钢-煤矸石混凝土组合梁抗弯性能及其设计方法

采用ABAQUS软件建立钢-混凝土组合梁抗弯性能有限元模型,并利用现有的钢-混凝土组合梁抗弯性能足尺试验结果验证模型的可靠性;进行参数分析,量化自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度等参数对钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响;基于有限元分析结果对现行的钢-混凝土组合梁设计方法的适用性进行评述,进而提出钢-自燃煤矸石混凝土组合梁抗弯设计方法。研究结果表明：钢-混凝土组合梁抗弯性能随自燃煤矸石粗骨料取代率的增加而降低,相比钢-普通混凝土组合梁,自燃煤矸石粗骨料取代率为50%和100%的组合梁抗弯承载力分别降低1.1%～2.6%和2.2%～5.4%、抗弯刚度分别降低3.6%～4.7%和8.3%～10.0%;自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度对钢-混凝土组合梁抗弯性能存在耦合影响,随着抗剪连接度的增大,自燃煤矸石粗骨料取代率对组合梁抗弯承载力的影响增大、对组合梁抗弯刚度的影响降低;提出考虑取代率和抗剪连接度影响的组合梁设计方法,可有效预测钢-自燃煤矸石组合梁的抗弯性能,且与钢-普通混凝土组合梁设计方法的预测精度相近。     

钢-混凝土组合梁在单调荷载下的变形及延性

采用栓钉等柔性抗剪连接件的钢－混凝土组合梁具有良好的延性，是组合梁按简化塑性理论方法设计的前提条件，也是为了保证组合结构在地震作用下具有良好的耗能性能。钢－混凝土简支组合梁的延性在一定的程度上受到剪力连接程度和横向配筋率的影响，本文通过对１２根梁的试验研究和对一些国内外组合梁试验结果的分析，建立了截面屈服曲率和极限曲率及等效塑性铰长度计算公式，根据这些公式得到的组合梁屈服挠度和极限挠度计算值与实测结果吻合良好。试验和分析结果表明，组合梁的延性指标要高于混凝土梁。     

波形钢腹板组合刚构桥墩-梁结合部受力性能试验研究

由波形钢腹板组合梁和钢筋混凝土桥墩所构成的组合刚构桥,可以综合组合结构与刚构桥的优势,具有跨越能力强、长期性能好和施工方便等优势,是适用于高烈度地震区大跨桥梁的一种新型结构形式。本文对波形钢腹板组合梁刚构桥墩梁结合部以及墩顶位置组合梁负弯矩区的受力性能进行了试验研究。试验表明,此类墩-梁固结节点具有良好的承载力、刚度、耗能能力、延性以及变形恢复能力,抗震性能良好;波形钢腹板组合梁负弯矩区开裂荷载较高,裂缝分布较均匀,抗剪连接件性能可靠,正应力横向分布均匀。同时,还分析了腹板内衬混凝土对截面正应变分布的影响以及波形钢腹板在不同荷载水平下对组合梁抗剪强度的贡献,并建议了波形钢腹板在节点区混凝土内的锚固深度。     

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。     

折形钢板-混凝土组合梁拟静力性能研究

为探讨折形钢板-混凝土组合梁的抗震性能,对剪跨比为2.2的折形钢板-混凝土组合梁1/4缩尺模型进行拟静力加载试验,分析了破坏过程、滞回曲线、承载力与延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能。研究结果表明:剪跨比为2.2的折形钢板-混凝土组合梁发生典型的弯曲破坏,呈现延性破坏特征;滞回曲线饱满,捏缩现象较轻,滞回性能良好;位移延性系数约为3,等效阻尼系数大于0.2,表明折形钢板-混凝土组合梁延性和耗能能力较强。最后利用ABAQUS软件进行弹塑性有限元分析,分析结果与试验结果吻合较好。     

Research on quasi-static behavior of composite girder with corrugated steel web

为探讨折形钢板-混凝土组合梁的抗震性能,对剪跨比为2.2的折形钢板-混凝土组合梁1/4缩尺模型进行拟静力加载试验,分析了破坏过程、滞回曲线、承载力与延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能。研究结果表明：剪跨比为2.2的折形钢板-混凝土组合梁发生典型的弯曲破坏,呈现延性破坏特征;滞回曲线饱满,捏缩现象较轻,滞回性能良好;位移延性系数约为3,等效阻尼系数大于0.2,表明折形钢板-混凝土组合梁延性和耗能能力较强。最后利用ABAQUS软件进行弹塑性有限元分析,分析结果与试验结果吻合较好。     

新型混凝土与型钢组合梁非线性分析

考虑了四种不同橡胶掺量的新型混凝土组合梁,运用有限元软件ANSYS在静力加载作用下对四种组合梁进行双重非线性分析,得到构件的开裂荷载,极限承载力,跨中节点挠度,着重对橡胶集料混凝土组合梁和普通混凝土组合梁的力学性能作对比分析。分析表明,橡胶集料混凝土组合梁的开裂荷载远远高于普通混凝土组合梁,前者吸收能量的能力较后者显著增强,对于冲击荷载和地震作用的抵抗能力有明显的改善和提高,而随着橡胶集料掺量的增加,组合梁的极限承载力有小幅度的降低。     

以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁试验研究

为研究以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁的承载力和破坏机理,对花纹钢板-混凝土界面受剪试件进行了推出试验,对组合梁试件进行了受弯性能试验,分析了试件的破坏特征、应变分布和荷载-位移曲线。试验结果表明:扁豆型花纹钢板与混凝土界面的黏结强度介于光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土黏结强度之间,混凝土对钢板的包裹作用对界面黏结强度有重要影响;组合梁受弯性能试件的最大挠度达到L/45(L为组合梁跨度),呈现明显的延性破坏特征;钢梁-混凝土翼板处于良好的共同工作状态,达到完全抗剪组合承载力;组合梁抗弯刚度组合作用系数约为0.4,界面滑移对变形的影响不可忽略。根据试验结果,给出组合梁的钢-混凝土界面受剪承载力和界面抗剪刚度计算方法。     

钢-混组合梁的研究现状与展望

介绍了钢-混凝土组合梁的研究现状，评述了钢-混组合梁的分类及其特点。分析了钢-混组合梁设计的关键技术，在分析的基础上，认为加强钢-混凝土间的锚固、纵向截面的抗剪承载力以及斜截面的抗剪承载力、研究新型抗剪连接件是钢-混凝土组合梁发展应解决的关键问题。最后，提出了目前钢-混组合梁仍存在的主要问题，展望了未来钢-混组合梁的发展。     

新型钢-混凝土组合梁抗剪性能试验

提出了一种新型钢-混凝土组合梁,即取消传统钢-混凝土组合梁钢部件的上翼缘,在腹板上开洞,并在混凝土翼板中布置蛇形钢筋;对3根不同剪跨比的新型钢-混凝土组合梁的抗剪性能进行了试验研究,并与1根普通栓钉组合梁进行了对比;分析了剪跨比对新型钢-混凝土组合梁的破坏形态、变形能力及抗剪承载力的影响,并对新型组合梁的破坏机理和受力特点进行了详细阐述。结果表明：新型钢-混凝土组合梁相对于栓钉组合梁具有较高的抗剪承载力和变形能力。     

外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的试验研究

外包钢-混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。采用两种不同的构造形式,设计4个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行低周反复荷载作用下的试验研究。对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行分析,结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较好的受剪承载力、延性和耗能能力,能够满足工程要求。在此基础上对节点的受力机理进行探讨,提出节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好。     

钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下抗剪性能的试验研究

通过3根钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的试验,研究了其变形发展及破坏过程,得到了组合梁的跨中剪力-挠度曲线、交界面滑移曲线和沿截面高度分布的应变变化曲线,分析了剪切连接程度、截面尺寸、剪跨比、材料强度、钢筋配置等因素对组合梁承载力和延性的影响。对钢梁进行了塑性分析,得出在负弯矩作用下钢-混凝土组合梁抗剪承载力的提高不是由于钢梁腹板的硬化效应所致,而是由于混凝土翼板的贡献,并提出了考虑混凝土翼板影响的组合梁在负弯矩作用下抗剪承载力计算公式。将计算结果与实测结果进行了比较,二者吻合良好。     

新型U型外包钢-混凝土组合梁薄弱截面分析

新型U型钢-混凝土组合粱强度高、延性好且便于施工、应用前景广阔。针对这种新型U型钢-混凝土组合梁的两个受力薄弱截面,并根据试验,分析其具体位置和形成原因,对薄弱截面采取抗剪、抗滑移措施,效果良好。     

密实截面组合梁的竖向抗剪强度Ⅰ:受正弯矩作用的组合梁

挖掘混凝土翼板的抗剪潜力,充分利用钢-混凝土组合梁的组合抗剪作用,有利于进一步提高组合梁的经济效益.采用通用有限元程序ABAQUS 6.5,对密实截面组合梁正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,特别是钢-混凝土的界面模型,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,对混凝土翼板截面尺寸、剪力连接程度、剪跨比等参数进行计算分析,回归得到考虑剪力连接程度影响的组合梁竖向抗剪强度计算公式.研究发现,在正弯矩区段,组合梁抗剪强度相对于钢梁腹板抗剪名义值的提高,不仅来源于混凝土翼板的抗剪作用,组合作用的贡献也很显著;采用建议的抗剪强度公式,可以不考虑简支组合梁弯矩与剪力的相互影响.     

钢-混凝土组合梁的现状和发展

介绍钢-混凝土组合梁应用及研究成果,分析这种组合梁的关键技术和存在的主要问题。在分析的基础上,认为加强钢-混凝土间的锚固、纵向截面的抗剪承载力以及斜截面的抗剪承载力是钢-混凝土组合梁发展应解决的关键问题。     

路用纤维橡胶粉混凝土力学性能试验研究

为了研究纤维和橡胶粉协同作用对路用混凝土力学性能和延性的影响规律,通过了22组试验,分别对基准混凝土、橡胶混凝土和纤维橡胶混凝土进行了抗压强度、抗折强度和劈裂强度试验。试验结果表明:随着40目橡胶粉掺量的增加,混凝土抗压强度有降低的变化规律;纤维和橡胶粉的复配掺入,可以改善混凝土的抗折强度和延性,对于纤维-40目橡胶粉混凝土,橡胶粉掺量控制在6%以内,纤维掺量控制在0.5%以内为佳;有利于改善路用混凝土的使用性能,为路用纤维橡胶混凝土的利用提供借鉴。     

新型钢-混凝土组合梁截面的探讨

根据目前钢-混凝土组合梁在材料利用率及使用性能的缺陷,提出一种新型的组合梁结构。新型钢-混凝土组合梁采用钢管混凝土代替传统的钢筋混凝土板作为承压结构。理论分析表明,新型组合梁不但节省混凝土的用量,而且结构的承载力及延性都有较大提高。截面另一个特点是在钢箱中部设置中隔板,内填混凝土,这将有助于提高截面的抗剪刚度及稳定性。     

钢纤维橡胶混凝土的循环受压应力-应变关系

采用等强配合比优化设计来制备橡胶掺量0%～20.0%、钢纤维掺量0%～1.5%的12组钢纤维橡胶混凝土（SFR-RuC）试件,并且通过单轴循环受压应力-应变全曲线试验分析其循环受压力学性能.结果表明：配合比优化设计后,在橡胶掺量为20.0%时可以得到与普通C60混凝土基本等强的SFR-RuC;与普通混凝土、橡胶混凝土及钢纤维混凝土相比,SFR-RuC的循环受压力学性能更优,破坏呈明显延性特征,延性和韧性更高,滞回耗能能力更强,塑性应变累积和刚度退化更缓慢;综合考虑橡胶及钢纤维掺量的影响,在试验数据基础上提出的SFR-RuC单轴循环受压应力-应变关系模型,可以为SFR-RuC结构的设计分析提供一定的理论基础.     

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。     

不同参数对活性粉末混凝土梁剪切延性影响试验研究

通过10根活性粉末混凝土(RPC)梁在两点加载作用下的抗剪性能试验,研究剪跨比、配箍率及钢纤维掺量等因素对活性粉末混凝土梁抗剪破坏形态、剪切延性的影响。通过荷载–挠度曲线和剪切延性系数N1与N2对比分析不同参数下RPC梁的剪切延性,结果表明剪切延性随剪跨比、配箍率、钢纤维掺量的增大而增大;当剪跨比、配箍率达到一定值时,剪切延性提高效果明显减缓;而当钢纤维掺量增加到一定值时,剪切延性不再增加,反而开始降低;根据试验结果,给出RPC梁剪切延性较高时最佳钢纤维掺量。