循环荷载下单面外包混凝土组合剪力墙混凝土板厚需求

钢板外包混凝土组合剪力墙（C-PSW/CE）将混凝土板外覆于钢板单侧或双侧,为钢板提供平面外约束,避免钢板过早发生屈曲,使钢板抗剪强度得到充分利用。合适的混凝土板厚是C-PSW/CE抗剪强度发挥良好的关键,强震下C-PSW/CE有良好的延性是保证结构安全的前提。采用有限元模拟方法,研究了单面外包混凝土C-PSW/CE循环荷载下的承载力和钢板屈曲后抗剪机理;分析了混凝土板厚度、钢板厚度、栓钉间距、剪力墙高宽比对单面外包混凝土C-PSW/CE抗侧力性能的影响。结果表明,混凝土板厚和栓钉间距对循环荷载下C-PSW/CE承载力劣化影响很大;较小的栓钉间距是限制C-PSW/CE承载力过度劣化的有效措施,混凝土板厚度的增加对限制C-PSW/CE承载力过度劣化起关键作用。依据108个C-PSW/CE有限元算例的模拟结果,提出了罕遇地震下承载力劣化低于15%的单面外包混凝土C-PSW/CE混凝土板厚需求。     

带栓钉的内置钢板混凝土组合剪力墙抗剪性能研究

为研究带栓钉的内置钢板混凝土剪力墙的受力状态及承载力的变化规律,以4个带栓钉的内置钢板混凝土剪力墙试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了22组带栓钉的内置钢板混凝土剪力墙的有限元模型,模拟了加载的过程和剪力墙的受力性能,考虑了材料的非线性,栓钉的滑移模型等,并将模拟结果与试验结果进行对比.分析不同参数如墙体厚度,钢板厚度,栓钉的直径、间距,轴压比及高宽比对组合墙的水平承载力和变形的影响,主要得到了栓钉对内置钢板混凝土剪力墙的影响规律.分析结果表明:当墙体、钢板厚度满足一定要求时,采用较大直径栓钉可以明显提高墙体的抗剪承载力,但随着栓钉直径的增大,承载力增加减慢;加密布置细直径栓钉后剪力墙承载力提高明显,而且延性较好.通过栓钉的模拟计算,拟合了带栓钉的内置钢板钢筋混凝土剪力墙的受剪承载力公式,可为设计应用提供理论依据.     

带栓钉钢板与外包混凝土剪力墙共同工作性能研究

为研究带栓钉抗剪键钢板在混凝土剪力墙中的锚固性能,进行了18个配置列阵栓钉抗剪键的内藏钢板混凝土墙板试件在单调连续加载下的推出钢板试验研究.试件设计中考虑了栓钉的直径、长度和数量,混凝土墙体厚度,钢板厚度,墙体分布钢筋配筋率等参数.在试验基础上,分析了钢板与外包混凝土之间的抗剪切极限荷载和滑移、钢板及栓钉应变、试件破坏形态等,研究了此类墙板的受力特点与破坏模式以及栓钉配置方式对墙板协调工作性能的影响.试验研究表明:在栓钉抗剪键面积一定的情况下,采用较小直径栓钉并加密栓钉的列阵布置可明显提高墙体的抗剪切承载力,在一定条件下钢板厚度的变化对承载力影响较小,内藏钢板剪力墙墙板应满足一定的厚度要求,栓钉的栓杆长径比λ应大于等于4.提出了适于内藏钢板混凝土剪力墙体设置列阵栓钉抗剪键的抗剪切承载力简化计算方法.     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

温度梯度作用下钢管混凝土拱桥拱脚混凝土裂缝控制研究

针对姚湾东南公路桥，采用HohaiRCFE-S程序建立拱脚局部模型，并分析拱脚在均匀升温、均匀降温及分别组合日照和气温骤降作用的4种工况下的应力状态，发现日照和气温骤降作用显著增大拱脚混凝土拉应力，提高开裂风险。为控制拱脚开裂，提出以裂缝宽度控制为目标的混凝土拉应力限制条件，对增厚外包混凝土厚度、增设剪力钉、设置拱肋弦杆支撑、拱脚混凝土顶面布置钢板和顶面附近施加预应力等5种控裂措施，分别建立有限元模型并进行应力对比和控裂效果分析。结果表明：均匀升温+日照和均匀降温+气温骤降工况下，仅增厚外包混凝土厚度或增设剪力钉不能满足拉应力控制要求；设置拱肋弦杆支撑或钢板控裂效果差；施加预应力可明显减小拱脚混凝土拉应力；施加预应力+增设剪力钉、施加预应力+外包混凝土厚度两种组合方案在4种工况下均表现出良好的控裂效果。     

钢-混组合加固梁承载能力试验研究

针对外包钢板钢—混组合结构加固方法中结合面传力机理及植筋、剪力钉数量对结构承载能力的影响问题,开展植筋、剪力钉布置不同的6组钢板—混凝土组合加固梁弯曲试验,比较植筋、剪力钉布置间距对构件的力学行为和承载能力的影响;根据试验数据以构件的破坏形态分析钢—混结合面的工作和破坏机理。结果表明：采用外包钢板加固法加固时,相对于原结构,加固的外包刚板刚度较大,对结合面的强度要求较高,通过灌浆料连接植筋、剪力钉的方式很难满足钢—混结构变形一致的要求,在一定范围内增、减剪力钉数量对加固结构的刚度和极限承载力基本没有影响,但可以防止钢板发生早期局部失稳,充分发挥外包钢板的刚度和承载能力。     

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙抗剪承载能力分析

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙是一种新型结构形式的组合剪力墙。为了研究加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的抗剪性能,采用ABAQUS有限元程序对其进行有限元模拟分析。分析了加劲板间距、跨高比、两侧钢板厚度和内填混凝土板厚度等参数对这种剪力墙抗剪性能的影响。分析结果表明:加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力高;跨度和钢板厚度是影响加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的主要因素,随着跨高比、钢板厚度的增大,承载力明显提高;最后基于承载力叠加原理提出加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力计算公式。     

配栓钉的钢筋混凝土双向板受力性能试验研究

为研究配置不同参数栓钉钢筋混凝土双向板的受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要研究栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等参数变化对受力性能的影响,采用静力加载方式模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。对比分析试验结果发现,增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中,增大直径效果最为明显,抗变形能力提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和抗变形能力均有不同程度降低;对比3种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更经济。对比分析相关规范计算结果和试验结果发现,规范对配栓钉板柱结构的计算结果具有足够的安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙抗剪性能研究

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙是一种新型的双重抗侧力结构体系。应用ABAQUS有限元软件,对12片钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙进行抗剪性能研究。通过改变混凝土墙板厚度、钢板厚度、混凝土强度、剪跨比等参数分析钢框架和组合剪力墙的剪力分配,并提出双钢板内填混凝土组合剪力墙的抗剪承载力计算公式。结果表明:在峰值点时,剪力墙承担总剪力的70%~90%,说明剪力墙是主要的抗侧力构件;将提出的抗剪承载力计算公式与有限元模拟结果对比,结果吻合得较好,说明所提出的公式合理。     

压型钢板-混凝土简支组合楼板挠曲变形实用计算方法

本文以栓钉直径φ、试件高度H,横向剪力传递件间距S为参数,对28块压型钢板-混凝土简支组合楼板进行了实验研究,在理论推导公式的基础上,提出了挠曲变形的简化计算公式,并给出了简化公式与实验曲线的比较结果。     

两边连接双层钢板剪力墙承载力性能研究

采用有限元软件ANSYS对上端简支、下端固定的双层钢板剪力墙进行静力荷载作用下的分析,研究了钢板厚度、混凝土厚度、跨高比、螺栓间距等因素对极限承载力的影响。结果表明,适当的混凝土板厚度,能有效的阻止钢板的侧向屈曲,对提高剪力墙的极限承载力存在有利影响;钢板的极限承载力随钢板厚度和跨高比的增大而增高,随螺栓间距的增大而降低,选取合适的材料厚度和尺寸对双钢板剪力墙在结构中的应用有重要的意义。     

装配式地铁站钢板-混凝土空心叠合板受弯性能

装配式地铁站钢板-混凝土空心叠合板具有自重轻、施工方便等优点,有较好的应用前景。本文基于ABAQUS软件对钢筋混凝土叠合板进行有限元分析,并将有限元分析结果与试验进行对比,验证钢筋混凝土空心叠合板有限元分析的可靠性;在此基础上分析预制钢板-混凝土空心叠合板的受弯性能,为装配式地铁车站用空心叠合板提出合理的截面尺寸。研究结果表明:本文建立的钢筋混凝土空心叠合板有限元分析结果与试验结果对比最大相差7.0%;内模厚度对预制钢板-混凝土空心叠合板的极限承载力及刚度影响最大幅度为15.5%。建立的有限元模型可有效的模拟钢筋混凝土空心叠合板的受弯性能;预制钢板-混凝土空心叠合板的合理截面为内模厚度200mm、内模宽度200mm、内模长度500mm;为实际生产和制备提供理论依据。     

混合连续梁桥主梁钢—混结合段受力性能分析

混合连续梁桥主梁钢—混结合段构造繁琐且受力复杂,是混合连续梁桥设计成败的关键。文章以某混合连续梁桥主梁钢—混结合段为研究对象,采用有限元软件Midas/Civil和ANSYS建立模型,对其进行局部应力分析,并数值模拟分析了PBL剪力键(开孔板连接件)和剪力钉受力状况,研究了承压板厚度变化对结合段构件受力性能的影响。结果表明:钢—混结合段的钢箱梁和混凝土箱梁应力、剪力钉及PBL剪力键最大剪力均符合规范要求;承压板厚度的增加能有效降低结合段钢构件的应力水平,缓解结合段连接处的局部应力集中现象。     

新型外包钢—混凝土组合梁中栓钉应力分析

新型外包钢--混凝工组合梁强度高、延性好、便于施工,应用前景广阔.目前对这种新型外包钢一混凝土组合梁中栓钉应力研究并不是很充分,应用有限元软件对一根新型外包钢-混凝土组合梁中的栓钉的应力分布进行了模拟分析计算,为进一步研究新型外包钢一混凝土组合梁中栓钉的布置和应用提供了理论基础.     

压型钢板－混凝土组合楼板正截面承载能力的实验研究

本文对２８块压型钢板－混凝土组合楼板进行了实验研究，试件以栓钉直径￠、均布连接件间距Ｓ，试件高度Ｈ为主要参数，分析了组合板的工作机理和破坏形态，提出了组合板的计算模型，和考虑组合界面相对滑移的抗湾承载力的实用计算方法．     

无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能分析

结合单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙的试验研究,对其滞回性能进行了有限元分析.考察了钢板支撑不同初始缺陷和墙板端部有无加强构造等因素对支撑墙板受力性能的影响.试验和分析结果均表明,墙板端部有角钢加强的试件,钢板支撑受压屈服后,在水平侧移角达1/50时墙板没有破坏,支撑墙板滞回曲线饱满稳定;端部没有加强的试件,在支撑受压屈服后,墙板端部局部开裂严重.分析还表明,内藏的钢板支撑在受压后只发生多波微幅弯曲失稳.随着沿墙板厚度方向墙板孔壁与支撑间间隙的增大,支撑的失稳波幅也增大,从而降低支撑墙板的初始刚度和受压承载力,增大支撑对墙板的局部冲剪力和墙板平面外的弯曲变形.当墙板的侧向约束足够时,墙板支撑受压和受拉时的性能较一致且无承载力和刚度退化,可以在结构分析中应用杆元对其进行模拟.     

装配式T型钢空腹夹层板组合楼盖受力性能研究

为研究装配式T型钢空腹夹层板组合楼盖的受力性能,对其理论计算公式进行了推导,并利用ABAQUS有限元分析软件建立了四边简支承装配式T型钢空腹夹层板组合楼盖的有限元模型,探讨各影响因素对该组合楼盖抗弯承载力的影响程度。分析结果表明:钢板厚度和钢材强度等级的改变对组合楼盖抗弯承载力的影响十分明显,而上层浇筑混凝土板厚度的增加、混凝土强度等级的提高,及连接上层混凝土板与下部钢结构的栓钉间距的减小,对组合楼盖抗弯承载力有一定的影响。理论计算方法验证结果表明,将组合楼盖截面的整体弯矩按上、下肋构件截面的刚度进行分配,再分别按组合构件和拉弯构件进行设计计算的方法是可行的。     

拔出破坏的钢混组合结构栓钉连接件承载力的分析方法

当栓钉长径比较小时,栓钉连接件容易发生拔出破坏,目前这种非材料破坏的失效形式的承载力主要通过试验确定。为了扩大有限元方法的应用,提出在有限元分析中以栓钉端头处的混凝土压应变为控制变量判断栓钉是否发生拔出破坏的分析方法,并确定其承载力。首先,采用ABAQUS软件建立标准推出试验的有限元模型,并将有限元计算值与文献实测值和规范计算值进行对比,其结果表明误差均在10%以内,验证了有限元模型的正确性。然后,结合提出的考虑栓钉拔出破坏的分析方法分析了栓钉的长度和直径对承载力的影响。最后,给出了栓钉拔出破坏的承载力计算公式。结果表明:栓钉与混凝土之间的绑定约束是面面接触方式的刚度的上限;混凝土强度越低越容易发生拔出破坏,规范中规定的栓钉长径比大于4以防止拔出破坏是偏于不安全的;由栓钉直径的增大而引起的连接件承载力的提高程度不受混凝土强度的影响,当栓钉直径在10～22 mm范围内以3 mm的增量增大时,承载力提高约42%、31%和35%;当栓钉直径大于16 mm时,《钢结构设计规范》计算的承载力值偏大,建议按Eurocode4规范进行设计;提出的栓钉拔出破坏的判断方法和承载力计算公式经规范计算值验证是合理可行的。     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙低周往复试验研究

为了解决核岛结构中屏蔽厂房的剪力墙在地震作用下的安全性能问题,对9个1颐5缩尺试件进行了低周往复拟静力试验。通过试验研究了双钢板混凝土组合剪力墙试件的刚度变化、破坏模式和耗能能力等特性,分析了钢板厚度、栓钉间距、竖向荷载以及加劲肋设置等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：双钢板混凝土组合剪力墙有很好的延性和耗能能力;钢板厚度、竖向荷载和加劲肋的设置都对剪力墙的抗震性能有很大的影响,而栓钉间距对其影响不大。在试验的基础上对部分试件进行了有限元数值分析,通过与试验结果的比较发现两者的结果能够较好吻合。最后,对本试验研究成果和核岛结构双钢板混凝土剪力墙已有研究成果进行了对比分析,并对以后的试验设计提出了改进的方向。     

组合梁斜拉桥钢混结合段钢格室的参数设计及力学性能分析

针对组合梁斜拉桥钢混结合段钢格室进行了参数设计及力学性能分析。通过ANSYS建立某大桥钢混结合段的有限元模型,主要讨论了钢承压板的厚度、钢格室的长度、剪力钉和PBL键的间距等设计参数对钢格室性能的影响。计算分析得出钢承压板最佳理论厚度为40~80 mm,钢格室最佳理论长度为2 m,剪力钉和PBL键最佳理论间距为150 mm。