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。     

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

为研究腹板开洞对负弯矩区组合梁受力性能的影响,对三根腹板开洞外挑组合梁和一根对比梁进行了试验研究,考虑是否开洞、洞口大小、洞口补强等参数的影响.试验结果表明:腹板开洞后,组合梁开裂荷载减小,且初始裂缝出现在洞口上方混凝土板中;洞口区域截面纵向应变分布不再满足平截面假定;组合梁最终表现为洞口上方混凝土板的剪切破坏,承载力降低;洞口补强可显著改善梁的受力性能,提高其承载力.     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度试验研究

本文根据18根部分预应力钢-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能试验研究结果,探讨了负弯矩区裂缝产生与发展的规律。试验表明,影响裂缝宽度的主要因素为负弯矩区综合力比Rp、剪力连接件间距p和钢梁与混凝土板的相对高度比hs/hc:Rp和hs/hc越小,裂缝宽度越大;p越小,裂缝宽度越小。根据试验结果,本文建立了部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度的经验计算公式,形式上与现行的混凝土结构设计规范建议的受弯构件裂缝宽度计算公式统一。     

负弯矩作用下钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

通过8根跨度为3.0m和4.2m的钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的受力性能试验,研究了端部弯矩、跨度、H形钢的腹板高厚比、抗剪连接栓钉数量、设置横向加劲肋等因素对组合梁失稳破坏模式、受弯承载力及转动能力的影响。试验结果表明：对两端部作用数值相等的负弯矩工况,组合梁发生畸变失稳,其受弯承载力小于组合梁全截面塑性弯矩,转动能力偏小,而对其他接近实际结构的负弯矩工况,组合梁发生局部失稳或局部与畸变耦合失稳,其受弯承载力大于组合梁全截面塑性弯矩,转动能力较大;随着腹板高厚比减小或者在腹板上设置横向加劲肋,组合梁的受弯承载力和转动能力都有明显提高。     

基于Ansys的钢箱—混凝土组合梁受力性能分析

结合钢箱—混凝土组合梁受力性能的相关文献报道,为研究其受力全过程,利用Ansys有限元分析软件,考虑了材料非线性对钢箱—混凝土组合梁受力行为进行了空间有限元分析,分析结果与试验结果吻合良好。     

不同抗剪连接度的部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁性能研究

钢–混凝土连续组合梁根据抗剪连接程度可分为部分抗剪和完全抗剪。为了研究不同抗剪连接度对连续组合梁挠度、极限承载能力、相对滑移的影响,对3根抗剪连接度分别为0.5, 0.75, 1.0的部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁进行了两点对称集中荷载试验。试验结果表明:完全抗剪比部分抗剪的极限承载力更大、相对滑移更小。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区整体稳定性设计方法研究

钢-混凝土组合梁受力合理,吊重较轻,施工方便,在中小跨径桥梁中有广泛的应用,但其在负弯矩区会存在侧向失稳问题.对于负弯矩区整体稳定性设计,各标准按照弹性地基梁理论或倒U型框架理论给出了计算方法,但不同标准的计算结果有所差异,如何选取一种既满足一定精度又相对计算简单的方法来辅助设计成为目前急需解决的问题.依据MATLAB...     

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。     

基于UHPC的钢-混凝土连续组合梁桥负弯矩区抗裂构造研究

针对钢-混凝土连续组合梁桥负弯矩区混凝土开裂的问题,提出了采用预制UHPC横梁且带预应力锚栓钢端板的连续组合梁新构造,该构造在位于钢-混凝土连续组合梁负弯矩区内,通过栓钉、钢端板、预应力钢筋、化学高强度膨胀螺栓将预制UHPC桥面板和预制UHPC横梁与相邻梁体进行桥梁连接。该构造限制了负弯矩区钢筋混凝土桥面板裂缝的产生和发展,具有适宜的刚度和良好的抗震性能,减小了混凝土横梁的厚度,减轻了桥梁自重,工厂预制UHPC构件以及简明的构件连接方式有效提高了施工质量和施工速度。     

Experimental investigation on inelastic behavior of composite box girder under negative moment

The mechanical behavior of negative bending moment zone in composite girder is very complex. The nonlinear characteristics due to the cracking of concrete slab need careful studies. In this experimental research, two specimens of steel-concrete composite box girder with inclined webs under hogging moment were cautiously conducted and tested. The relative slips between the steel and concrete, load-displacement relationship, the strain distribution of the steel girder, the reinforcements and the concrete slab, and the cracking behavior of the concrete slab were measured during the tests. The relatively small slips on the surfaces between the concrete slab and the top flange of the steel girder showed the full shear connection composite behavior of the girders. The initial cracking load was compared with the calculation results from linear analysis and nonlinear analysis based maximum strain. The strain of the steel web measured at different positions along the vertical direction showed the establishment of plane section assumption and the variation of neutral axis in the loading process. Moreover, shear lag effect was found in the strain distribution of the bottom flanges. The strain of concrete slab and the crack spacing showed the effect of the longitudinal reinforcement ratio on the cracking behavior of the concrete. The maximum crack width was observed in the loading process and compared with the calculation results according the design codes. The influence of reinforcement ratio on the strain of reinforcement and on the load capacity in serviceability limit state was studied in the context and it was found that the reinforcement ratio play an important role on the crack control of composite girder under hogging moment.     

钢箱-混凝土组合梁弯曲性能试验研究

基于当前钢-混凝土组合结构和钢管(方)混凝土结构在用于梁类结构方面存在纵向滑移和受拉区混凝土增加了结构自重等问题,提出了钢箱-混凝土组合截面梁。并通过5根钢箱-混凝土组合梁及2根空钢箱对比梁的模型试验,研究其弯曲性能。试验研究表明:钢箱-混凝土组合梁具有良好的抗弯性能和延性,符合平截面假定,极限承载力提高显著,试验中测试还表明钢箱中的混凝土与钢箱在受弯过程中纵向有明显的相互剪切作用,有利于充分发挥钢与混凝土各自力学性能。     

钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁受力性能试验研究

完成了8个钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的静力试验,对组合梁受力性能进行了研究。试验中详细考察了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁在不同名义剪跨比、不同栓钉布置形式下的受力过程、裂缝发展、破坏形态和型钢、钢板与混凝土应变发展过程、跨中弯矩与跨中挠度以及型钢与组合板端部滑移发展情况;根据对试验结果与现行规范所建议方法计算结果的对比分析,提出了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁的受弯承载能力以及受剪承载能力计算方法。研究结果表明,钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的破坏形态主要表现为弯曲剪切破坏,组合梁具有较好的承载能力和延性,在80%Pu后,组合梁界面才表现出明显的滑移现象,截面不满足平截面假定。研究还表明,即使组合梁试件按照我国现行规范计算所得连接程度较小时,也具有较高的受弯承载能力。同时,为考察组合梁动力特性,对8个组合梁试件的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明组合梁阻尼比较     

Experimental investigation on fatigue behavior of steel reinforced concrete composite beam-to-girder joints

Fatigue behavior and failure mechanism of steel reinforced concrete (SRC) beam-to-girder joints is discussed in this paper, which is intended for use in high-speed railway station structures due to their high stiffness and load capacity. Three identical SRC beam-to-girder joint specimens were designed and tested under static loading and two stages of fatigue loading. In the first stage of fatigue loading, the specimens were subjected to design fatigue load for 2 million cycles, while during the second stage, the specimens were loaded to failure under increased fatigue loading amplitude in order to know its fatigue strength and failure mechanism. The constructional details of SRC beam-to-girder joint specimen and the method of loading and testing are presented. The comparison in structural behavior of the joint is made between under static and fatigue loading. Fatigue failure characteristics of the joint are described in detail. It is found that the SRC beam-to-girder joints remained in their elastic range and the concrete surface crack did not exceed 0.1 mm when subjected to design static loading and 2 million cycles of design fatigue loading. There was no significant difference in structural behavior of each component of SRC composite beam between static and fatigue loading. Fatigue failure occurred after these joints were applied higher-level fatigue loading for another 0.70 to 0.91 million cycles. Fatigue crack was initiated at the tension flange of I-shape steel of beam connected by welding to the flange of I-shape steel of girder or at the hole in tension flange of I-shape steel of beam, and then the crack propagated along flange width and web height of the I-shape steel in beam until the I-shape steel lost loading capacity due to lack of enough cross section. The fatigue behavior of constructional detail of the I-shape steel played a key role in the fatigue strength of the SRC beam-to-girder joints. Discussions on improving the fatigue strength of SRC beam-to-girder joints and future research aspects are presented finally.     

装配式钢管混凝土柱-双钢梁框架节点受力性能试验研究

针对一种适合装配式结构的钢管混凝土柱-双钢梁框架体系,对其2个典型平面节点和2个典型空间节点进行单调和循环加载试验,以研究加载模式和节点类型对节点破坏形态、承载力、刚度、延性及耗能能力的影响。结果表明：试件的破坏均发生在梁端,柱与节点域保持完好,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震设计要求;试件的位移延性系数为2.6~3.6,能量耗散系数为1.7~2.2,耗能能力与型钢混凝土节点相当;加载模式(单调或循环)相同而节点类型(平面或空间)不同时,节点性能差异小;加载模式不同而节点类型相同时,节点性能差异大：循环荷载作用下的节点梁端焊缝发生拉裂破坏,位移延性系数较小。该种节点静力性能较好,但从提高抗断裂能力出发,需进一步改进构造,对焊缝分布进行优化设计。     

钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点抗震性能试验研究

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。     

钢板-轻骨料混凝土空心组合板受力性能试验研究

对5块钢板-轻骨料混凝土组合空心组合板试件进行两点对称集中加载静力试验研究,考虑到空心组合板在顺管方向和垂直管向的两个正交方向弯曲刚度比较接近,因此在试验中同时对空心组合板这两个方向的受力性能进行研究,分析了组合板中钢管布置方向、名义剪跨比对其破坏形态和承载能力等受力性能的影响,研究了5块空心组合板的破坏形态、钢板与混凝土应变发展情况、裂缝发展情况、组合板刚度及组合板承载能力。根据试验研究结果,提出了空心组合板承载能力和弯曲刚度计算方法,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明：空心组合板中钢管可以有效提高组合板承载能力和弯曲刚度;与普通钢板 混凝土组合板相比,钢板-混凝土空心组合板具有自重轻、强度高、刚度大、施工方便和双向受力的性能优势。     

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明：开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的von Mises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。