钢-混凝土双面组合作用连续梁有限元分析与试验设计

钢-混凝土双面组合作用连续梁是一种新型组合梁,采用ABAQUS有限元软件以变参数的方式对其进行了有限元模拟,共开展了10个有限元模型的研究分析,并据此进行试验设计。模型的变化参数包括下部混凝土板的宽度、厚度和长度。分析结果表明:下部混凝土板厚度、长度和宽度均对组合梁刚度影响较大;对组合梁极限承载力影响较大的参数只有下部混凝土板厚度;与钢-混凝土单面组合作用连续梁相比,钢-混凝土双面组合作用连续梁在刚度和承载力方面有明显优势,具有较大的工程应用价值。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁极限承载力有限元分析

通过有限元软件ANSYS建立了非线性有限元模型,对负弯矩作用下腹板开洞钢-混凝土组合梁的极限承载力进行了分析计算。将有限元结果与试验结果进行了对比,吻合良好,验证了有限元模型的准确性和可靠性。分析表明:负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,通过增加混凝土板厚度可以显著提高其承载力,而增加混凝土板配筋率能有效提高其变形能力;混凝土翼板对负弯矩区腹板开洞组合梁的抗剪承载力有很大的贡献。     

钢-混组合梁桥负弯矩区裂缝控制研究综述

钢-混组合连续梁桥负弯矩区存在混凝土板受拉、钢梁受压的不利区域。尤其是混凝土板的开裂会造成钢筋锈蚀、刚度降低的严重问题。为保障组合结构桥梁的安全与耐久性,在钢-混组合连续桥梁的设计与施工中,需对组合梁负弯矩区混凝土板的裂缝进行控制。文中从组合梁桥负弯矩区混凝土板的开裂机理,裂缝宽度影响因素以及裂缝控制措施三方面进行综述。希望能对组合梁桥负弯矩区混凝土的裂缝控制有所帮助。     

密实截面组合梁的竖向抗剪强度Ⅱ:受负弯矩作用的组合梁

在负弯矩区段,虽存在严重的混凝土开裂,但组合梁的竖向抗剪承载力仍远大于钢梁腹板抗剪名义值.采用通用有限元程序ABAQUS 6.5,对密实截面组合梁负弯矩区的弯剪强度问题进行研究.分析结果表明,提出的有限元分析方法可以准确预测组合梁的弯剪强度,同时对组合梁的变形刚度也可以较准确地模拟.在此基础上,利用有限元方法,对剪力连接程度、混凝土强度、力比、混凝土翼板截面尺寸、剪跨长度等参数进行计算分析,回归得到组合梁负弯矩区截面考虑力比影响的竖向抗剪强度公式.研究发现,在负弯矩区段,组合梁竖向抗剪强度的提高,只来源于混凝土翼板的抗剪作用,组合作用的贡献可以忽略;采用建议的抗剪强度公式可以不考虑组合梁负弯矩区截面弯矩与剪力的相互影响.     

钢-混凝土-ECC组合梁受弯性能试验研究与有限元分析

为解决连续组合梁桥负弯矩区桥面板易于开裂的问题,提出了适用于连续组合梁桥负弯矩区的钢-混凝土-ECC组合桥面结构,将表面一定厚度的混凝土替换为混杂纤维ECC,提高连续组合梁桥负弯矩区耐久性。设计并完成了2根钢-混凝土-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁的静力单调加载试验。结果表明：在纵向配筋相同的情况下,ECC组合桥面结构的屈服荷载和极限荷载高于传统组合结构的,开裂荷载远高于传统组合结构的,且裂缝数量减少、宽度减小。基于试验数据,对GB 50017—2017《钢结构设计标准》中组合梁负弯矩受弯承载力计算方法进行了修正并验证,计算值与试验值吻合良好。利用ABAQUS软件建立了钢-混凝土-ECC组合桥面结构有限元模型,进行试验模拟和参数分析,研究发现ECC厚度增加对各项指标提升效率呈下降趋势;配筋率与各项指标成正比;在短期荷载作用下,2层配筋的组合梁开裂荷载与3层配筋的组合梁接近,但屈服荷载和极限荷载有明显提高。     

外包钢-混凝土连续组合梁内力重分布的试验研究

为探讨外包钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的工作性能,对两根外包钢-混凝土连续梁试件进行了静力加载试验研究。试验结果表明:外包钢-混凝土组合梁负弯矩区钢筋和外包钢梁通过抗剪连接措施能有效地共同工作,整体工作性能良好。配筋率是影响梁塑性转动能力和弯矩重分布程度的一个重要参数。通过控制配筋率,在承载能力极限状态,外包钢-混凝土组合梁在负弯矩及正弯矩最大截面的塑性变形均充分发展,具有较好的转动能力和延性,能够保证连续梁形成充分的塑性内力重分布。     

新型外包波纹钢板-混凝土组合梁负弯矩受力性能研究北大核心CSCD

基于课题组提出的新型外包波纹钢板-混凝土组合梁以及对其正弯矩受力性能的研究,以下翼缘钢板厚度为参数,进行了2根新型组合梁的静力加载试验,以研究其负弯矩受力性能。在试验研究的基础上,推导出新型外包波纹钢板-混凝土组合梁负弯矩区抗弯承载力计算公式,并用有限元对公式进行验证,计算值与试验和有限元值吻合良好,可供工程应用参考。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁受力性能试验与有限元分析

为了研究负弯矩作用下腹板开洞钢-混凝土组合梁的极限承载力及相关受力性能,对4根组合梁试件进行了试验研究和有限元分析。结果表明,负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力明显降低,洞口区域应变不再符合平截面假定;通过增加混凝土板厚度可以提高其承载力;混凝土翼板对负弯矩区腹板开洞组合梁的抗剪承载力有很大的贡献;洞口形状对其受力性能有较大的影响。     

波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯性能研究

针对波形钢腹板组合板梁桥,为研究负弯矩区关键设计参数和极限抗弯承载能力计算方法,以某三跨波形钢腹板组合板梁桥为背景,采用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区的受力性能,基于参数敏感性分析明确了负弯矩区钢梁设计参数的合理取值范围,揭示了波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯特性,提出适用于波形钢腹板组合板梁桥的负弯矩区抗弯计算方法。结果表明：支点波形钢腹板厚度由抗剪及屈曲强度控制,负弯矩区受压下翼缘板宽厚比不宜大于28,波形钢腹板抗弯贡献仅约5.7%,实际工程中负弯矩区抗弯承载力计算可忽略波形钢腹板影响。     

压型钢板组合梁在负弯矩作用下的抗弯承载力分析

连续组合梁在内支座处的负弯矩区段会出现混凝土板受拉、钢梁受压的不利局面。为了解组合梁在负弯矩作用下的受力性能 ,并为有关连续组合梁的进一步研究提供依据 ,对压型钢板组合梁在负弯矩作用下的抗弯性能进行了试验研究。结果表明 ,按照简化塑性方法计算压型钢板组合梁截面在负弯矩作用下的抗弯承载力与试验结果吻合很好 ;在其他参数不变的情况下 ,纵向钢筋配筋量对梁的延性、滑移及裂缝等都有较大的影响 ;此外 ,压型钢板对组合梁抗弯承载力的提高作用有限 ,设计时可以忽略不计。     

新型外包波纹钢-混凝土组合梁受弯性能数值分析研究

提出了一种新型外包波纹钢-混凝土组合梁,为了研究这种新型组合梁的受弯性能和破坏机理,通过ABAQUS软件建立了新型外包波纹钢-混凝土组合梁在正弯矩作用下的数值分析模型。剖析了新型组合梁在正弯矩作用下的破坏机理,并进行了这种新型组合梁受弯性能的参数分析,研究了钢材强度、混凝土强度、预应力筋直径、波纹腹板厚度和底部钢板厚度等参数对外包波纹钢-混凝土组合梁抗弯承载力的影响。参数分析表明:钢材强度越大、预应力筋直径越大、底板厚度越大,新型组合梁的极限弯矩越大。基于参数分析提出了新型组合梁抗弯承载力计算方法。研究结果可为建立新型外包波纹钢-混凝土组合梁的设计方法提供参考。     

负弯矩区部分充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁受力性能影响试验研究

为了研究充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的荷载-挠度特征、截面应变分布、抗弯刚度、钢箱梁的约束机理以及承载能力的影响,对5根部分充填混凝土窄幅钢箱-混凝土简支组合梁试件和1根全充填混凝土试件进行了静力加载试验。试验结果表明：在负弯矩作用下,配筋率和剪力连接程度对窄幅钢箱-混凝土组合梁的受力性能影响显著,配筋率从1%增加到2%,承载力提高22%;剪力连接度从0.75增加到1.25,承载力提高13%。半充填和全充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁试件的承载力和刚度影响很小。充填混凝土对钢箱梁的屈曲约束作用明显,所有试件最终破坏时均未发生内凹屈曲。由于充填混凝土有效地限制钢箱变形,从而提高了组合梁的承载力和结构的稳定性。基于简化塑性理论提出了部分充填混凝土窄幅钢箱-混凝土组合梁的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好。     

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁承载力试验研究与理论分析

通过外挑钢-混凝土组合梁的单调加载试验和有限元分析,研究负弯矩区腹板开洞对其受力性能的影响,并基于弯剪承载力相互作用的准则,提出承载力理论计算方法。结果表明：截面开洞显著降低了组合梁的承载能力和刚度;最终破坏形式为洞口上方混凝土板的剪切破坏;组合梁承载能力随着截面削弱的加大而降低;洞口补强板可减轻洞口区域应力集中,进而提高组合梁的承载力;承载力随着洞口中心线与支座距离减小（即弯剪比的增大）而减小。应用建议的负弯矩区腹板开洞组合梁承载力计算方法得到的承载力计算结果与试验及有限元分析结果吻合较好。     

内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能研究

为实现钢材与木材的高效组合,提高钢木组合梁受弯性能,提出了一种内置薄壁H形钢-木组合梁。为研究其破坏过程、破坏形态及组合受力性能,以翼缘木板宽度、抗剪连接栓钉间距、薄壁H形钢厚度、翼缘木板厚度、腹板木板高度和腹板木板厚度等为变化参数开展了受弯试验。并提出了可用于预测内置薄壁H形钢-木组合梁挠度和受弯承载力的计算公式,进行了有限元分析。结果表明：依据内置薄壁H形钢-木组合梁破坏过程及特征,可出现受拉翼缘木板受拉断裂、腹板木板受拉区开裂以及受压翼缘木板受压破坏或薄壁H形钢受压翼缘严重压屈和严重粘胶剥离的受压破坏三种破坏模式;在配置截面面积比约3.5%的薄壁H形钢的情况下,内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力、抗弯刚度、耗能和延性相对于纯木梁明显提高;腹板木板高度、翼缘木板宽度、翼缘木板厚度和抗剪连接栓钉间距等参数影响内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能较为明显,增加腹板木板的高度、翼缘木板的宽度、翼缘木板的厚度和减小抗剪栓钉间距可明显提高内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力;增加薄壁H形钢厚度,可使内置薄壁H形钢-木组合梁受弯承载力和刚度得到一定程度的提高;腹板木板的厚度对内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力影响不甚明显。所提出内置薄壁H形钢-木组合梁的挠度及受弯承载力计算式和有限元模型合理有效,计算结果与试验结果吻合良好。     

部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁有限元分析

以3根在负弯矩区不同配筋率的2×3 m部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的非线性有限元模型,模拟了构件在两点对称集中荷载作用下连续组合梁负弯矩区的受力性能,计算结果和试验结果吻合良好,验证了模型的有效性。对混凝土强度、钢箱梁顶板、腹板以及底板的厚度等影响连续组合梁的主要参数进行分析,分析结果表明:通过增加钢箱梁腹板和底板的钢板厚度,能有效提高部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的极限承载力和刚度。     

钢-高强混凝土组合梁抗弯承载力分析简

钢一高强混凝土组合梁抗弯承载力对组合梁的结构设计很关键,组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其承载力必然受到一定的限制,此外,在连续组合梁的负弯矩区,随着荷载不断增加,整个结构就会在负弯矩区会发生破坏。为了避免这种破坏的产生,利用通用有限元程序SAP2000对钢一高强混凝土组合梁进行了抗弯承载力分析,研究其抗弯承载力的影响因素,有利于确保钢一高强混凝土组合梁的安全性。     

倒T形型钢-混凝土组合结构受弯性能试验研究

为了研究倒T形型钢 混凝土组合结构 (地下组合墙体系统 ,即CBS)的抗弯受力性能 ,以剪切连接度、U形补助连接钢筋、栓钉长度、受拉钢筋及墙体厚度作为主参变量 ,进行了 1 1根两跨型钢 混凝土组合梁的试验研究。研究结果发现U形补助连接钢筋及栓钉的附加长度明显地改善了结构的延性 ,墙体厚度及受拉钢筋的增大提高了结构的刚度和强度。并且验证了倒T形型钢 混凝土组合结构的跨中极限抗弯承载力计算可以直接利用一般型钢 混凝土组合梁的抵抗负弯矩极限承载力的计算公式     

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。     

腹板开洞连续组合梁内力重分布影响参数分析

为研究腹板开洞连续组合梁的内力重分布性能,对6根组合梁试件进行试验研究,研究参数为混凝土板厚和配筋率;对7根组合梁进行有限元计算,研究参数为洞口尺寸和洞口位置。结果表明:开洞组合梁不仅在塑性状态下会发生弯矩重分布,而且还存在洞口引起的"弯矩重分布"。混凝土板厚度增加可以减少组合梁弯矩调幅,配筋率增加能提高组合梁的弯矩调幅。随着洞口宽度和高度的增加,组合梁的弯矩调幅增大。另外发现,洞口位置对组合梁承载力和内力重分布有显著的影响。     

钢-部分预应力混凝土连续组合梁内力重分布研究

本文报道了10榀钢-部分预应力混凝土连续组合梁和1榀钢-普通混凝土连续组合梁的极限承载力试验结果。试件为两跨连续梁,主要试验参数为负弯矩区部分预应力比PPR、综合力比Rp及栓钉连接程度。试验采用跨中单调一次加载。试验发现,在负弯矩区施加预应力的钢-部分预应力混凝土连续组合梁可产生较充分的内力重分布,其主要影响因素为截面相对受压区高度ξu和负弯矩区综合力比Rp。本文通过试验研究和理论分析,提出了钢-部分预应力混凝土连续组合梁满足承载力要求的弯矩调幅限值犤β犦的计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。