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。     

洞口形状对腹板开洞钢-混凝土组合梁的受力性能影响分析

通过研究洞口形状对腹板开洞钢-混凝土组合梁受力的影响,选择合适的洞口形状以降低开洞造成的不利影响;在已有试验基础上,利用ANSYS对洞口设置在弯剪区段且洞口形状不同的组合梁进行力学性能分析,研究了洞口形状对承载力、变形能力以及内力重分布和传力机制的影响。结果表明：钢-混凝土组合梁腹板开洞会导致刚度、极限承载力下降;非正方形洞口组合梁因洞口形状不同,极限变形有不同程度增强;洞口形状会影响洞口处混凝土、钢梁承担的剪力比例,混凝土占总剪力的46%～59%,而钢梁占总剪力的41%～54%;极限变形与洞口处塑性铰的面积大小有关;栓钉会对周围的混凝土产生一定预压力,对混凝土应力重分布有影响,洞口处混凝土的剪力有明显的剪力差,洞口下方钢梁所承受的剪力大于洞口上方钢梁;洞口形状会影响组合梁内部传力机制,长方形、正方形洞口试件在洞口区域以次弯矩传递力,非长方形、正方形洞口试件在洞口区域以主弯矩传递力;在结构设计时应该考虑洞口位置的偏心、主应力方向与洞口边缘的夹角。     

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。     

钢-ECC组合梁负弯矩区受弯性能试验研究

纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,ECC）具有高延展性以及受拉刚化特点,应用于组合梁桥的负弯矩区时可有效减少桥面板的受拉开裂。完成了2根钢-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁对比构件在负弯矩作用下的静力加载试验,通过试验研究了不同配筋率的ECC对结构受力性能特别是抗裂性的影响。试验研究表明：在负弯矩作用下,钢-ECC组合梁的刚度较钢-混凝土组合梁明显提高|由于ECC翼板的抗拉作用导致截面中和轴上升,钢梁受压区增大,构件延性有所降低|钢-ECC组合梁可有效提高结构的开裂荷载并减小裂缝宽度,提高配筋率有利于进一步减少ECC翼板的裂缝宽度。提出了钢-ECC组合梁的承载力与开裂荷载的计算方法,提供了挠度分析的方法和裂缝宽度的基本模型。     

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。     

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...     

带腹板开洞组合梁塑性承载能力计算简述

介绍组合梁的工作性能．并简述了一种新的计算方法。此方法利用建立洞口次弯矩函数可以简便、清晰地推导出带腹板开洞组合梁塑性承载力计算公式。通过简单的程序完成繁琐的迭代．从而计算出带腹板开洞组合梁的塑性承载力。     

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。     

带腹板开洞组合梁的非线性计算

介绍了一带腹板开洞组合试验梁的模拟计算及计算结果。该模拟计算取得了与试验实测值吻合性很好的计算结果，除此之外，模拟计算还提供了一些其它有用的计算结果，从这些结果中，人们可以很直观地认识该类梁的一些受力特性。     

负弯矩区预应力钢-混凝土组合梁的力学特性

为使组合梁在使用状态下的抗弯刚度碍以改善，对预应力组合梁负弯矩区的力学特性进行了分析，提出了极限状态下预应力组合粱截面抗弯刚度的计算模式，分析和比较了现有预应力组合粱的试验结果和理论计算结果。     

腹板开洞钢-混凝土组合梁的抗弯和抗剪设计

钢-混凝土组合梁下通过的管道会导致建筑层高的增加而减小组合结构的优势.腹板开洞的钢-混凝土组合梁有效地减小了梁下所需的空间,从而从工程上解决了该问题.但是,洞口的存在影响了钢-混凝土组合梁的受力性能.如何设计腹板开洞钢-混凝土组合梁是一个重要且实际的结构难题,而我国目前尚没有规范可以遵循.本文介绍了ASCE和EC4关于腹板开洞简支组合梁的抗弯和抗剪设计方法,给出了算例,并进行了分析和评述,可供工程设计参考.     

钢-压型钢板混凝土连续组合梁调幅系数的试验研究

为了研究钢 压型钢板混凝土连续组合梁的受力性能,对 3根两跨钢 压型钢板混凝土组合梁进行了试验研究。试验结果表明,通过控制力比 R,压型钢板组合梁支座负弯矩区具有足够的塑性转动能力和延性,能够保证连续梁形成充分的塑性内力重分布。同时,根据现有的试验结果和理论分析,推导了连续组合梁负弯矩调幅限值的计算公式,计算结果与试验值符合良好。据此,对连续组合梁的负弯矩调幅系数提出了建议。     

后锚固钢-混凝土组合梁的静力试验研究

本文进行了4根二次成型的钢一混凝土组合梁的试验,构件之间的主要区别为连接方式和剪力连接程度的差异,着重分析这种新型组合梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线和沿截面高度方向的应变分布等.通过试验研究初步了解了这种新型组合梁的受力特点,为此类构件在结构加固工程中的应用提供了理论依据.     

薄壁U型钢-混凝土组合梁抗剪性能的试验研究

钢与混凝土组合梁因承载力高等特性在工程中得到了广泛的应用,薄壁U钢-混凝土梁正是其中一种特殊构件。为综合分析不同条件下薄壁U型钢的剪切性能、屈曲破坏模态等,观察梁随着荷载的施加受力的传递过程及破坏特征,进行了8根简支组合梁的抗剪性能的试验研究。结果表明,相对于普通混凝土组合梁及纯钢梁,薄壁U钢-混凝土梁剪切破坏有较好的延性,钢梁腹板因内填混凝土屈曲模态由三个屈曲半波变成一个屈曲半波,承载力得到大幅度提高;与普通钢-混凝土组合梁相比,薄壁U型钢-混凝土组合梁在剪跨比小于2时即会发生弯曲破坏。     

预制装配式栓钉连接件钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为适应装配式钢-混凝土组合梁的发展需求,研究了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填充高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁.通过梁式试验获得了该装配式组合梁的极限承载力、荷载-挠度关系、界面荷载-滑移关系以及截面的应变分布规律,并与普通现浇钢-混凝土组合梁的抗弯力学性能进行对比分析.试验结果表明:所有试验组合梁均发生弯曲破坏,装配式组合梁的抗弯承载能力稍好于现浇组合梁的抗弯承载能力.采用我国现行《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)的组合梁塑性设计方法可偏于安全地预测该装配式组合梁的抗弯承载力,该组合梁预制装配方法可供工程实践参考.     

带加劲肋的腹板开洞组合梁计算方法

组合梁腹板开洞会削弱其承载力,工程上经常对洞口设置加劲肋进行补强设计。本文通过对美国AISC和欧洲SCI/CIRIA中普通腹板开洞组合梁计算方法进行介绍,并参考我国已有的腹板开洞组合梁试验研究及计算方法得出带加劲肋的腹板开洞组合梁计算公式,其适用性需要进一步的试验研究来验证。     

负弯矩作用下钢-混组合梁的疲劳试验

介绍了钢-混组合梁在负弯矩作用下的疲劳性能。在两个钢-混组合梁结构上分别进行循环荷载下的疲劳试验,并只局限于初始开裂和稳定开裂。试验结果表明,循环荷载与初始荷载相等时,疲劳试验对梁刚度与裂缝形态的影响有限。然而,当循环荷载与稳定开裂荷载相等时,在初始静态试验时产生了大量的残余应力,造成了破裂,且梁的刚度减小而荷载周期增加。中期的静态试验证实了栓钉与周围混凝土的连接失效,栓钉的承载力随着荷载周期的增加而减小。此外,对经过疲劳测试的样本与未经过疲劳测试的样本进行最终的静态测试发现,循环荷载大于初裂荷载时,疲劳试验会降低梁的刚度及极限承载力。     

CFRP加固RC连续梁负弯矩区试验研究

通过1根未加固钢筋混凝土连续梁和2根在负弯矩区分别外贴一层和两层碳纤维布的钢筋混凝土连续梁抗弯试验,研究了在钢筋混凝土连续梁负弯矩区粘贴碳纤维布及碳纤维布粘贴层数对连续梁抗弯性能的影响.结果表明,在钢筋混凝土连续梁负弯矩区粘贴碳纤维布的加固方法能显著改善连续梁的抗弯性能,负弯矩区碳纤维的存在提高了连续梁的抗弯刚度,但随着碳纤维布层数的增多,碳纤维布的使用效率下降,理论计算值与试验值吻合较好,现有计算理论能够满足工程需求.     

体外预应力钢-混凝土组合连续梁的试验研究及有限元分析

与承受正弯矩的简支梁不同,连续梁中支座部分承受负弯矩,组成组合梁的钢板件受压力作用,其力学性能受稳定控制,不考虑稳定影响的规范简化塑性算法会带来不安全的结果.以Ⅱ类、Ⅲ类组合梁和是否配置预应力筋为参数,进行了两组共四根连续组合梁的单调加载对比试验.试验结果表明:无论预应力连续组合梁或是普通连续组合梁,最终破坏特征均为负弯矩区混凝土开裂,钢腹板局部屈曲,整个截面畸变失稳,正弯矩区混凝土板压碎;正弯矩区的承载能力可由简化塑性计算方法计算,而负弯矩区的受力性能由稳定控制,影响其承载能力的主要因素为板件的宽厚比所表征的截面种类,考虑屈曲的承载力计算方法与试验结果吻合.对各组合梁进行了有限元数值分析,分析考虑界面滑移、预应力、稳定等影响,结果和试验吻合较好.