钢筋增强混凝土-ECC组合梁抗弯性能理论与试验研究

为探讨ECC在结构新建、加固等领域的应用,开展钢筋增强混凝土-ECC组合梁的抗弯性能全过程理论研究,分析组合梁在弹性阶段、带裂缝工作阶段、破坏阶段的破坏现象,结合平截面假定和本构关系分析各阶段截面的应力-应变关系,依据力和力矩平衡原则建立抗弯承载力计算公式,通过组合梁和RC梁的抗弯试验验证理论的正确性,进一步理论分析不同ECC厚度对组合梁的抗弯承载力和延性性能的影响。研究表明:与RC梁相比,用ECC替代部分受拉区混凝土承载力可提高60%以上,位移延性可提高46%以上;ECC厚度在19%～38%梁高范围内可获得较为优越的抗弯承载力和延性;为发挥ECC材料的高延性应将其与高强混凝土和高强钢筋结合使用,并着眼于提高构件的阻裂、限裂、增韧等性能。     

端板连接组合节点抗弯承载力的分析

在钢-混凝土组合钢框架结构分析中,必须了解梁柱组合节点连接的受力性能,其中节点承载力性能是最基本的受力性能。利用欧洲规范3(EC3)与欧洲规范4(EC4)介绍的组件法思想,针对已有的端板连接组合节点承载力分析方法的不足,提出了端板连接组合节点负弯矩作用下抗弯承载力的详细计算步骤,分析结果与试验结果进行了比较验证。该方法符合工程设计习惯,精确度高,方便工程设计。     

带填板的端板连接梁拼接节点抗弯性能有限元分析

目前装配式钢梁连接常采用高强螺栓端板连接形式,构件在工厂制作完成,加工精度高;构件运抵施工现场采用高强螺栓完成拼接,安装快捷方便;但在连接端板之间经常存在对接缝隙,工程中常采用填板弥补空隙。但目前相关规范中对于填板的厚度并无规定。为研究填板对于端板连接梁梁拼接节点抗弯刚度及抗弯承载力的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了含有填板的端板连接节点实体单元模型,设置了结构各组件间复杂的接触关系,考虑了端板厚度及填板厚度的影响,研究了螺栓杆的拉力传递、中和轴位置的变化、填板的受力情况及端板受拉区的极限受力状态等工作机理。分析结果表明：当钢梁为H400×200×8×13,端板为-400×200×t_p1(t_p1=12～24 mm)时,随着填板厚度的增加,节点的初始抗弯刚度减小,当填板厚度在15 mm以内时,对节点抗弯承载力无明显影响。     

地震作用下端板抗弯连接的受力性能

该文进行了8个足尺钢梁柱端板抗弯连接节点在循环荷载下的试验研究。试验考察的参数有端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱加劲肋、端板类型（齐平端板及外伸端板）。试验给出了端板连接节点的弯矩承载力、转动刚度、转动能力及滞同曲线结果。试验结果表明外伸端板连接具有抗震框架所要求的足够的承载力、节点转动刚度、延性及耗能能力。基于试验结果和理论分析,提出了抗震框架端板连接的节点构造,推荐给出了三种破坏模式需求及相应的承载力,     

新型连梁连接节点抗弯性能试验研究

设计了一种新型的剪力墙与连梁的连接形式:连梁与剪力墙不再整体浇筑,而是通过钢筋机械连接二次浇筑组合而成.为测试该连梁连接节点形式的受力性能、破坏模式与节点构造,制作了一个试件,并对该试件进行了低周反复加载试验.试验研究表明,该连梁连接节点属于延性破坏,满足强剪弱弯的要求.     

钢筋连接方式对叠合板抗弯性能影响研究

为了研究不同的钢筋连接方式对预应力混凝土叠合板的抗弯性能的影响,设计并进行了8个预应力混凝土叠合板的抗弯试验。采用足尺模型研究了预制混凝土底板间隙、端部连接钢筋直径、连接方式等因素对预应力混凝土叠合板抗弯性能的影响。结果表明,预应力混凝土叠合板的抗弯性能与预应力混凝土底板间隙、端部连接钢筋直径关系不大,而与连接方式有关;采用传统胡子筋连接的预应力混凝土叠合板的开裂荷载与极限承载力均明显大于采用端部连接钢筋连接的预应力混凝土叠合板,同时采用传统胡子筋连接的预应力混凝土叠合板的抗弯刚度更大,钢筋与混凝土粘结性能更好。试验中预制底板与后浇层混凝土的粘结锚固性能是影响预应力混凝土叠合板抗弯性能的关键因素,实际工程中预制底板表面的粗糙处理是必不可少的。     

钢-UHPC组合梁抗弯性能理论研究

为解决钢-NC组合梁桥自重大、易开裂的难题,提出了钢-UHPC组合梁桥结构。基于组合梁正弯矩抗弯性能试验,对梁体力学性能进行了理论分析,提出了组合梁抗弯承载力修正的塑性计算方法,计算结果表明：考虑钢梁屈服后强化和UHPC材料裂后抗拉性能的修正的塑性计算方法可以准确计算桥梁工程常见截面的钢-UHPC组合梁的抗弯承载力;进行组合梁竖向挠度计算时,应考虑界面滑移效应的影响;对于钢-UHPC组合梁竖向挠度的计算,栓钉抗剪刚度取1/2Q时计算值更接近试验值。该计算方法可为组合梁理论计算提供一定参考。     

英国端板螺栓连接抗弯设计方法介绍

介绍了英国钢结构端板螺栓连接抗弯设计方法。     

型钢混凝土梁抗弯性能的试验研究

型钢混凝土(SRC)结构由于其良好的受力性能以及在地震中表现出来的优良延性,已被越来越多地应用在工程实践中。为了进一步了解其受力性能,针对不同混凝土强度等级、受拉钢筋配筋率、受拉钢筋保护层厚度、型钢保护层厚度对SRC梁刚度的影响,对6根SRC梁进行了受力全过程载荷试验;结论表明提高混凝土强度等级与纵筋配筋率可以增强SRC梁的抗弯性能,而增大保护层厚度则相反。     

胶合竹-混凝土组合梁抗弯试验与分析

选择销连接件(SC)、凹槽连接件(NC)和半装配式预紧力凹槽连接件(PNC)制作构件,开展了 5根足尺胶合竹-混凝土组合(BCC)梁的抗弯试验,试验参数包括连接件类型和数量.试验结果表明,BCC梁的抗弯刚度和承载力随连接件数量增加而提高,且胶合竹梁指接头的受力性能对抗弯性能有显著影响;采用NC和PNC两类脆性连接件的组...     

榫-钉连接木-混凝土组合梁受弯性能试验研究

为验证榫-钉连接的抗剪性能和组合性能,对榫-钉剪力连接件的推出试件以及采用该种连接的胶合木-混凝土组合梁分别进行了推出试验和弯曲试验。推出试验结果表明,榫-钉连接件的滑动刚度大、承载力高,同时也呈现出较为明显的脆性破坏。胶合木-混凝土组合梁由6个榫-钉剪力连接件连接。弯曲试验中测量了荷载、跨中挠度、木梁与混凝土板的应变以及端部和连接件处木梁与混凝土板的界面相对滑移。弯曲试验结果表明：木-混凝土组合梁的主要破坏模式为梁端木材的剪切破坏和木材的受弯破坏;采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁的平均抗弯刚度达到了9.18×1012 N·mm2,较纯木梁提高了182.5%;其组合系数为69.7%,较传统螺钉连接的组合梁显著提升。因此,采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁呈现出优异的抗弯刚度和承载力,有利于拓宽木-混凝土组合结构体系的应用范围,具有良好的应用前景。     

腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁正弯矩区受弯性能研究

传统钢-混凝土组合梁需要焊接不同形式的抗剪连接件,为避免繁琐的焊接工序及焊接对钢材产生的不良影响,提出了腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁。在冷弯成型的U形钢腹板上部开槽,并嵌入到混凝土翼板,与板底横向钢筋共同组成带有混凝土榫连接件的腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁(WUCSB)。设计了8个WUSCB的正弯矩区受弯性能试验,考虑U形钢板厚度、连接件间距、混凝土翼缘板宽等参数的影响,分析组合梁的破坏模式,并基于荷载-挠度曲线和荷载-滑移曲线等试验结果对其刚度、承载力和延性等受力性能指标进行评价;建立了有限元模型,进行U形钢板厚度、混凝土翼缘板宽和梁底纵筋直径等3个参数的影响规律分析。试验结果表明：该组合梁满足完全抗剪连接,组合作用良好,U形钢可以达到全截面塑性,具有良好的整体受弯性能;增加U形钢板厚度和梁底纵筋直径可以提高组合梁的承载力;连接件间距、栓钉及箍筋对组合梁的承载力影响较小。基于试验结果和连接件的传力机理,给出了WUSCB抗剪连接度的计算方法;基于全截面塑性假定,给出了WUSCB受弯承载力设计方法,该承载力设计方法具有一定的安全储备。基于换算截面法,给出了受弯刚度计算方法,出...     

嵌埋CFRP筋组合石梁受弯性能试验研究

提出了花岗岩石梁嵌入CFRP筋组合石梁技术,并进行了3根嵌入CFRP筋组合石梁和1根普通石梁的受弯性能试验研究.主要试验参数为嵌埋CFRP筋的直径和数量.试验分析了组合石梁的破坏形态、受弯承载力、变形性能、应变分布和CFRP筋的粘结滑移性能.试验结果表明:普通花岗岩石梁达到开裂弯矩时即发生脆性断裂,而通过在梁底受拉区嵌...     

单缝密拼钢筋混凝土叠合板受弯性能试验研究

通过10块简支板的静力加载试验,对单缝密拼钢筋混凝土叠合板的破坏形态、刚度、裂缝和承载力进行了研究,并分析了桁架钢筋叠合板密拼缝的传力机理以及桁架钢筋与纵向受力钢筋的定量关系。结果表明：单缝密拼叠合板易在拼缝处发生沿叠合面的撕裂破坏,且其正截面受弯承载力和平均抗弯刚度均低于整浇板;在拼缝处设置桁架钢筋可以有效控制叠合面的撕裂破坏,并提高叠合板垂直于拼缝方向的刚度和承载力;桁架钢筋到拼缝距离等于板厚的试件,未发生拼缝处的叠合面撕裂破坏,其正截面受弯承载力比整浇板试件低6%,但比计算值大9%~18%。结合试验研究成果和国内外相关标准,提出了双向叠合板密拼拼缝的设计建议与构造要求。     

预应力预制叠合梁受弯性能试验研究

传统预应力混凝土叠合梁大多采用矩形截面,存在自重大、运输及吊装困难等问题,提出了U形与倒T形两种预应力预制叠合梁.进行了3根U形预应力预制叠合梁、3根倒T形预应力预制叠合梁与1根整浇梁的对比试验,研究其破坏机理、受弯承载力、短期刚度、变形特征及裂缝分布等,并将试验结果与规范计算结果进行了对比.研究结果表明:从开始加载到...     

框架深肋组合扁梁受弯性能的试验研究

对两根尺寸完全相同但纵向配筋率不同的框架深肋组合扁梁进行了静力单向加载试验研究,得到其荷载-挠度关系,不同荷载条件下截面应变分布,混凝土裂缝的发展和分布特征以及试件的破坏模式。试验结果表明:纵向配筋率对框架深肋组合扁梁的弹性阶段刚度影响较小,对极限承载力有一定的影响,同时配筋的增加改善了负弯矩区的开裂状况;在弹性阶段,钢梁、钢筋与受压区的混凝土在弹性受力阶段能够近似保持平截面,板肋处的混凝土分担的荷载很小。     

GFRP面板-冷弯薄壁型钢组合梁受弯性能试验研究

土木工程领域通常采用的纤维增强复合材料夹层结构主要以模量较低的轻质材料作为芯材,使其设计承载力由截面刚度控制,而非强度控制,限制了纤维增强材料强度的充分发挥。为此,提出一种轻质、高强的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）面板-冷弯薄壁型钢组合梁（GCS组合梁）,该组合梁由GFRP面板与夹层轻质泡沫和冷弯薄壁型钢组合而成,薄壁型钢和纤维面板之间采用剪力键（抽芯铆钉）连接。通过四点弯曲试验探讨了该组合梁的破坏模式、荷载-位移曲线和应变分布的发展规律,并与传统夹层梁进行对比,分析了有无薄壁型钢增强、薄壁型钢开口方向、界面增强方式等参数对组合梁弯曲性能影响。研究结果表明：GCS组合梁具有良好的刚度和承载能力。相对于传统复合材料夹层梁,其正常使用极限状态（挠度限值L/250）和承载力极限状态下对应荷载分别提高了306.2% 和157.5%;不锈钢抽芯铆钉能有效抑制GFRP面板与压型钢板界面剥离裂纹扩展,显著改善GCS组合梁的变形能力。研究为该组合构件的加工设计与实际工程应用提供参考。     

塑钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

试验制作了塑钢纤维掺量分别为0、3、6、9kg/m~3的4根轻骨料混凝土梁,研究塑钢纤维对轻骨料混凝土梁受弯性能的影响。结果表明:塑钢纤维有效地延缓了梁裂缝的发展,减小了最大裂缝宽度,使裂缝变得多而密;梁的开裂弯矩和极限弯矩随塑钢纤维掺量的增加均得到不同程度的提高,LC-9梁的开裂弯矩和极限弯矩相较于LC-0梁分别提高了72%和8.43%;纤维掺量增加,梁的屈服挠度减小,极限挠度增大,挠度延性系数μf增大,最大提高了92.23%;塑钢纤维使梁的相对受压区高度略微增大,持荷能力提高,降低了受拉钢筋应变,延缓了钢筋的屈服时间。     

预应力混凝土钢肋叠合板受弯性能试验与理论研究

预应力混凝土钢肋叠合板（PCCSSR）是一种抗弯刚度大、承载力高、加工方便的叠合楼板。PCCSSR的预制部分由预应力混凝土底板、钢腹板及混凝土上翼缘板组成。施工中首先将其预制部分作为浇筑叠合层的混凝土模板,承担施工阶段荷载,待叠合层达到强度后再整体受力。对7块足尺PCCSSR试件进行受弯试验,测得了板的荷载-挠度曲线、极限荷载、破坏模态、应变分布等。试验结果表明：PCCSSR的破坏形态为弯曲破坏,其受弯性能完全满足施工阶段要求,且具有较好的延性;与直线形钢腹板相比,波纹钢腹板具有更好的抗剪能力以及平面外刚度,可明显增大PCCSSR的抗弯刚度,使PCCSSR的整体受力性能更为优越。同时,对PCCSSR的抗裂性能、抗弯刚度和承载力进行了理论分析,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

基于不同种类竹板的钢-竹组合梁受弯性能对比分析

冷弯薄壁型钢分别与重组竹、竹胶板通过结构粘结剂复合成工字形组合梁,以竹板厚度、梁截面高度、薄壁型钢壁厚及翼缘宽度为参数,对冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁、冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁这两种试件进行弯曲性能试验,围绕组合梁破坏形态、整体性能差异、承载力能力及其影响因素、短期集中荷载作用下变形情况进行比较。结果表明,两种钢-竹组合梁试件整体工作性能均表现良好,组合效应突出,具有较高的承载力及良好的延性;冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁破坏形态比较单一,与此相比冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁破坏形态则较为多样;组合梁抗弯承载力与材料力学性能密切相关,同时随着竹板厚度、梁截面高度、薄壁型钢壁厚及翼缘宽度的增加,承载能力有效提高,且在同等情况下冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁提高的幅度明显大于冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁;两种组合梁按编号对应相比较,试验参数基本相同的条件下,冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁的正常使用极限状态和承载能力极限状态下的承载力均高于冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁,平均提高约35%。