采用新型抗剪连接件的型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究轴心受压状态下新型抗剪连接件对型钢混凝土柱力学性能的影响,以抗剪连接件形式、间距为变化参数,对6根采用新型抗剪连接件的型钢混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、延性系数以及轴力分配规律。研究结果表明：设置栓钉、π形开孔板、π形CR抗剪连接件对强约束区混凝土承担荷载的比例影响较大,且试件延性均有所提高,其中设置π形CR抗剪连接件的试件SRCDC-1延性最好,与无抗剪连接件试件相比,其延性系数提高了8.4%。最后,在考虑箍筋、型钢对混凝土约束作用的基础上,对布置新型抗剪连接件的型钢混凝土柱轴压承载力进行了计算,并给出了相关计算建议。     

开孔板连接件受剪性能试验研究

开孔板连接件是钢-混凝土组合梁中常用的一种抗剪连接件。通过21个开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,研究了开孔板的开孔直径、混凝土强度等级、孔中横向贯通钢筋的直径和数量等对开孔板连接件的破坏形态、荷载-滑移特性和受剪承载力等的影响。研究表明:开孔板连接件的荷载-滑移曲线(P-S曲线)大致可分为弹性阶段、塑性发展阶段和下降段;提高混凝土强度等级、增大开孔直径可提高开孔板连接件的受剪承载力,横向贯通钢筋直径由16mm增大至20mm时,试件的受剪承载力提高了21.8%,配置横向贯通钢筋2 16的试件受剪承载力比相应的未配置横向贯通钢筋的试件高19.1%;随着混凝土强度等级的提高,试件抗剪刚度增大,而开孔直径及横向贯通钢筋直径则对抗剪刚度无明显影响。最后,基于试验结果提出了开孔板连接件受剪承载力的计算方法。研究成果可为编制《钢-混凝土组合桥梁设计规范》提供依据和参考。     

栓钉连接对预制UHPC-现浇普通混凝土抗剪性能影响

为研究栓钉连接件对预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪性能的影响,文中对光滑界面和不同栓钉连接件长度界面的组合试件进行双面剪切试验,记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移,通过剪切荷载-滑移曲线分析栓钉连接件长度对组合试件抗剪性能的影响。研究结果表明,栓钉连接件显著提高预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪强度。其中20mm栓钉露出长度界面的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大,抗剪强度达到光滑界面的4.16倍。栓钉连接件组合试件表现为延性破坏。随着界面栓钉露出长度的增加,组合试件的界面抗剪强度与刚度均先上升再下降。为使用UHPC免拆模板进行界面处理提供参考。     

π形开孔板连接件受剪性能试验研究

高性能组合结构中抗剪连接件的研究受到广泛关注,通过6组10个π形开孔板抗剪连接件试件在单调及重复荷载作用下的推出试验,研究其破坏模态、荷载-滑移曲线以及应力发展规律等.分析了贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的布置方向、连接件数量以及加载方式对π形开孔板连接件初始刚度和受剪承载力等力学性能的影响.结果表明:π形开孔板抗剪连接件...     

装配式组合梁高强螺栓连接件抗剪性能试验研究

为实现钢-混凝土组合楼盖和组合桥梁等结构的装配化,提出了一种钢梁-预制混凝土板采用高强螺栓的可拆卸装配式抗剪连接方法。以螺栓直径、孔径比(预留孔径和螺栓直径的比值)、约束条件为试验参数,设计了共14个试件,研究预制装配式高强螺栓抗剪连接件的抗剪性能。通过试验获得了预制装配式连接件的破坏模式、高强螺栓的抗剪承载力和荷载-滑移特性,同时,与现浇混凝土板推出试件的破坏模式和受力性能进行对比。试验结果表明:所有试件均发生螺栓的剪断破坏,且断裂均发生在混凝土板与钢梁的交界面上;增大孔径比能改善螺栓的抗剪性能;高强螺栓、无收缩自密实水泥基高强浇筑料(HPG)和混凝土板之间的连接是可靠的;由抗拉强度和截面面积控制的抗剪承载力计算公式可较好地预测连接件的极限承载力。     

型钢泡沫混凝土粘结滑移性能试验研究

为研究肋板对型钢泡沫混凝土粘结滑移性能的影响,进行推出试验,研究4种泡沫混凝土密度下型钢翼缘未设置肋板、型钢翼缘设置肋板,这两种情况下试件的荷载特征值及粘结强度.通过对试验数据的整理及分析得到荷载特征值关于肋板数量及泡沫混凝土密度的回归方程.结果表明翼缘处布置肋板的试件在4种泡沫混凝土密度下的初始滑移荷载与极限荷载均有明显提升,有效增加了型钢与混凝土这两种材料之间的粘结力,进而提高粘结强度,为该类抗剪连接件在钢-混凝土组合结构的应用提供依据.     

装配式胶合竹-混凝土组合梁试验研究

针对现有凹槽连接件与销连接件性能上的不足,提出一种螺杆外包活性粉末混凝土(RPC)的装配式复合连接件。推出试验结果表明:外包RPC层对复合连接件的抗剪性能有显著贡献,抗滑移刚度和抗剪承载力都随外包RPC厚度的增加而增大;影响连接件抗剪性能最重要的因素是连接件的外径,而不是螺杆直径;复合连接件同时具备高刚度和高延性,且适于装配施工。对采用复合连接件的两根装配式胶合竹-混凝土组合(BCC)梁开展了四点抗弯试验,结果表明:装配式BCC梁在受弯过程中表现为部分组合效应,靠近端部的复合连接件产生较为显著的剪切变形,使得组合梁在破坏前具有明显的征兆,复合连接件的竖向抗拔构造措施可靠;设置轻骨料混凝土叠合层,能在有效控制自重的前提下,显著提高BCC梁的抗弯刚度和承载力;采用欧洲标准5(EC 5)中的γ法对BCC梁的抗弯承载力进行了预测,结果显示该方法明显高估了试件的承载力,不能直接用于BCC梁抗弯承载力的预测。     

组合梁的两种新型连接件抗剪滑移性能试验研究

开孔板和开孔波折板是钢-混凝土组合结构中的两种新型抗剪连接件.分别设计、制作了不同构造参数的开孔板和开孔波折板连接件剪切试件,完成了对比加载试验.研究了两种新型连接件剪切试件的破坏形态、荷载-滑移特性及相同构造参数下两种连接件的抗剪承载能力.研究结果表明:两种连接件均发生纵向劈裂破坏;开孔板连接件无明显的塑性滑移特性,开孔波折板连接件有明显的塑性滑移特性;波折面的局部承压对开孔波折板连接件的抗剪能力有较大影响;相同构造参数下,开孔波折板连接件的承载力约为开孔板的3倍.     

装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁大直径群钉连接件抗剪性能数值分析

为研究大直径群钉连接件在装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥中的抗剪性能,通过有限元软件ABAQUS建立了19个推出试件模型。着重分析了浇筑方式、栓钉间距、键群间距和键群数量对试件抗剪承载力、抗剪刚度和荷载-滑移曲线的影响规律。研究结果表明：试件破坏模式主要表现为栓钉根部的剪断以及混凝土的局部压碎;使用预制超高性能混凝土板推出试件的抗剪承载力比现浇试件降低10%以内;栓钉间距小于2.5倍栓钉直径时,试件抗剪承载力明显下降;随着键群间距和数量的增加,键群中单个栓钉的抗剪承载力以及抗剪刚度减小。针对装配式钢-薄层超高性能混凝土大直径群钉连接件提出了预测其荷载-滑移关系的理论模型,并将抗剪承载力试验结果与规范计算结果进行了比较,得到了适用于装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥大直径群钉连接件的计算方法。     

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明：开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的von Mises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。     

木-混凝土组合梁剪力连接件研究现状综述

木-混凝土组合结构是在木结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。试验研究表明,当木梁和混凝土板用可靠的剪力连接件连接起来共同作用时,抗弯承栽力和抗弯刚度都有较大的提高。文章总结了近年来国内外木-混凝土组合结构的特点,主要介绍了国内外木-混凝土组合结构剪力连接件的研究现状,展望了我国现阶段木-混凝土组合梁剪力连接件领域的研究方向。     

Lightweight steel–concrete–steel sandwich system with J-hook connectors

This paper investigates a new concept for designing composite structures comprising a lightweight concrete core sandwiched in between two steel plates which are interconnected by J-hook connectors. Specifically, lightweight concrete (density less than 1450 kg/m³) and novel J-hook connectors have been developed for this purpose. The hook connectors are capable of resisting tension and shear, and their uses are not restricted by the core thickness. Push-out tests confirms that the shear transfer capability of J-hook connector is superior to the conventional headed stud connector in achieving composite action between steel plate and concrete core. Twelve sandwich beam specimens have been tested to evaluate the flexural and shear performance subjected to static point load. Parameters investigated include degree of partial composite, concrete with and without fibres and concrete strength. Using Eurocodes as a basis of design, theoretical model is developed to predict the flexural and shear capacity considering partial composite and enable construction of sandwich structures with J-hook connectors. Compared with test results, the predicted capacity is generally conservative if brittle failure of connectors can be avoided. Test evidence also shows that inclusion of 1% volume fraction of fibres in the concrete core significantly increases the beam flexural capacity as well as its post-peak ductility.     

A new type of steel–concrete composite channel girder and its preliminary experimental study

A new type of steel–concrete composite beam that is specifically applicable to railway bridges is presented. The beam is featured with a channel shaped section. For such a section, the U-section steel beam is prefabricated with steel plates and the interior side of the channel is cast with concrete. The steel plates and concrete are integrated through shear stud connectors and work together to distribute loads. This type of structure not only inherits the characteristics of traditional concrete channel beams but also possesses its own unique attributes, such as advantageous mechanical performances, facilitating construction process, and low maintenance cost etc. To develop a design method for this new type of structures, and based on some FEM analysis, a static test of four-point symmetric bending was designed on a simply supported steel–concrete composite channel beam model with 1/3 sectional scale and 1/4 length scale. Preliminary research was conducted on its bending capacity, stiffness, stress distribution, crack diagram etc. Experimental results revealed that the steel plates and the concrete slab integrated through shear stud connectors can work well together and the channel beam model presented a bending failure mode. The flexural load carrying capacities and deformations of the composite channel beam were also analyzed by the Section analysis method, and the results agreed well with those from the test.     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

GFRP型材-混凝土组合梁受弯性能试验

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)型材-混凝土组合梁在静载作用下的受弯性能,将GFRP工字型材的上翼缘埋于混凝土板内,完成了8根GFRP型材-混凝土组合梁三分点加载受弯性能试验,得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线以及荷载-滑移曲线,分析了界面连接方式及型材厚度对组合梁受弯破坏机理、正截面受弯承载力及延性的影响。通过比较分析组合梁截面应变、跨中挠度、界面相对滑移的变化规律,验证了将GFRP工字型材的上翼缘置于混凝土板内作为剪力键的可行性。结果表明:接触面喷砂和GFRP型材上翼缘设置螺栓的界面连接方式可以显著降低GFRP型材与混凝土板界面间的滑移,从而提高组合梁的整体工作性能; GFRP型材厚度对试件的承载力影响不明显,但是型材厚度提高48%,其挠度降低20%左右; 所得结论可为该组合梁的理论分析与实际工程应用提供参考。     

型钢混凝土L形柱-混凝土梁框架节点滞回性能试验研究

为研究型钢混凝土L形柱-混凝土梁框架节点的滞回性能,以柱截面配钢形式、轴压比、水平加载角度及 有无楼板参与工作为变化参数,进行4个平面和7个空间L形柱-混凝土梁框架节点的拟静力试验;比较分析试件的 破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、耗能能力、位移延性以及层间位移角等抗震性能指标。研究结果表 明：平面节点和空间节点的破坏形态分别为核心区发生剪切破坏和梁端出现塑性铰,带楼板工作的钢筋混凝土梁 柱空间节点出现板的弯曲破坏以及梁底出现塑性铰的破坏模式;配实腹式型钢试件的滞回曲线比配空腹式型钢试 件的饱满;平面节点的承载能力比空间节点的大,但耗能能力、位移延性及抗倒塌能力均不及空间节点;楼板的 存在对节点承载能力的提高和维持刚度的稳定均具有有利作用;轴压比可提高节点的承载力和初始刚度;L形柱 框架节点的层间变形能力大于规范规定的层间位移角限值。通过引入加载角度,提出了型钢混凝土L形柱-梁空间 节点受剪承载力计算模型,其能较好地反映节点核心发生剪切破坏的传力机制。     

Static Experiment on Mechanical Behavior of Innovative Flat Steel Plate-Concrete Composite Slabs

A new type of composite slab is introduced in this paper, which is composed of normal flat steel plates and concrete slabs, connected and interacted by perfobond shear connectors (PBL shear connectors). Experiments on six specimens of this type of composite slab, loaded at two symmetric two-points, were described in this paper to get mechanical behaviors under bending moments. During the experiments, the crack patterns, failure modes, failure mechanism and ultimate bending capacity of specimens with composite slab were investigated, and the strains of concrete and flat steel plates were also measured and recorded in order to obtain the moment action. From the experimental results, it was found that composite interaction between the steel plate and the concrete fully developed, and such composite slab was verified to have good mechanical performance with high bending capacity, substantial flexural rigidity and good ductility. Plane section assumption was also verified and moreover, a design approach including calculation methods of bending capacity and flexural rigidity was established and proposed based on the experimental results, and the calculation methods were also verified and revised on the basis of comparisons of the calculated results and experimental results. Results from this paper provide references for the application of this new type composite slab.     

腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件推出试验

提出一种节省钢材且具有较高受剪承载力的新型组合梁--腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,它是将倒T形钢梁腹板上部开槽,嵌入到混凝土翼板中形成的组合梁。通过10个推出试件的试验,研究腹板嵌入式组合梁中钢板连接件的受剪承载力。推出试验结果表明,连接件的受剪承载力随混凝土强度等级、钢板厚度增加而提高。基于试验结果,通过参数回归分析,拟合出嵌入式组合梁连接件受剪承载力计算公式,并提出连接件的构造要求。通过与普通组合梁中栓钉连接件受剪承载力的比较表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁中钢板连接件具有承载力高、易于实现完全抗剪连接的优点,而且连接件抗剪连接刚度大,可以减少组合梁由于滑移效应引起的刚度折减。     

钢-混凝土组合梁抗火性能试验研究

对两种组合梁形式:主梁式试件(压型钢板肋平行于钢梁)和次梁式试件(压型钢板肋垂直于钢梁)分别进行了抗火试验。试验中量测了试验炉火升温过程,试件的温度和跨中挠度。通过对试验结果的分析发现:由于混凝土板有明显的阻热作用,组合梁中的混凝土板升温较慢,钢梁升温较快,导致钢梁截面温度分布不均匀;由于高温和外力共同作用下,在梁端发生混凝土抗剪破坏,而栓钉由于受到混凝土的保护,温度较低,栓钉仍能正常发挥抗剪连接作用;跨中挠度达到梁跨的1/30后,变形快速增大,随之在跨中形成一条横向贯穿混凝土楼板的主压溃裂缝,产生塑性铰并形成机构,使简支组合梁产生不适于继续承载的变形,达到破坏。