钢-混凝土组合结构界面受力行为初探

钢-混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、防腐、耐火及防火性能好等诸多优点得到广泛应用。文章对钢-混凝土组合结构采用栓钉剪力连接件和开孔钢板PBL剪力连接件展开试验研究,对混凝土滑移量和应变进行监测分析。试验结果表明:采用栓钉剪力连接件的钢-混凝土组合结构极限承载力明显低于开孔钢板PBL剪力连接件下的钢-混凝土组合结构,前者破坏形态呈脆性破坏,后者延性效果优于前者,且界面受力行为体现在混凝土板裂缝形态上,充分发挥了界面粘结应力强度以及混凝土的抗压性能。     

简支钢板-混凝土组合板抗弯承载性能的有限元分析

主要分析钢板-混凝土组合板各参数对简支组合板抗弯承载性能的影响。利用有限元软件ANSYS软件对4组影响钢板-混凝土组合板性能的主要参数进行了分析,包括栓钉间距、钢板厚度、剪跨比、试件的长宽比等。模拟了构件加载的全过程,并将其计算结果与采用截面分析法的计算结果作对比。分析结果表明,提高剪力连接程度可以使钢和混凝土的材料性能得到充分发挥;钢板厚度的增加会对抗弯承载力有不同程度的提高作用;加载点越靠近支座,组合板的长宽比越小,组合板的抗弯承载力越大。截面分析法对于分析完全剪力连接的钢板-混凝土组合板效果良好。     

外包钢中空混凝土组合结构桥塔轴压性能研究

为研究外包钢中空混凝土柱组合桥塔在轴压荷载下的受力性能,进行模型试验和有限元分析,研究了破坏形态、荷载-变形关系和传力机理等。研究结果表明:该组合桥塔能够充分发挥混凝土和钢材的承载能力,其变形能力得到提高;钢壁板荷载逐渐传递至中空混凝土,且荷载传递主要发生在桥塔上部;钢-混凝土结合面上的开孔板连接件,不仅受剪发挥传递荷载作用,其抗拉拔作用还能阻止局部屈曲破坏前钢壁板与混凝土柱的剥离;顶部开孔板刚度折减后,连接件剪力竖向分布趋于均匀;承压板构造有利于荷载传递、扩散,使底座混凝土受力均匀。     

PBL剪力连接件群传力机理研究(Ⅰ)——理论模型

在混合桥塔、混合梁以及混合拱等新型组合结构中,需通过剪力连接件群在有限长度的钢-混凝土连接段内实现较大的荷载传递。该类结构对于设计理念、分析理论与计算方法提出新挑战,同时也对剪力连接件本身提出更高要求。根据PBL剪力连接件的受力特性,基于钢构件与混凝土构件的层间相对滑移和各层剪力连接件所承担荷载之间的关系,建立PBL剪力连接件群的荷载-滑移变形协调理论模型。以该理论模型为基础,提出PBL剪力连接件群的荷载-滑移变形协调计算方法。理论及试验研究表明,所建立的理论模型能够反映PBL剪力连接件群的力学行为本质;所提出的计算方法具有物理意义明确、求解简便、计算效率高、便于应用等特点。该理论和方法为PBL剪力连接件群传力机理及其极限承载力研究奠定了理论及方法基础。     

基于波折开孔钢板连接件组合梁界面特性有限元分析

波折开孔钢板是一种新型剪力连接件.为了研究设置有波折开孔板连接件的组合梁的界面特性,对具有双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁进行了有限元模拟,分析计算了混凝土板与钢梁上翼缘交界面处的相对滑移及其分布规律、应变差及其分布规律、波折开孔板连接件及贯穿钢筋的受力情况.对比试验结果表明,波折开孔钢板连接件的抗滑移性能、抗...     

剪力连接件在组合结构桥梁中的设计与新理念

剪力连接件是影响钢与混凝土组合结构受力性能、保证异种材料共同工作以提升综合性能的关键性构件。根据剪力连接件对钢与混凝土结合面相对滑移约束程度的不同将组合梁分类,结合典型实例,对适用于不同形式钢-混组合梁的传统与新型剪力连接件的构造与受力特点进行比较分析,探讨了剪力连接件在组合结构桥梁上的应用与钢混结合面设计的新理念。     

大跨度钢-混凝土组合桁架铁路桥端节点模型试验研究

钢-混凝土组合桁架梁上弦端节点受力复杂,有必要通过模型试验对其钢-混上弦节点的应力应变状态及工作性能进行研究,探索组合桁架上弦节点合理构造和承载力。介绍节点模型的设计、加载过程和测点布置等;重点通过对试验结果分析和有限元计算的比较,得出弦杆应变和节点板应力的分布规律,通过绘制弦杆荷载-水平位移曲线,对节点的非线性受力行为进行研究,得出节点整体的受力性能。研究表明:钢-混凝土组合桁架节点受力合理,节点承载力安全储备较高,满足铁路桥梁设计要求,PBL连接件抗剪能力良好;节点板是受力的关键部位,加设节点板加劲肋可以有效提高节点屈服后强度,但对极限荷载的提高作用不大。     

PBL剪力连接件群传力机理研究Ⅱ:极限承载力

以PBL剪力连接件群传力机理试验模型为研究对象,采用所建立的荷载-滑移变形协调理论模型及其求解方法对PBL剪力连接件群的传力机理及其极限承载力进行研究。通过与试验结果及三维非线性仿真分析结果的对比进一步验证求解方法的有效性。对PBL剪力连接件群传力机理及其极限承载力的系统研究表明:其荷载传递过程实质上是外荷载作用下钢构件、混凝土构件及各层PBL剪力连接件的刚度、变形及荷载的协调过程,三者耦合影响并共同决定剪力连接件群的传力机理及其极限承载力。鉴于PBL剪力连接件群传力机理及其极限承载力的复杂性,就钢构件、混凝土构件以及PBL剪力连接件等关键影响因素及其效应进行研究,在此基础上对于PBL剪力连接件群的设计理念和设计方法进行探讨,指出PBL剪力连接件群设计需注意的问题及需考虑的主要因素。     

九堡大桥引桥组合梁焊钉受力性能研究

九堡大桥引桥为多跨连续组合箱梁桥,截面为开口梯形钢梁与混凝土桥面板组合形式,钢梁与混凝土板间设置了大量的圆柱体焊钉连接件,连接件受力形式与传统钢板梁组合桥不同。文中结合该工程,采用ANSYS有限元程序建立其空间实体模型,采用弹簧单元详细模拟了焊钉,计算了焊钉连接件的受力,分析了焊钉连接件的受力特点。结果表明:焊钉连接件不仅承受沿纵桥向的剪力,还承受沿横桥向的剪力及沿竖向的拉拔力,连接件所受的剪力和拉拔力在全桥范围分布规律复杂。     

钢-混凝土组合结构中PBL剪力连接件极限承载力比较

近年来,钢-混凝土组合结构应用的越来越广泛,其中剪力连接件是其最关键的部位,而PBL剪力连接件是近年来应用较多的新型剪力连接件。文章分析了国内外不同学者给出的PBL剪力连接件的极限承载力的计算公式的差别,并对以后PBL剪力连接件的进一步研究工作提出了建议。