数,分析了PBL加劲肋宽度与厚度、拉杆沿纵向间距与直径等4个关键参数对该梁抗弯能力的影响。结果发现,影响最显著的参数是PBL加劲肋宽度,其次为拉杆间距,PBL加劲肋厚度与拉杆直径影响不明显,可按构造确定。     

预应力钢绞线增强胶合木抗弯性能研究

研究不同预应力钢绞线增强胶合木的抗弯性能,通过对钢绞线施加预应力增强胶合木可以显著提高胶合木的抗弯性能.预应力钢绞线增强胶合木的抗弯强度与抗弯弹性模量随预应力增加而增大,当施加66％预应力时抗弯强度达到70.75 MPa,抗弯弹性模量达到16.03 GPa,较未增强胶合木分别增加了69.4％和34.1％.     

胶合竹木梁抗弯性能试验研究

以重组竹、胶合竹和云杉为层板材料,设计制作10组共计30根由六层层板胶合成的胶合竹木梁试件,并对其进行受弯性能试验,试验参数包括工程竹种类、层数、布置位置等;分析了各组试件的破坏模式、等效弹性模量、屈服荷载、承载力、变形能力及应变分布,通过不同胶合竹木梁组合方式的对比,提出最优组合方案;并根据组合梁的应变分布和简化本构关系,采用分层叠加法计算了各种层板组合方式胶合竹木梁的受弯承载力,同时对层板间胶层抗剪强度需求进行了分析。结果表明,在云杉胶合木梁的受拉一侧胶合工程竹板后,胶合竹木梁破坏时的变形能力较相同尺寸的纯云杉胶合木梁有明显提升,提升幅度为64.8%~123.9%;而在云杉胶合木梁的拉压区都胶合工程竹板后,承载能力和变形能力较相同尺寸的纯云杉胶合木梁都有显著提升,承载力提升幅度为63.9%~97.0%,破坏时的变形能力提升幅度为124.8%~167.5%;上部一层和下部两层木板替换成工程竹板后,承载力较纯云杉胶合木梁提高了82.3%,基本接近纯工程竹梁的力学性能,是较优的层板组合方案。     

矩形钢管·竹胶合板组合梁抗弯性能分析

随着建筑新型材料的发展与环保建筑理念的提出,竹材因其具备良好的力学性能,可作为理想的建筑材料。本文设计钢竹组合梁,充分利用竹材与轻钢的优点,分析组合梁的挠度、承载力,研究组合梁的工作性能,并得出相应的理论计算公式。经过有限元分析软件ANSYS,验证钢竹组合梁理论计算的可行性,同时可作为模拟钢竹组合梁工作性能的分析依据。     

钢筋增强混凝土-ECC组合梁抗弯性能理论与试验研究

为探讨ECC在结构新建、加固等领域的应用,开展钢筋增强混凝土-ECC组合梁的抗弯性能全过程理论研究,分析组合梁在弹性阶段、带裂缝工作阶段、破坏阶段的破坏现象,结合平截面假定和本构关系分析各阶段截面的应力-应变关系,依据力和力矩平衡原则建立抗弯承载力计算公式,通过组合梁和RC梁的抗弯试验验证理论的正确性,进一步理论分析不同ECC厚度对组合梁的抗弯承载力和延性性能的影响。研究表明:与RC梁相比,用ECC替代部分受拉区混凝土承载力可提高60%以上,位移延性可提高46%以上;ECC厚度在19%～38%梁高范围内可获得较为优越的抗弯承载力和延性;为发挥ECC材料的高延性应将其与高强混凝土和高强钢筋结合使用,并着眼于提高构件的阻裂、限裂、增韧等性能。     

钢-UHPC组合梁抗弯性能理论研究

为解决钢-NC组合梁桥自重大、易开裂的难题,提出了钢-UHPC组合梁桥结构。基于组合梁正弯矩抗弯性能试验,对梁体力学性能进行了理论分析,提出了组合梁抗弯承载力修正的塑性计算方法,计算结果表明：考虑钢梁屈服后强化和UHPC材料裂后抗拉性能的修正的塑性计算方法可以准确计算桥梁工程常见截面的钢-UHPC组合梁的抗弯承载力;进行组合梁竖向挠度计算时,应考虑界面滑移效应的影响;对于钢-UHPC组合梁竖向挠度的计算,栓钉抗剪刚度取1/2Q时计算值更接近试验值。该计算方法可为组合梁理论计算提供一定参考。