十字型开孔钢板剪力键抗剪性能试验研究

为了加强大跨度钢-混凝土组合梁的界面黏结效果,结合实际工程的构造提出十字型开孔钢板剪力键。通过1组栓钉剪力键和3组十字型开孔钢板剪力键的推出试验,研究了其破坏模态及荷载-滑移曲线。结果表明：相近截面面积的十字型开孔钢板剪力键抗剪性能远高于栓钉剪力键,截面宽度和混凝土强度等级对十字型开孔钢板剪力键抗剪性能的影响最大;同时十字型开孔钢板剪力键的抗剪承载力随着开孔钢板厚度的增加而提高;抗剪刚度随着剪力键高度的增加有一定的提高。     

腹部开矩形孔预应力混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究预应力混凝土开孔梁的受剪性能,对其进行了集中荷载作用下的简支梁静载试验,包括以开孔长度、高度及预应力作为变化参数的16个混凝土开孔梁和3个混凝土实腹梁试件,研究各参数对预应力开孔梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和极限剪力等性能的影响。结果表明,施加预应力对开孔梁剪切刚度的提高并不明显,但可以有效抑制斜裂缝的开展,改变受压区高度,从而提高极限剪力,提高幅度为5. 26%～24. 88%,对于开孔高度超过40%梁高的试件,效果尤为显著。基于试验结果,提出了预应力混凝土开孔梁的受剪承载力计算式,其计算结果和试验结果吻合良好。     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括:矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明:GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

钢-混凝土组合结构界面受力行为初探

钢-混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、防腐、耐火及防火性能好等诸多优点得到广泛应用。文章对钢-混凝土组合结构采用栓钉剪力连接件和开孔钢板PBL剪力连接件展开试验研究,对混凝土滑移量和应变进行监测分析。试验结果表明:采用栓钉剪力连接件的钢-混凝土组合结构极限承载力明显低于开孔钢板PBL剪力连接件下的钢-混凝土组合结构,前者破坏形态呈脆性破坏,后者延性效果优于前者,且界面受力行为体现在混凝土板裂缝形态上,充分发挥了界面粘结应力强度以及混凝土的抗压性能。     

开孔波形板剪力连接件推出试验研究

通过对设有双开孔波形板剪力连接件的试件进行推出试验,探讨了这种连接件在外荷载作用下的钢板和混凝土应变分布及荷载滑移变化规律,分析了混凝土板与钢板交界面的界面特性及贯穿钢筋的受力情况、混凝土板的掀起作用等,结果表明:开孔波形板剪力连接件具有较高的抗剪能力和连接性能,混凝土与钢梁交界面相对滑移量小。     

弦杆开孔空间钢管桁架受力分析

本文以某弦杆开孔且未加强的空间钢管桁架人行桥为工程背景,通过全桥整体有限元模型和局部节点精细化有限元模型,分析在弦杆节点处预留镀锌工艺孔对于其受力性能的影响。研究结果表明:设计荷载作用下,弦杆节点处预留镀锌工艺孔会加剧弦杆节点处的应力集中,使弦杆的应力峰值增大,开孔后节点极限承载力能力降低,部分节点破坏模式转变为对结构不利的弦杆首先破坏。计算分析结果表明虽然开孔后桁架强度可满足受力要求,但由于其失效模式的变化,后续应对其弦杆进行加固补强处理。本文所应用分析方法对处理同类工程问题具有借鉴作用。     

钢-混凝土组合梁考虑界面滑移的振动模态试验研究

为研究钢与混凝土的界面滑移效应对钢 混凝土组合梁基本动力性能的影响程度和规律,进行了5根跨度3.8m的简支钢 混凝土组合梁的静载和振动模态试验,其中4根采用抗剪栓钉,剪力连接度分别为0.6、0.7、1.0和1.4,另1根采用能提供刚性抗剪连接的开孔钢板连接件。试验结果表明：在静载作用下,随剪力连接度的提高,组合梁的界面滑移减小,抗弯刚度显著增加。竖弯模态试验中,剪力连接度小于等于1.0的3根梁,其前4阶竖向弯曲模态频率与采用开孔钢板抗剪连接件的试验梁相比均有减小,最小减幅为9.8%,最大减幅达26%;剪力连接度为1.4的梁较开孔钢板连接件的试验梁,基频减小了6.1%,第2~4阶自振频率减小幅度均在10%以上,与连接度为0.6的梁相比,其基频增大了13.2%;试验梁的模态阻尼比随着剪力连接度的增大而减小。扭转模态试验中,各阶扭转模态频率差异程度在7%以内,变化规律不明显。由此可见,钢与混凝土板的界面滑移效应对组合梁竖向弯曲自振频率的影响不容忽视,在设计计算中须予以考虑。试验结果可为工程动力分析提供参考。     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明:均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7%,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9%~28.1%,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0%。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

钢砼组合结构PBH剪力键的疲劳性能

为了研究钢箱-砼组合结构中PBH剪力键在反复荷载作用下的疲劳性能,设计制作了PBH剪力键试验模型,进行了24万次疲劳推出试验。在疲劳破坏形态和试验滑移及应变数据分析的基础上,利用数值工具开展肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数的PBH剪力键疲劳寿命影响因素分析。研究表明:PBH剪力键的疲劳破坏形态与静载破坏相似,表观表现为混凝土面多处斜向劈裂裂缝、内部榫孔混凝土压碎、穿入钢筋局部屈服;疲劳破坏演化过程分为疲劳损伤开始、发展、破坏3个阶段,其中疲劳发展阶段占整个疲劳阶段的91.7%,结构刚度在疲劳损伤开始和发展阶段退化较慢,在疲劳破坏阶段退化较快;肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数对PBH剪力键疲劳寿命影响均有明显影响,其中穿入钢筋直径对疲劳寿命的影响尤为突出。     

开孔板连接件抗剪能力影响因素研究综述

剪力连接件是钢-混凝土组合梁共同作用的基础,在钢筋混凝土组合梁中发挥着重要作用。本文介绍了开孔板连接件的构造形式及受力特点;通过对开孔板连接件已有试验研究的分析,阐述了开孔板连接件的破坏形式并对影响开孔板连接件抗剪能力的主要因素进行了总结。     

圆管截面桁梁极限承载力试验研究

进行了上弦杆为钢管混凝土、上下弦杆均为钢管混凝土的桁梁试件和空钢管桁梁试件的对比试验研究。研究结果表明,弦杆钢管内填充混凝土可提高弦杆的抗压、抗弯和径向刚度,改变节点失效模式,提高节点强度和刚度;弦杆为钢管混凝土的桁梁试件与空钢管桁梁试件一样,结构破坏均是因节点失效引起的;由于弦杆管内填充混凝土提高了节点的强度和刚度,不仅受压的上弦杆而且受拉的下弦杆管内填充混凝土,都会提高圆管截面桁梁试件的整体承载力。最后对管节点的承载力和桁梁试件整体承载力进行了讨论。     

基于波折开孔钢板连接件组合梁界面特性有限元分析

波折开孔钢板是一种新型剪力连接件.为了研究设置有波折开孔板连接件的组合梁的界面特性,对具有双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁进行了有限元模拟,分析计算了混凝土板与钢梁上翼缘交界面处的相对滑移及其分布规律、应变差及其分布规律、波折开孔板连接件及贯穿钢筋的受力情况.对比试验结果表明,波折开孔钢板连接件的抗滑移性能、抗...     

腹部开孔钢筋混凝土简支梁受剪承载力计算

基于29个腹部开圆孔和42个腹部开矩形孔的钢筋混凝土简支梁的试验结果,针对不同受剪破坏形态,提出了腹部开孔的钢筋混凝土简支梁孔侧剪切破坏下的受剪承载力下限值计算公式以及上下弦杆剪切破坏下的受剪承载力计算公式,计算公式中反映了孔洞尺寸、加强腹筋、梁纵筋面积、弦杆高度、剪跨比等参数的影响。通过和国内外共计122个钢筋混凝土开孔简支梁试件试验数据的对比表明,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好,且具有适当的安全储备。并给出了建议公式的推荐适用范围,可供实际工程设计参考。     

竹混凝土钢板连接件的抗剪性能试验研究

为研究竹混凝土组合结构开孔钢板连接件的力学性能,进行了竹混凝土开孔钢板剪力连接件的推出试验研究。结果表明:竹混凝土钢板连接件的典型破坏形态主要表现为开孔钢板屈服、混凝土部分剪切压溃、开孔钢板在竹材部分滑移几种模式,开孔钢板屈服大多发生在竹混凝土钢板连接件,竹混凝土钢板连接件的荷载-滑移曲线在峰值荷载之后,都能够维持较高的残余荷载值,荷载下降缓慢,无论是否配置贯穿钢筋,破坏模式都属于延性破坏,其界面滑移沿着界面高度分布均匀;竹混凝土钢板连接件的承载力由开孔钢板与竹材连接界面的承载力、开孔钢板与混凝土连接界面的承载力、界面处最薄弱截面开孔钢板的抗剪承载力三个方面决定,基于此建议了其承载力分析方法。     

带T形肋剪力键的钢-混凝土组合梁受弯性能试验及理论分析

为研究带T形肋剪力键的钢-混凝土组合梁的承载力和破坏机理，对7个钢-混凝土组合梁试件进行了受弯性能试验。以贯穿钢筋直径、开孔间距及开孔孔径为参数，分析了试件的破坏形态、应变分布、钢板与混凝土相对滑移量和受弯承载力。试验结果表明：大部分试件发生弯曲破坏，呈现出明显的延性破坏特征，其余试件发生弯剪破坏；开孔孔径和贯穿钢筋直径是影响试件受弯承载力的主要因素，而开孔间距对钢板与混凝土之间的相对滑移影响显著，开孔孔径40mm和贯穿钢筋直径10mm为最优抗弯组合。基于试验结果，采取合理假定，并引入受弯承载力折减系数φ_1、φ₂来考虑对受弯承载力的影响，给出了带T形肋剪力键的钢-混凝土组合梁受弯承载力计算方法。经对比，计算值均小于试验值，具有一定安全储备。     

开孔板式抗剪件受力性能试验研究

组合楼盖中钢与混凝土之间的剪力传递是通过设置在钢与混凝土之间的剪力连接件实现的。开孔板式抗剪件具有抗剪承载力大、抗疲劳性能好、施工简单的特点。根据剪力传递的方式设计出适用于建筑领域的开孔板式抗剪件。采用静力推出试验方法,通过11个模型试验,研究分析出该种抗剪板的破坏形态以及抗剪钢板厚度、高度、开孔直径、孔内钢筋直径、穿孔钢筋的有无等因素对抗剪板抗剪承载能力和抗滑移特征的影响。结果表明:该种抗剪件具有良好的力学性和经济性,特别是在开孔中穿钢筋时,可大幅度提高试件的抗剪承载力和延性性能。     

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%。     

预制装配式双开孔钢板部分约束砼组合剪力墙板抗震机理研究

基于已有外包钢板剪力墙研究成果,考虑钢板开孔形状、开孔尺寸、混凝土强度、钢板厚度等设计参数,连接件采用栓钉连接,利用有限元软件ABAQUS建立新型双开孔钢板部分约束砼组合剪力墙板的力学模型,并对其进行了单调荷载受力机理的数值模拟,对比分析了各设计参数的影响规律。研究结果显示:开孔双钢板混凝土组合剪力墙充分发挥了钢板拉力场和混凝土压力场协同作用,其受力机理与外包钢板混凝土组合剪力墙相同,且开孔措施可显著改善混凝土耗能损伤进程;单调荷载作用下,混凝土强度、钢板厚度和钢板开孔大小等参数对初始抗侧刚度、屈服承载力和极限承载力影响明显;结合利用现有交叉斜杆模型理论,提出了未考虑轴压力作用时开圆孔双钢板剪力墙斜截面受剪承载力计算方法,且计算结果与模型模拟吻合较好。相关研究成果为后续研究和工程应用提供了理论参考。     

混凝土小型砌块开孔墙的刚度和强度的试验研究

本文按混凝土空心小型砌块实际建筑物横墙不同门洞开孔情况的1:3模型墙体,研究在侧向荷载作用下墙体的特性。进行了以下研究: 1.墙体水平剪力的传递及破坏模式,开孔系数ρ值的确定方法;     

PBL剪力键的疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力键的疲劳性能,进行6组PBL剪力键试件的正交疲劳试验。试件基于EC4的标准推出试验构造,采用不同的疲劳荷载幅进行加载;测试开孔钢板、贯穿钢筋、混凝土板的应变,以及残余滑移量;得到PBL剪力键的疲劳破坏形态,疲劳荷载与疲劳寿命、残余滑移量之间的相对关系,以及PBL剪力键疲劳性能的影响因素。研究结果表明:PBL剪力键的疲劳性能优秀;所研究的试件,疲劳破坏形式皆为混凝土板的开裂;残余滑移量能表征PBL剪力键的疲劳损伤累积过程,根据残余滑移量的发展,可以将PBL剪力键的疲劳破坏过程分为3个阶段;根据疲劳试验结果,可以建立PBL剪力键的疲劳寿命与相对疲劳强度、疲劳荷载峰谷值之间的关系式;PBL剪力键的疲劳性能与混凝土强度、剪力键的构造尺寸(主要是开孔钢板孔径及厚度)等相关。