空间管桁架混凝土组合梁受弯性能试验研究

设计制作了空间管桁架混凝土组合梁,通过组合梁的试验研究,得到了荷载-跨中挠度关系曲线、组合梁沿梁长方向的挠度曲线以及组合梁跨中截面应变沿梁高变化曲线,对比有限元分析结果表明：组合梁纵向应变沿梁高近似符合平截面假定;在整个受力阶段钢管桁架和混凝土翼板共同受力性能良好;组合梁在荷载作用下的抗变形能力较强;管桁架节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;有限元模型可以真实地反映实际结构的受弯承载力和挠度发展的情况。     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明：随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

基于ABAQUS的木材填充钢管混凝土组合短柱轴压性能分析

为了研究钢管壁厚、木材尺寸、混凝土强度和钢材强度对木材填充钢管混凝土组合短柱轴压性能的影响,本文采用ABAQUS有限元软件,对木材填充钢管混凝土组合短柱进行了非线性有限元分析,计算和分析了木材填充钢管混凝土组合短柱轴压时的破坏形态和荷载-位移曲线,经过与试验数据对比,两者吻合较好.研究表明:提高材料强度、钢管壁厚和减小...     

预制带肋薄板混凝土叠合板件受力性能试验研究

为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板（预制预应力混凝土矩形肋薄板）进行规格设计。进行2种不同跨度的4块预制薄板的静载试验,重点研究预制薄板的极限承载力、刚度及抗裂性能,结果表明：预制薄板满足施工阶段承载力要求,可作为无支撑体系模板。进行2块单跨叠合板件和1块两跨连续叠合板件的静载试验,重点研究叠合板件的整体受力性能、叠合面的抗剪性能以及连续叠合板件在支座处的弯矩调幅值,结果表明：叠合板件可按整浇板的计算方法进行承载力计算,连续叠合板件受力性能与现浇板相似。进行混凝土叠合板件两阶段受力截面应变分析,建议取底板厚度作为预制薄板考虑二次受力影响的计算高度。     

预应力混凝土空心叠合板试验

针对现有的一般预应力空心叠合板楼盖板较厚、自重较大等缺点,提出了一种新型的预应力混凝土空心叠合板。通过对3块简支板、3块简支叠合板和1块两跨连续叠合板进行静力荷载试验,分析了这种叠合板在静力荷载作用下的裂缝、承载力、挠度等特点,研究了其开裂荷载和极限承载力较高的原因。结果表明：这种预应力空心叠合板具有良好的抗裂性能和较高的极限承载能力;其开裂弯矩、极限承载力、挠度可按《混凝土结构设计规范》（GB50010--2002）进行计算,为这种叠合板的设计和工程应用提供了依据。     

受压弦杆填充混凝土的带悬挑预应力矩形钢管桁架

通过对3个大尺寸的大跨带悬挑预应力矩形钢管混凝土桁架、预应力矩形钢管桁架和矩形钢管混凝土桁架模型对比试验,考察了这些桁架结构的破坏形态、变形特点和承载性能。试验结果表明,施加预应力并填充混凝土的桁架试件的变形减小,极限承载力也明显提高,填充混凝土可以有效防止受压钢管壁的局部屈曲,试件破坏受材料的强度控制,为工程设计和施工提供了参考依据。     

长期荷载作用对钢管混凝土叠合柱力学性能影响

为研究长期荷载作用对钢管混凝土叠合柱力学性能的影响规律,对考虑长期荷载作用影响时构件的荷载-变形曲线进行了全过程分析.基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法建立了长期荷载作用下叠合柱力学性能分析模型,对长期荷载作用下叠合柱的工作机理以及影响叠合柱承载力的参数进行了细致分析.结果表明:考虑长期荷载作用影响时,叠合柱的承载力降低且对应的跨中挠度增大;随着截面含钢管率的增大,在长期荷载作用阶段,叠合柱中钢管混凝土承担由钢筋混凝土卸下荷载的比例增大;当长细比大于10时,随着长细比、外包混凝土强度的增大及截面含钢管率、截面配筋率的减小,长期荷载作用下叠合柱的承载力出现下降.     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载-应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

钢管自密实混凝土加固柱偏压性能有限元分析

提出钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土柱的新型复合加固方法,介绍了1个原柱和3个钢管自密实混凝土复合加固柱的偏压试验,结果表明复合加固后柱的承载力与延性大幅提高,复合加固柱的承载力随偏心距的增大而减小.采用有限元软件ANSYS对钢管自密实混凝土加固偏压柱的受力全过程进行了分析,计算得到试件的荷载-变形曲线与试验结果吻合良好.在此基础上,对复合加固柱进行参数分析,分析钢管壁厚,自密实混凝土强度及偏心距对复合加固柱的承载力的影响.研究表明:偏心距与钢管壁厚对复合加固柱的承载力影响较为明显,自密实混凝土强度影响较小.     

FRP筋-混凝土双向板冲切性能有限元模拟试验分析

借助有限元通用软件ANSYS的结构建模及后期处理分析功能,开展了形心局部荷载作用下的7块玄武岩纤维增强复合材料筋(BFRP筋)-混凝土方形板的冲切受力有限元模拟试验,探讨了板体混凝土强度等级、BFRP筋配筋率、板的边长比等参数变化对BFRP筋-混凝土双向板荷载与挠度曲线的影响,分析了BFRP筋混凝土双向板受力过程和其冲切性能的影响因素。     

预应力混凝土梁受力全过程有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的混凝土、普通钢筋和预应力筋的本构关系和单元类型,对6根预应力混凝土梁的受力全过程变形性能进行了非线性有限元分析,获得了梁的跨中弯矩-挠度曲线,受压边缘混凝土和预应力筋的荷载-应变曲线以及屈服位移、极限位移和位移延性系数等计算成果,与试验成果对比符合良好表明,基于ANSYS程序建立的有限元数值模型用于研究预应力混凝土受弯构件的变形性能是可行的.     

钢管混凝土压弯构件荷载—挠度曲线的全过程分析

本文主要采用筒支梁式加载方案，研究钢管混凝土压弯构件荷载－挠度关系曲线，试验的主要参数是轴压比、剪跨比和含钢率。最后通过理论计算和对试验数据进行回归分析得到极限承载力、极限位移的计算公式和荷载－挠度关系曲线。     

波纹钢腹板组合箱梁常幅疲劳性能试验研究

波纹钢腹板组合箱梁结构以波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板,实现了主梁的轻型化。针对波纹钢腹板组合箱梁的破坏机理,研究了2根波纹钢腹板组合箱梁的静力和疲劳性能。记录了试验中裂纹萌生、扩展的全过程,分析了试件破坏模式、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,并通过材料力学公式对100 kN时梁挠度进行计算。结果表明：箱梁破坏时纵向裂纹萌生于混凝土底板,纵向贯通拉裂后,波纹钢腹板与底板之间产生纵向滑移,混凝土销剪切错动破坏。实际工程中应对混凝土底板进行FRP加固或设置预应力筋减缓裂纹萌生以及扩展;箱梁具有很好的疲劳耐久性,疲劳试验中裂纹扩展缓慢,当P_max为静力试验承载力的50 %时,疲劳寿命超过6×10⁶周次;箱梁受力符合拟平截面假定,混凝土顶底板主要承受弯矩,波纹钢腹板主要承受剪力。挠度计算结果略小于试验值,属于偏安全计算,误差原因主要是未考虑波纹钢腹板剪切变形对梁挠度影响。     

单向带抗剪键叠合板的受力性能试验

为研究带抗剪键叠合板的受力特性,进行了7块单向板的静力试验,并采用有限元方法补充分析。结果表明:不同形式的抗剪键均能保证叠合板界面连接的可靠性,使其达到与现浇板接近的力学性能;现浇层与预制层混凝土、抗剪键与预制层混凝土结合牢固,整体性好;当跨度小于3.2 m时,两端简支单向带抗剪键叠合板可近似按一次受力构件计算;预制底板和现浇层间采用摩檫接触时,随着抗剪键行数、列数及抗剪键横截面积的增加,叠合板的屈服荷载增加,屈服位移减小,且列数影响更明显,但三者增加到一定程度后,影响不再明显;布置一定数量的抗剪键后,抗剪键混凝土强度等级、现浇层混凝土强度等级及摩擦因数对叠合板的承载力和屈服位移几乎无影响。最后,建立了带抗剪键叠合板的刚度计算式。     

预应力内置圆钢管桁架混凝土组合梁的受力性能

通过4根预应力内置圆钢管桁架混凝土组合简支梁的试验,得到了试验梁的荷载-跨中挠度曲线、正截面承载力、裂缝分布与展开特征。结果表明:可基于平截面假定计算该类组合梁正截面的承载力,该类组合梁的平均裂缝间距取决于下弦钢管外径及下弦二钢管截面面积之和与截面有效受拉混凝土面积的比值。提出了与试验结果吻合良好的裂缝宽度和刚度计算公式。     

预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点抗震性能研究

为优化预制底板伸出胡子筋造成运输难度大、施工不便等问题,提出了一种带预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点,并将其与出筋的装配式梁板节点和不出筋的装配式梁板节点进行了低周往复荷载加载试验,并分析3组试件的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、割线刚度以及能量耗散的差异性,并基于有限元建立了单调荷载下梁板节点模型,将其与往复荷载下的节点横向抗剪承载力对比。结果表明：角钢连接件减小了钢梁与叠合板之间的相对滑移,起到抗剪连接件的作用,提高了钢与混凝土之间的组合效应和抗震性能;设置角钢连接件,避免了叠合板底板伸出胡子筋带来的施工不便等问题。往复荷载下的梁板节点的横向承载力比单向荷载下降低了20.6%;横向荷载下,角钢连接件的根部应力最大,角钢上的钢筋也参与了抗剪工作,起到了增强预制层与现浇层的叠合性能的作用。     

叠合柱边框内藏钢桁架带洞口组合核心简抗震性能研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合带洞口核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型按原型结构的1/6缩尺.在试验研究基础上,分析比较了2个核心筒的滞回特性、承载力、延性、刚度衰减、耗能能力和破坏形态.结果表明,与钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒相比,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能显著提高,建立了其承载力简化力学模型,计算结果与试验结果符合较好.     

再生混凝土四边简支板受力性能试验

目的 研究再生混凝土板的力学性能,提出再生混凝土板计算公式的修正系数.方法 对4组截面尺寸及配筋率相同.再生粗骨料取代率分别为0、5%、10%、15%的混凝土板做集中荷载性能试验,并对试验数据进行分析,拟合荷载-板跨中挠度曲线.结果 得出不同再生粗骨料取代率的混凝土板的荷载-跨中挠度曲线,及混凝土板荷载-跨中挠度拟合曲线.分析再生骨料取代率与板极限承载力的关系.试验发现,随着再生骨料取代率的增加,混凝土板的开裂荷载、极限荷载降低,且极限荷载降低幅度大于开裂荷载;通过对再生混凝土板的挠度计算,得出再生混凝土板挠度在乘以修正系数1.4后,仍可以套用基准混凝土挠度公式计算.结论 为再生混凝土的广泛应用提供科学依据.     

波纹钢-混凝土组合板纵剪性能试验研究与设计方法

为研究端部锚固条件对波纹钢-混凝土组合板静力性能的影响,通过静力试验对比设置/未设置端部锚固组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-滑移曲线;采用ABAQUS软件建立波纹钢-混凝土组合板纵剪性能有限元模型,通过参数分析量化端部锚固条件对波纹钢-混凝土组合板纵剪性能的影响,并提出适用于波纹钢-混凝土组合板的设计方法.结果表明：设置端部锚固可有效提高波纹钢-混凝土组合板的抗剪承载力,与无端部锚固组合板相比,设置端部锚固的组合板抗剪承载力增加31.5%;厚度由120 mm增大至160 mm,抗剪承载力增大30.5%;计算跨度由2 700 mm提高至3 300 mm,抗剪承载力降低31.7%;提出的设计方法可有效预测波纹钢-混凝土组合板的抗剪承载力,计算结果与试验结果误差在10%以内.     

方形高强钢管混凝土叠合柱轴压极限承载力分析

对于新提出的方形高强钢管混凝土叠合柱的极限承载力,基于统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,引入有效约束系数和非有效约束系数并考虑箍筋对钢管外混凝土约束作用的不同,把钢管外箍筋约束混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,将方形截面等效为圆形截面以考虑钢管核心混凝土受到的钢管和外围钢筋混凝土的双重约束效应,提出了方形高强钢管混凝土叠合柱的一种新的轴压极限承载力计算方法。将所得理论计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,证明了公式的正确性。对各参数的影响规律分析表明,方形高强钢管混凝土叠合柱的承载力随着侧压系数、中间主应力影响系数、材料拉压比和纵向配筋率的增大而增大,随着钢管径厚比的增大而减小。