部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区局部屈曲分析与试验研究

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁主要由钢筋混凝土翼板、下箱室充填混凝土的窄幅钢箱梁和抗剪连接件组成。通过2根部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁弯曲性能试验研究,对比考察了部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的受力全过程,分析了组合梁钢板的局部屈曲特征,给出了钢梁腹板屈曲应力的简化计算模型。试验结果表明,钢箱内部分充填混凝土可以有效地提高负弯矩区的抗弯性能、梁的整体延性性能和受压区钢梁的稳定性,能够显著地改善钢板的局部屈曲性能。     

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。     

部分外包混凝土组合梁负弯矩区翼缘板裂缝试验研究

为了研究部分外包混凝土组合梁在负弯矩作用下混凝土翼缘板裂缝分布及发展情况,对6根部分外包混凝土组合梁和两根普通钢-混凝土组合梁进行了静力加载试验研究。通过对比试验发现:与普通钢-混凝土组合梁相比,部分外包混凝土组合梁负弯矩区截面刚度较大,混凝土翼缘板的裂缝开展比较缓慢,且具有较大的开裂弯矩值;随着组合梁负弯矩区综合力比的增加,混凝土翼缘板的平均裂缝间距与最大裂缝宽度均有减小的趋势。在试验研究的基础上,提出了部分外包混凝土组合梁负弯矩区混凝土板开裂弯矩和裂缝宽度计算公式,对开裂截面混凝土翼缘板的塑性发展与钢筋应变不均匀现象进行了探讨,为部分外包混凝土组合梁在实际工程中的应用提供参考和理论依据。     

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。     

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.     

钢-混组合梁桥负弯矩区裂缝控制研究综述

钢-混组合连续梁桥负弯矩区存在混凝土板受拉、钢梁受压的不利区域。尤其是混凝土板的开裂会造成钢筋锈蚀、刚度降低的严重问题。为保障组合结构桥梁的安全与耐久性,在钢-混组合连续桥梁的设计与施工中,需对组合梁负弯矩区混凝土板的裂缝进行控制。文中从组合梁桥负弯矩区混凝土板的开裂机理,裂缝宽度影响因素以及裂缝控制措施三方面进行综述。希望能对组合梁桥负弯矩区混凝土的裂缝控制有所帮助。     

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-混凝土双面组合连续梁截面刚度试验研究

钢-混凝土组合梁是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。当采用连续组合梁时,负弯矩区会出现钢梁受压、混凝土翼板受拉的不利情况,使混凝土桥面板因承受较大拉应力而开裂,引起钢筋及钢梁腐蚀等严重问题,影响结构的承载能力和耐久性。而双面组合梁(在传统的单面组合梁的内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板)能够很好地改善单面组合梁的这种不利受力状态。通过采用简化计算方法对双面组合梁截面刚度进行计算,与试验实测值进行了对比分析。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁受力性能试验与有限元分析

为了研究负弯矩作用下腹板开洞钢-混凝土组合梁的极限承载力及相关受力性能,对4根组合梁试件进行了试验研究和有限元分析。结果表明,负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力明显降低,洞口区域应变不再符合平截面假定;通过增加混凝土板厚度可以提高其承载力;混凝土翼板对负弯矩区腹板开洞组合梁的抗剪承载力有很大的贡献;洞口形状对其受力性能有较大的影响。     

密实截面组合梁的竖向抗剪强度Ⅱ:受负弯矩作用的组合梁

在负弯矩区段,虽存在严重的混凝土开裂,但组合梁的竖向抗剪承载力仍远大于钢梁腹板抗剪名义值.采用通用有限元程序ABAQUS 6.5,对密实截面组合梁负弯矩区的弯剪强度问题进行研究.分析结果表明,提出的有限元分析方法可以准确预测组合梁的弯剪强度,同时对组合梁的变形刚度也可以较准确地模拟.在此基础上,利用有限元方法,对剪力连接程度、混凝土强度、力比、混凝土翼板截面尺寸、剪跨长度等参数进行计算分析,回归得到组合梁负弯矩区截面考虑力比影响的竖向抗剪强度公式.研究发现,在负弯矩区段,组合梁竖向抗剪强度的提高,只来源于混凝土翼板的抗剪作用,组合作用的贡献可以忽略;采用建议的抗剪强度公式可以不考虑组合梁负弯矩区截面弯矩与剪力的相互影响.     

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。     

钢-混凝土组合梁抗裂性能的试验研究

为研究钢-混凝土连续组合梁的受力性能,特别是体外预应力对抗裂性能和刚度的影响,完成3根反向加载的简支组合梁和3根2跨连续组合梁的静力加载试验,其中包括2根在钢梁和混凝土板内折线布筋的体外预应力组合梁。试验表明:非预应力组合梁在负弯矩作用下的开裂荷载较低,连续梁在较低荷载下就会由于混凝土开裂而发生明显的内力重分布,且横向钢筋间距对裂缝间距具有一定影响;折线布筋的体外预应力组合梁开裂荷载增大,裂缝间距和裂缝宽度明显减小,且相同荷载下的挠度下降,说明体外预应力可有效改善组合梁的综合受力性能。此外,预应力作用对组合梁的滑移分布有较明显影响。     

钢-混凝土组合梁截面组合抗剪性能的试验研究

对4根密实截面钢-混凝土组合梁的组合抗剪性能进行了试验研究。试件全部采用简支,跨中两点对称单调静力加载,考虑抗剪连接程度及正负弯矩的影响。试验结果表明,组合梁负弯矩区的界面滑移规律与正弯矩区的不同,其大小对组合梁的抗剪承载能力影响较小。不论混凝土翼板是处于组合梁截面的受压区还是受拉区,其对组合梁截面的抗剪承载能力均有明显的贡献,目前规范仅计算钢梁腹板的抗剪作用偏于保守。按叠加法建立了计算组合梁抗剪承载能力的计算式,计算值与实测值吻合良好。     

钢-混凝土-ECC组合梁受弯性能试验研究与有限元分析

为解决连续组合梁桥负弯矩区桥面板易于开裂的问题,提出了适用于连续组合梁桥负弯矩区的钢-混凝土-ECC组合桥面结构,将表面一定厚度的混凝土替换为混杂纤维ECC,提高连续组合梁桥负弯矩区耐久性。设计并完成了2根钢-混凝土-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁的静力单调加载试验。结果表明：在纵向配筋相同的情况下,ECC组合桥面结构的屈服荷载和极限荷载高于传统组合结构的,开裂荷载远高于传统组合结构的,且裂缝数量减少、宽度减小。基于试验数据,对GB 50017—2017《钢结构设计标准》中组合梁负弯矩受弯承载力计算方法进行了修正并验证,计算值与试验值吻合良好。利用ABAQUS软件建立了钢-混凝土-ECC组合桥面结构有限元模型,进行试验模拟和参数分析,研究发现ECC厚度增加对各项指标提升效率呈下降趋势;配筋率与各项指标成正比;在短期荷载作用下,2层配筋的组合梁开裂荷载与3层配筋的组合梁接近,但屈服荷载和极限荷载有明显提高。     

钢-部分预应力混凝土连续组合梁内力重分布研究

本文报道了10榀钢-部分预应力混凝土连续组合梁和1榀钢-普通混凝土连续组合梁的极限承载力试验结果。试件为两跨连续梁,主要试验参数为负弯矩区部分预应力比PPR、综合力比Rp及栓钉连接程度。试验采用跨中单调一次加载。试验发现,在负弯矩区施加预应力的钢-部分预应力混凝土连续组合梁可产生较充分的内力重分布,其主要影响因素为截面相对受压区高度ξu和负弯矩区综合力比Rp。本文通过试验研究和理论分析,提出了钢-部分预应力混凝土连续组合梁满足承载力要求的弯矩调幅限值犤β犦的计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

钢-混凝土双面组合连续梁裂缝试验研究

在3片试验梁模型试验的基础上,对钢-混凝土双面组合梁负弯矩区的裂缝问题进行了研究,给出了裂缝最大宽度计算公式,并将试验实测值与理论计算值进行了对比,结果表明二者吻合良好。同时,计算了模型梁的开裂弯矩,并提出了有效控制钢-混凝土双面组合梁裂缝的措施及今后的研究重点建议。     

体外索钢箱-混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2.8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29.35%,承载力提高34.67%,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。     

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.     

钢箱-混凝土组合梁试验研究与承载能力计算

对钢箱-混凝土组合梁这一新的结构形式进行了试验研究,通过4个钢箱-混凝土组合梁和2个钢箱梁试件的试验,考察了试验梁破坏过程、弯矩-位移曲线、弯矩-应变曲线、截面应变分布等。试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度和良好的延性。考虑混凝土受钢箱约束的强度提高和钢箱顶板局部屈曲影响,提出了钢箱-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。