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。当采用钢-混凝土组合连续梁时,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,进而影响结构的承载能力和耐久性。而钢-混凝土双面组合梁能够很好地改善单面组合梁的这种不利受力状态。采用简化计算方法对双面组合梁截面刚度进行了计算,并与试验实测值进行了对比分析。     

抗拔不抗剪连接件在钢-混凝土组合框架结构中的应用

抗拔不抗剪连接件能有效地释放混凝土板与钢梁之间的组合作用,降低负弯矩区混凝土板的拉应力,在桥梁结构中得到了广泛的应用。为研究该类连接件在建筑结构中的适用性,以一典型组合框架结构为例,在梁端负弯矩区附近采用抗拔不抗剪连接件取代普通剪力连接件,基于组合结构体系非线性分析程序COMPONA-MARC对结构进行了活载下的舒适度分析、静力弹塑性推覆分析和动力弹塑性时程分析,对比了采用不同连接件的结构的自振频率、挠度、层间位移、开裂情况、出铰情况等指标。分析结果表明,在梁端采用抗拔不抗剪连接件后,结构的舒适度基本不受影响,梁端楼面板内钢筋的拉应力明显降低。同时,由于梁端局部释放了组合作用,降低了结构的整体刚度,结构的抗震性能与传统结构相比有一定的提升,并且由于混凝土板的开裂得到了有效地控制,结构在大震后的可修复性能大大提高。     

框架-核心筒结构体系楼盖形式研究

对框架-核心筒结构体系楼盖进行了简化计算以及分析。结合中国规范,对一个10 m×9 m范围内的区格进行不同结构形式的布置,包括混凝土结构以及钢-混组合结构,其中钢-混组合结构包括了压型钢板、钢筋桁架楼承板与钢梁的组合;采用固定的梁系布置,对不同楼盖结构形式的梁板进行了材料成本统计,考虑施工工期的影响,通过换算成时间成本综合考察了各结构形式的优劣。     

抗拔不抗剪连接件在钢-混凝土组合框架结构中的应用

抗拔不抗剪连接件能有效地释放混凝土板与钢梁之间的组合作用,降低负弯矩区混凝土板的拉应力,在桥梁结构中得到了广泛的应用。为研究该类连接件在建筑结构中的适用性,以一典型组合框架结构为例,在梁端负弯矩区附近采用抗拔不抗剪连接件取代普通剪力连接件,基于组合结构体系非线性分析程序COMPONA-MARC对结构进行了活载下的舒适度分析、静力弹塑性推覆分析和动力弹塑性时程分析,对比了采用不同连接件的结构的自振频率、挠度、层间位移、开裂情况、出铰情况等指标。分析结果表明,在梁端采用抗拔不抗剪连接件后,结构的舒适度基本不受影响,梁端楼面板内钢筋的拉应力明显降低。同时,由于梁端局部释放了组合作用,降低了结构的整体刚度,结构的抗震性能与传统结构相比有一定的提升,并且由于混凝土板的开裂得到了有效地控制,结构在大震后的可修复性能大大提高。     

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。     

纵向非均匀锈蚀钢筋拉拔过程的有限元分析

混凝土中的钢筋锈蚀问题日益突出,针对非均匀锈蚀混凝土构件的试验研究,从粘结本构关系入手,对锈蚀钢筋构件结构性能退化和破坏特征进行数值计算分析。混凝土和钢筋均采用8节点实体单元建模;钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元Combine 39,同时,实常数赋值考虑位置函数影响,从而建立了纵向非均匀锈蚀钢筋构件的计算模型。通过计算获得了非均匀锈蚀钢筋拉拔位移与拉拔力之间关系,拉拔过程中混凝土应力变化和破坏发展过程,以及锈蚀钢筋与混凝土之间粘结应力的演化规律。     

高强U形外包钢-混凝土组合连续梁极限受弯承载力试验研究

为探究高强U形外包钢-混凝土组合连续梁的受弯性能,对4根跨度为4m的组合连续梁进行了静载试验。并对其破坏形态、荷载-挠度曲线、混凝土、钢梁及钢筋的应变等性能进行了分析。结果表明:组合连续梁在两跨跨中荷载作用下发生典型的弯曲破坏,有明显塑性破坏特征;组合连续梁中外包U形钢梁和负弯矩区钢筋能通过抗剪连接件有效协同作用,整体性能良好;将高强混凝土与高强钢板组合用于U形外包钢-混凝土组合连续梁中是可行的,两者通过栓钉连接,整体组合作用良好,具有良好的延性及较高的安全储备,适用于大跨度结构。     

钢-混凝土组合连续梁桥负弯矩区受力改善措施对比

钢-混凝土组合连续梁在负弯矩区桥面板易开裂,影响其刚度和耐久性。为研究改善负弯矩区受力性能的措施,文章以某(33+44+33) m钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象,采用Midas/civil软件建立全桥梁单元模型,模拟该桥施工过程。分别采用桥面板整体浇筑、改变混凝土浇筑顺序、支点强迫位移、预压等施工方法,计算四种施工方法下施工阶段钢梁应力、成桥阶段混凝土桥面板应力和混凝土裂缝宽度。结果表明:桥面板整体浇筑、改变混凝土浇筑顺序两种方法在施工过程中钢梁应力较小,但成桥后负弯矩区混凝土桥面板受拉,裂缝宽度较大。支点强迫位移和预压两种方法在施工过程中钢梁应力较大,但在成桥后使负弯矩区混凝土桥面板受压,并能减小其裂缝宽度。     

体外预应力混凝土梁的极限强度分析

通过梁截面的应力-应变关系,在分析体外预应力混凝土梁整体变形的基础上,得到了极限状态下体外预应力钢筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。将体外预应力钢筋应力的增加看作是作用在梁上等效荷载的增加,因此可以考虑不同的外荷载形式(包括对称荷载和不对称荷载)、不同的截面形式以及不同的体外预应力钢筋布置形式对梁极限状态的影响。计算结果与已有试验结果吻合良好。     

锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能试验研究

通过5组锈蚀钢筋再生混凝土中心拉拔试件,研究锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能,分析在钢筋锈蚀率、钢筋直径和混凝土强度等因素影响下,锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力-滑移的本构关系。得到锈蚀钢筋与再生混凝土间的黏结强度影响因子,获取了锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移曲线以及黏结区不同位置处钢筋应变的分布规律。结果表明:锈蚀率较小时,自由端发生滑移,试件仍能承受荷载;锈蚀率较大时,自由端出现微小滑移,试件发生劈裂破坏。为了准确得出相同滑移值下不同锚固位置的黏结应力,先拟合出相应位置处黏结应力与滑移值的关系式,再通过代入滑移值计算得出黏结应力,最后建立考虑位置函数的锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系。并与平均黏结应力进行了对比,结果表明拟合值与试验值吻合较好。     

钢管混凝土组合加强环节点有限元分析

提出了一种钢管混凝土柱与钢梁连接的新型组合加强环式节点,即钢管混凝土柱与钢梁连接上环采用外加强环、下环采用新型加强环的组合节点形式[1].通过用有限元软件Ansys10.0对三组不同环板宽度试件的局部模型进行非线性分析,讨论了节点的应力传递肌理,得出环板宽度是影响环板受力性能的主要因素,承载力随着环板宽度的增大而增大这一结论.     

双型钢混凝土转换梁柱节点有限元分析

以某工程双型钢混凝土转换梁柱节点为背景,首先介绍节点的几何形式及构造,然后利用有限元软件ABAQUS建立计算模型,包括混凝土、钢筋以及型钢的建立,在最不利荷载组合作用下对节点进行受力分析,研究该节点中混凝土、钢筋以及型钢的应力应变、破坏形态及变形情况。结果表明:双型钢混凝土梁柱转换节点的应力、变形均满足设计要求,具有足够的强度和刚度。     

无钢柱型钢混凝土梁施工工艺

无钢柱型钢混凝土梁是适用于商业综合体或高层转换层的一种新型结构形式,其原型是在型钢混凝土组合结构基础上演变优化过来的。通过分析其施工难点及传统施工方法的弊端,进行了工艺的优化和创新,通过调整施工工序,改进钢筋绑扎形式并自制专用钢梁支撑件,保证了钢梁安装的安全及质量,并加快了施工进度。     

钢-混凝土组合扁梁受弯性能理论分析与试验

钢-混凝土组合扁梁楼盖以其楼盖结构高度小、防火性能好、下表面平整观感好、便于管线铺设以及在经济跨度范围内梁高更小的优势,在国外(特别是英国和北欧地区)得到了较广泛的应用。实际工程中,钢-混凝土组合扁梁楼盖应用较多的是SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板,用于住宅建筑时,存在以下不足:1)钢梁下翼缘外露,需要进行防腐防火保护;2)深肋压型钢板组合扁梁下翼缘不平整需做吊顶,增加了成本和结构高度;3)SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板均为单向板,导致楼盖厚度较大,且楼盖高度难以进一步降低等,制约了钢-混凝土组合扁梁楼盖在实际工程中的应用。为此,提出了预制叠合密肋楼板和预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖的概念,预制叠合密肋楼板由预制带肋底板和现浇层组成,可实现双向传力。由于该新型预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖区别于传统的SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合扁梁楼盖,为研究该新型组合扁梁楼盖预制叠合密肋楼板与钢梁协同工作性能及其设计方法,结合某高层钢结构住宅示范工程的设计,对该新型钢-混凝土组合扁梁的受弯性能进行了理论分析与试验研究。设计制作了2个预制叠合密肋楼板组合扁梁试验试件,主要变化参数为钢梁腹板开孔形式和剪力键设置方式。钢梁采用焊接不等翼缘钢梁,楼板采用预制叠合密肋楼板,预制板均不出筋。钢材牌号为Q345B,楼板混凝土强度等级为C35,钢筋为HRB400级。试件计算长度为3 800 mm,几何长度为4 000 mm。通过试验研究该新型钢-混凝土组合扁梁的承载能力、延性、变形性能、裂缝开展、应力及应变发展情况等。在试验研究的基础上,提出了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算简化假定,并基于破坏强度理论推导了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算公式。通过理论分析和试验研究得到以下结论:1)预制叠合密肋楼板组合扁梁具有优良的承载能力和延性性能。试件挠跨比达到1/32时,试件承载力仍未有明显下降,试件呈延性破坏特征。2)在钢梁下翼缘边缘和受拉钢筋屈服时,试件达到屈服承载力;在钢梁全截面屈服、受拉和受压钢筋屈服、受压区混凝土压溃时,试件达到极限承载力。在峰值荷载之前,混凝土和钢梁截面应变分布近似呈线性分布,可以采用平截面假定。3)基于破坏强度理论提出的预制叠合密肋楼板组合扁梁的抗弯承载力计算公式,与试验结果吻合良好,且偏于安全。     

叠合式混凝土剪力墙受力机理及工作性能数值研究

围绕叠合式混凝土剪力墙内钢筋的工作机理,分析预制墙板接缝处钢筋的受力机理和结构物的受力变形。利用ABAQUS有限元模拟分析软件,对不同钢筋排布的预制构件进行建模研究,分析钢筋的应力应变和结构物的内部损伤状态。得到了构筑物内部应力分布图,证明了损伤部位在搭接钢筋与混凝土接触区域。研究成果将有助于装配式构件发展并为预制构件的受损预测分析提供理论参考。     

广州亚运城体操馆结构设计

广州亚运城体操馆屋盖结构体系由比赛区直腹杆拱架体系、训练区桁架体系和飘带区单层网壳三个大单元构成,各单元通过内外环梁和H形钢梁连接。将上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模计算,通过节点有限元分析确定了直腹杆拱架节点刚接形式,总结了判断节点刚度的标准。通过精细分析,确定了主要受力构件——柱和直腹杆拱桁架各杆件的计算长度。对支撑体系进行优化设计,确定结构抗侧刚度。通过大悬臂端铺设应力蒙皮板计算分析,表明应力蒙皮板起到了一定的抗震作用。最后对本工程进行了弹塑性时程分析,考察了整个结构大震下的受力特征,分析表明支撑钢屋盖的内环柱及外环柱均处于弹性状态,下部混凝土柱基本处于弹性状态。     

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。     

钢筋混凝土框架结构分离式建模法研究

以钢筋混凝土框架结构为研究对象,建立混凝土与钢筋分离式有限元模型,对静态和动态荷载下的框架结构力学响应进行分析,其中混凝土材料采用Solid65单元,钢筋采用link10单元,混凝土与钢筋之间的黏结和滑移用联结单元来模拟,计算结果表明:分离式建模法能很好的显示钢筋混凝土的应力应变分布,能较为准确的模拟混凝土开裂,计算结果与实际情况较为吻合。     

钢梁埋入混凝土墙节点承压破坏的弯剪相关性研究(之一)

改进已有钢梁埋入混凝土墙节点的力学分析模型,考虑了嵌入I型钢梁上下翼缘间混凝土对钢梁上下翼缘的压应力作用,给出节点的混凝土构件承压破坏的弯剪相关曲线和公式,并进行试验验证,为超静定组合节点内力分析提供理论依据。通过ABAQUS有限元分析,提出最大有效埋入深度概念,给出了混凝土有效承压宽度的建议值,分析了上翼缘与下翼缘前受压区合力的比值kf、下翼缘与上翼缘后受压区合力的比值kb的变化趋势,并给出了的kf、kb建议值,为准确分析节点内力打下基础。     

考虑温度影响的焊接组合钢梁的有限元分析

组合钢梁焊接时在腹板处开设扇形切角是目前常见的一种焊接工艺。文章采用ANSYS有限元分析软件，首先对有、无切角的组合钢梁进行热分析，即在考虑温度影响的情况下，对不同切角形式的焊接组合钢梁首先进行温度分布、残余应力分布方面的比较，其次进行加载后的有限元分析，讨论结构内部的应力、应变分布。