型钢高强混凝土梁力学性能试验研究

基于19榀型钢高强混凝土简支梁的力学性能试验,观察了诸试件的裂缝开展模式及破坏形态,揭示了影响梁力学性能的主要因素,探讨了混凝土强度、含钢率、剪跨比、荷载类型、剪切连接方式及宽度比(型钢翼缘宽度与梁宽之比)对梁力学性能的影响规律,给出了不同连接方式下型钢与混凝土界面间的剪切计算方法。依据现有型钢混凝土梁承载能力计算方法,通过引入截面对称性影响系数以考虑型钢截面形式变化对构件承载力的影响,建立了中和轴通过型钢腹板时型钢高强混凝土梁正截面抗弯承载力的计算公式。建议公式计算值与试验实测值吻合较好,表明该文提出的计算公式具有较高的精度。研究将为型钢高强混凝土梁相关计算理论的建立提供理论依据。     

型钢混凝土梁抗剪强度计算公式

通过对国外的关于型钢混凝土染的抗剪强度设计规范的比较,本文将受压混凝土、型钢腹板、箍筋及骨科的咬合力和型钢翼缘与主筋的暗销作用视为影响型钢混凝土梁的抗剪强度主要因素,得到能够考虑比较全面影响因素的型钢混凝土梁的抗剪强度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

探讨预应力型钢混凝土转换梁施工工艺

预应力型钢混凝土转换梁的施工建造过程涉及力学、材料学、结构设计及工程管理学等多门学科,是一项极其复杂的系统工程,其施工质量的好坏直接关系整个结构的安全性。本文针对预应力型钢混凝土转换梁的型钢梁施工、钢筋绑扎、模板安装、预应力施工、混凝土浇筑等进行了分析。     

型钢轻骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过试验确定了火山渣轻骨料混凝土的本构模型，分析了型钢轻骨料混凝土梁的应力应变分布规律，从理论上推导出型钢轻骨料混凝土梁的开裂及抗弯承载力的计算公式，理论计算与实测结果吻合良好。     

带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构设计方法研究

带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构是一种新型的转换结构,受力状态和抗震性能有别于普通的耗能减震结构,设计过程缺乏理论指导。因此,该文在建立该种新型结构简化计算模型的基础上,通过理论分析方法推导了结构各控制截面的内力计算公式,建立了一套该种结构基于“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”等延性设计思想的设计方法。设计实例分析证明,根据该文方法设计的带耗能腋撑转换结构,相比普通结构转换层处的刚度突变得到了缓解而且结构的延性得到了提高。该文提出的方法可为该种新型转换结构的设计提供理论依据。     

火灾后型钢混凝土框架结构力学性能试验研究及分析

考虑受火时间、荷载比等参数的影响,对火灾后型钢混凝土框架结构的破坏形态、变形性能以及剩余承载力等火灾后性能进行了试验研究。试验结果表明：火灾后型钢混凝土框架梁出现3个塑性铰而破坏,梁端弯剪变形明显,剪压区混凝土均出现部分脱落。随着受火时间的增加,型钢混凝土框架的剩余承载力逐渐减小。同时,建立了考虑升降温及火灾后全过程的火灾后型钢混凝土框架力学性能分析模型。计算结果与试验结果对比表明,二者吻合较好。可见,提出的模型是正确的。     

配角钢骨架型钢混凝土梁的纯扭性能及强度计算方法研究

为了研究配角钢骨架型钢混凝土梁的纯扭性能,设计了7个试件进行纯扭试验,考虑了型钢配钢形式、型钢保护层厚度和混凝土强度等级3个变化参数。通过试验观察了试件的破坏形态,获取了试件受力全过程曲线、开裂扭矩和极限扭矩等重要数据,并分析各变化参数对型钢混凝土梁抗扭性能的影响。试验结果表明：配角钢骨架型钢混凝土纯扭梁破坏时型钢受拉屈服、棱角处混凝土被压碎,具有良好的抗扭性能,适当增加型钢体积配钢率和混凝土强度等级均能有效提高型钢混凝土梁的开裂扭矩和极限扭矩,增加型钢保护层厚度则恰好相反。在试验的基础上,该文提出了配角钢骨架型钢混凝土梁的纯扭强度计算公式,其计算结果与试验实测结果基本吻合。研究结果可供型钢混凝土组合结构的进一步科学研究和工程应用参考。     

型钢混凝土柱火灾后恢复力计算模型

根据8根大比例型钢混凝土柱试件温度场和火灾后抗震性能试验结果,考虑受火时间、轴压比的影响,通过理论推导和回归分析,提出了开裂点、屈服点、峰值点和极限点为特征点的型钢混凝土柱恢复力-位移骨架曲线,并给出了这些特征点的计算公式。同时,通过试验数据的回归,得出卸载刚度与弹性刚度之间的关系。在上述工作的基础上提出了火灾后型钢混凝土柱的四线型荷载-位移恢复力模型。研究表明：建议的四线型恢复力模型与试验结果吻合较好,可用于火灾后型钢混凝土柱抗震性能的评估以及非线性地震反应分析。     

型钢高强高性能混凝土梁抗弯性能试验研究

基于10榀型钢高强高性能混凝土简支梁的抗弯试验,观察了诸试件的破坏过程、裂缝开展模式及破坏形态,得到了型钢高强高性能混凝土梁的典型荷载-挠度曲线及混凝土、型钢沿截面高度的应变分布规律,分析了一般弯曲破坏和弯曲劈裂破坏模式下梁的破坏机理,揭示了影响梁抗弯性能的主要因素,探讨了混凝土强度等级、含钢率、翼缘宽度比(型钢翼缘宽度和梁截面宽度的比值)及剪切连接方式对梁抗弯性能的影响规律。研究将为型钢高强高性能混凝土梁相关计算理论的建立提供试验数据及理论依据。     

用有限元法分析预测混凝土梁的耐火性能

为了给建筑构件的耐火性能分级，必须要了解建筑构件的耐火时间，以往确定钢筋混凝土梁耐火时间只能通过耗资巨大的耐火试验，本文在一系列试验研究的基础上，建立了各种数学模型，提出一种采用有限元法分析预测混凝土梁的耐火性能。     

T形配钢型钢混凝土柱-钢梁框架抗震性能研究

为研究T形配钢型钢混凝土柱-钢梁框架的抗震性能,进行了1榀3层2跨、缩尺比例为1：3的框架试件拟静力试验,了解其破坏形态、滞回曲线和骨架曲线,分析了试件的延性、耗能能力、刚度和强度退化规律。基于纤维模型对框架试件进行了数值模拟,研究了结构抗震性能在不同轴压比、配钢率和混凝土强度下的变化规律。结果表明：在水平低周往复荷载作用下,试件出现\     

型钢混凝土异形柱框架滞回性能分析

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱框架的滞回性能,对3榀框架模型进行低周反复加载试验,结果表明:SRC异形柱框架的滞回曲线饱满对称,耗能能力较强;实腹式配钢框架的抗震性能比空腹式更为优越。基于OpenSees系统对SRC异形柱框架的滞回性能进行有限元分析,计算结果与试验结果符合较好。根据试验及有限元模拟结果,得到SRC异形柱框架的骨架曲线模型和卸载刚度退化规律,进而建立其恢复力模型,为该新型结构体系的弹塑性分析提供参考。     

钢筋混凝土双向板火灾行为的数值分析

根据傅里叶热传导理论,提出蒸发阶段水分修正函数,建立改进温度场模型;结合非线性板壳理论和热弹塑性本构关系,建立了火灾下钢筋混凝土双向板的数值模型,发展现有计算程序,通过计算结果与试验结果对比,验证了模型及程序的可靠性。在此基础上,分析了火灾工况、约束作用、骨料类型、板厚和保护层厚度等参数对混凝土双向板变形行为和耐火极限的影响规律。结果表明：火灾工况、骨料类型、板厚和保护层厚度对双向板火灾行为影响较大;双向板变形行为和破坏模式对约束作用非常敏感,力学机理较为复杂。     

空腹式型钢混凝土异形柱中框架受力机理的有限元分析

在试验研究的基础上, 采用通用有限元软件ABAQUS对空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架在单调荷载作用下的受力机理进行了研究。计算和分析了该结构的水平荷载-位移骨架曲线;对结构整体及节点核心区等关键位置在加载结束时的变形进行分析, 并与试验结果进行对比。分析表明, 有限元计算曲线与试验实测曲线吻合较好, 结构有限元模拟的最终变形与试验结果较为一致, 验证了建立的有限元模型的合理性。对结构受力全过程典型时刻、典型位置处的混凝土及型钢截面应力分布和发展规律进行了分析, 揭示了空腹式SRC异形柱中框架的受力机理, 可为这类结构的设计及其工程应用提供参考。     

预制装配型钢混凝土梁受剪承载力试验与计算方法研究

为了深入研究预制装配型钢混凝土梁的受剪机理并提出可准确预测其受剪承载力的计算公式,该文完成了2个足尺预制装配型钢混凝土梁试件的静力剪切性能试验。通过分析试件的破坏过程、荷载-位移曲线和应变发展规律,对不同剪跨比下试件的破坏形态和承载能力进行了研究。基于变形协调桁架-拱模型和Nakamura模型建立了该种预制装配型钢混凝土梁及普通现浇型钢混凝土梁共同适用的受剪承载力计算模型。通过与75个发生剪切破坏的型钢混凝土梁试验结果对比可得：该文提出的计算方法可较好反映型钢混凝土梁的剪切破坏机理,试验值与计算值吻合良好;规范AISC 360-2010和JGJ 138-2016建议的受剪承载力计算公式较为保守。     

型钢高强高性能混凝土梁粘结滑移行为研究

通过12榀不同混凝土强度等级、剪跨比、配箍率的实腹式型钢高强高性能混凝土简支梁试验,得到了各级荷载作用下沿梁长度(即跨度)方向型钢应变、型钢与混凝土界面粘结应力与相对滑移分布规律。结果表明:在界面粘结应力尚未达到局部粘结强度之前,型钢应变和界面滑移近似呈指数变化;此后界面出现粘结软化,且粘结软化区段随荷载的增加逐渐向试件自由端扩散,型钢与混凝土协同工作的能力降低。通过对界面粘结滑移行为与诸影响因素的分析,从机理上揭示了粘结软化的形成与演化过程,分析了局部粘结强度与其主要影响因素的关系,并由试验结果统计回归得出了型钢高强高性能混凝土局部粘结强度的计算公式,进而提出型钢高强高性能混凝土梁局部粘结应力与加载端粘结滑移本构关系的数学模型。最后建立了型钢与混凝土界面粘结滑移分析的理论模型,求解了各级荷载作用下粘结应力的传递规律。研究成果为改进型钢高强高性能混凝土梁设计计算理论和有限元分析提供了试验依据。     

钢筋混凝土轴心受压柱的抗火设计方法研究

该文以四面受火钢筋混凝土轴心受压柱为研究对象,在利用自编钢筋混凝土温度场有限元分析程序进行大量数值分析计算的基础上,通过引入材料平均强度折减系数的概念,建立了截面材料性能随受火时间变化的规律,从而提出了一种类似常温下钢筋混凝土轴心受压柱设计计算的抗火设计新方法,并编制了相应的分析程序。这种设计方法不直接依赖于具体的温度场分析,仅取决于受火时间的长短,为设计人员的抗火设计工作提供了很大便利。最后,利用大量试验数据与该文提出的方法进行了对比研究。结果表明:该文提出的钢筋混凝土轴心受压柱抗火设计方法是安全而有效的。     

高温后型钢混凝土粘结滑移性能研究

高温后型钢与混凝土之间的粘结滑移对型钢混凝土结构的高温后力学性能具有重要影响,为了研究高温后型钢混凝土的粘结强度与滑移特性,进行18个高温后型钢混凝土短柱推出试验及3个常温下的对比试验。试验结果表明：高温后型钢混凝土短柱试件的荷载-滑移曲线与常温下大体相似,但随着曾经经历最高温度的提高及最高温度持续时间的增大,型钢与混凝土之间的极限粘结强度和残余粘结强度降低,与极限粘结强度相对应的滑移减小,与残余粘结强度相对应的滑移增大。在试验结果基础上,构建了高温后型钢混凝土粘结滑移本构模型,提出了本构模型中极限粘结强度、残余粘结强度及相应滑移的计算方法,计算结果与试验结果总体相符,研究成果为高温后型钢混凝土构件考虑粘结滑移影响的数值模拟分析提供了条件。     

空腹式型钢混凝土异形柱中框架抗侧刚度试验研究

通过对1榀1/2。5比例两跨三层的空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架在反复荷载作用下的试验研究,分析了结构的弹塑性特征以及整体和层间抗侧刚度的退化过程。通过分析可知：空腹式SRC异形柱框架沿竖向的刚度分布较均匀;层刚度与整体刚度的退化均表现出由快到慢的规律;获得了层间位移角的变化与层刚度退化之间的关系;结构正、负向弹塑性性能接近,极限层间位移角大于规范规定的限值,抗倒塌能力强;空腹式型钢混凝土异形柱中框架的延性优于钢筋混凝土异形柱框架;结构破坏时可以形成梁铰机制,符合“强柱弱梁”的要求。     

火灾下型钢混凝土平面框架的破坏机理

该文利用梁单元建立了型钢混凝土平面框架耐火性能分析的有限元计算模型,有限元模型得到了构件试验结果的验证。利用建立的有限元模型,对局部火灾下型钢混凝土平面框架的破坏机理和破坏形态进行了分析。研究表明:火灾下型钢混凝土平面框架出现了三种典型的破坏形态,即内柱破坏导致的框架破坏、边柱破坏导致的框架破坏以及混合破坏形态;火灾分布位置及破坏时梁内轴力是影响框架破坏形式的关键因素。