预应力混凝土钢管桁架叠合底板受力性能研究

为研究预应力混凝土钢管桁架叠合底板受力性能及各个结构要素对预应力混凝土钢管桁架叠合底板整体受力性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立模型并对数据进行分析,计算得出叠合底板试件的荷载-跨中挠度曲线关系,并将有限元计算的数据与既有试验数据进行了对比.发现有限元软件计算模拟的荷载-跨中挠度曲线关系变化与试验测得数据基本一致,在此基础上,研究了钢管直径、钢管壁厚、底板跨度、预应力筋数量、预应力大小、混凝土强度、砂浆强度等因素对预制板承载力的影响.研究结果表明：预应力大小、钢管壁厚、预应力筋数量、灌浆料强度、叠合板跨度对叠合板承载力影响较大,混凝土强度对叠合板承载力影响较小.     

内置楔形体灌浆套筒连接接头单轴拉伸试验研究及有限元分析

采用无缝钢管利用数控机床和焊接工艺加工了一种低成本灌浆套筒,并制作了9个接头试件,通过单轴拉伸试验和有限元分析,研究了套筒接头的应力分布情况及力学性能。结果表明:试件发生连接钢筋断裂和滑移两种破坏模式,增加连接钢筋锚固长度可改变试件的破坏模式。楔形体的长度和斜度均影响试件的极限承载力。当套筒中连接钢筋的锚固长度大于6倍连接钢筋直径时接头强度满足规范JGJ107中Ⅰ级接头和ACI318中Type 2接头类型要求。连接钢筋在套筒外部分受力大于套筒内的部分,因此当试件发生连接钢筋断裂时,断点均在套筒外。通过回归分析建立了接头试件的荷载位移关系模型,该模型与试验结果吻合很好。     

钢管混凝土组合网架的应用研究

在网架结构的受压上弦杆件中,当杆件直径超过76mm时,采用钢管混凝土构件替代空钢管可达到节省钢材、降低造价的目的,同时该组合网架的设计计算及施工安装与原网架结构基本无变化。中提供了组合网架的杆件替换的计算方法,可供有关人员参考。     

钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点的试验

目的 研究钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点,分析其受力性能、试件的破坏过程和形态,验证其可靠性.方法 对钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点在低周往复荷载作用下的试验测试,得出梁端的力和位移的滞回曲线、钢筋的变形曲线以及节点区管壁的变形,分析试件的延性和耗能能力.结果 梁端的力和位移滞回曲线比较饱满,钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点的位移延性、耗能能力比较理想,抗震性能良好,符合抗震设计的要求.结论 试验表明,该节点传力线路明确、合理,受力性能良好.为节点在工程中的应用提供了参考.     

后插钢筋位置等对APC接头拉伸性能的影响

为研究后插钢筋位置等对套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）力学性能的影响,进行了45个该接头拉伸试验,研究了其破坏形态、延性、极限承载力和套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟和参数分析。试验结果表明:接头的初始刚度和延性随两钢筋距离的增大而降低;钢筋与套筒接触和钢筋间距离减小均使接头承载力降低,前者对黏结强度降低起控制作用;极限荷载时偏转（两钢筋圆心连线）方向套筒中部截面纵向受压,钢筋拉断破坏试件,其套筒中部截面压应变随钢筋直径增大而增大;极限荷载时套筒中部截面环向应变以拉应变为主,且环向平均拉应力随钢筋直径增大而增大。基于ABAQUS进行了接头精细化数值模拟,与试验结果吻合较好。模拟参数分析表明:偏转降低试件的极限承载力,偏转对发生钢筋拔出破坏试件的极限承载力影响较大,对发生钢筋拉断破坏试件的影响较小;随搭接长度增加,黏结应力曲线峰值先增大后减小,曲线饱满程度先减小后增大。根据前期及本次试验拟合得到的极限黏结强度计算公式适用性较好,可作为实际工程参考。     

预制混凝土插入式预留孔灌浆钢筋搭接试验

为了研究具有自主知识产权的预制混凝土结构钢筋连接方法,在钢筋锚固试验结论的基础上,设计制作了108个预制混凝土结构插入式预留孔灌浆钢筋搭接试件．依据搭接接头率为100％的要求确定了钢筋搭接长度,考虑钢筋直径、混凝土强度、搭接长度等不同影响因素,完成了试件的单向拉伸试验,得到了插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接的破坏模式及各因...     

桥面防水材料拉伸性能及其评价指标

进行了拉伸速度、试件宽度与长度等因素对典型桥面防水材料拉伸强度及断裂延伸率的影响规律试验;分析了桥面防水层在基层存在裂缝和桥面存在负弯矩情况下的受力特征,由此提出了桥面防水材料拉伸性能的评价指标。结果表明：防水材料试件随拉伸速度变化而变化,速度较大时,试验结果不稳定;断裂延伸率与试件宽度相关性不大,而拉伸强度与试件宽度成正比;断裂延伸率随着拉伸长度的增加而逐渐减小,但强度没有明显的规律性;试件老化对其拉伸强度和断裂延伸率均有显著影响,材料的强度和断裂延伸率比未老化前分别降低了10．9％和25．0％;同时考虑基层存在裂缝和桥面存在负弯矩时,可以计算桥面防水材料的抗拉强度标准。经综合分析,确定桥面防水材料拉伸试验速度为100mm·min^-1,试件宽度为50mm,长度为180mm;材料抗拉强度指标为36N·cm^-1。     

预应力钢管高强混凝土组合桥墩抗震性能试验研究

为了提高桥墩的抗震性能和自复位性能,首先设置预制钢管高强混凝土芯柱,并对其施加竖向预应力,浇注芯柱外混凝土再采用预应力钢带施加横向约束,形成三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩。通过对3个三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩与3个不同预应力形式的桥墩试件的低周反复加载拟静力试验,对三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩的受力机理、抗震性能和自复位性能等进行研究,着重分析试件裂缝的开展、破坏形态、骨架曲线、滞回曲线、刚度退化、延性、耗能性能和自复位性能。试验结果表明:相对普通钢筋混凝土桥墩,三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩的抗震性能尤其是自复位性能得到明显的改善和提高。     

两种因素影响下套筒约束浆锚搭接接头拉伸试验

为改善已有套筒灌浆接头的施工便利性,提出了一种有自主知识产权的套筒约束浆锚搭接接头,研究了该搭接接头的连接性能,为其在装配式构件中应用提供力学数据.进行了以钢筋直径和搭接长度为变化参数的63个该类接头拉伸试验,研究了试件的破坏形态、极限承载力、力-位移曲线和钢筋及套筒的应变.试件出现了套筒外钢筋拉断和钢筋与灌浆料滑移两种破坏形态,未出现已有约束对接接头文献中的灌浆料与筒壁拉脱及套筒被拉断的破坏情况.与单根钢筋相比,该类接头力-位移曲线、极限承载力接近,刚度稍差.相同钢筋,套筒外钢筋拉断试件,随着搭接长度增加,套筒的横向约束减弱;钢筋滑移的试件,随着钢筋直径的增加,套筒的横向约束增强.分析了套筒约束浆锚搭接与对接接头受力机理,表明对接接头对套筒材料抗拉及筒壁与灌浆料的抗滑移性能要求更高.给出搭接接头的力学模型,提出了接头的平均搭接粘结应力和临界搭接长度的计算公式.由于套筒约束接头的搭接长度大大减小,建议该接头的搭接长度为12.5倍的钢筋直径.     

拉挤GFRP管材与钢管连接的拉伸试验研究

拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中,研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明：胶层剪应力在加载初期沿长度方向呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中,研究了e/d（端距/栓径）、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响。试验结果表明：当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。     

钢管-RPC轴拉承载力试验研究

为了确定钢管-钢纤维活性粉末混凝土(RPC)轴拉性能,通过共40根钢管-RPC试件的轴拉试验,对比分析了不同养护温度、钢纤维体积掺量和钢管壁厚的钢管-RPC轴拉试件的应变增长模式和破坏机理。研究结果表明,钢管-RPC轴拉荷载-应变增长模式与钢管混凝土类似;钢管-RPC初裂荷载约为峰值荷载的25%;钢管-RPC的轴拉极限承载力可参考钢管混凝土抗拉承载力的定义方法进行确定。     

内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能

对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明：格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明：影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范对试件的抗弯承载力进行计算,采用中国规范、美国规范及欧洲规范对试件刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明：中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守;美国规范和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守,中国规范对抗弯刚度的计算误差较大。     

冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量,设计21个试件进行推出试验,分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明：经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增大试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。     

锈蚀脚手架钢管轴压稳定性试验研究

为研究锈蚀对扣件式脚手架体系中钢管立杆稳定性的影响,通过对不同锈蚀龄期的钢管进行表面形貌测试,分析锈蚀对钢管内、外壁表面形貌的影响;通过锈蚀钢管材料单调拉伸试验,探讨锈蚀条件下钢材力学性能的退化规律;基于锈蚀钢管的轴心受压试验结果,提出锈蚀钢管立杆稳定性的计算模型。结果表明：随着钢管失重率的增加,钢管表面坑蚀分布由独立蚀坑向溃疡状蚀坑群发展,外壁坑蚀率、算术平均高度和均方根高度均不同程度地高于钢管内壁;锈蚀钢材表面随机分布、大小不一的蚀坑会导致钢材强度与塑性变形能力下降、塑性变形能力劣化更明显;不同锈蚀程度的钢管轴压破坏模式均为整体弯曲失稳,锈蚀钢管的极限荷载随失重率的增加线性下降,峰值荷载对应的轴向位移值逐渐降低。     

矩形钢管混凝土压弯构件承载力设计方法

简要介绍了美国LRFD（1994）、日本AIJ（1997）、欧洲EC4（1996）设计规程中有关矩形钢管混凝土压弯构件的设计方法;同时介绍了我国即将颁布的《矩形钢管混凝土结构技术规程》中压弯构件的设计方法及简化的M-N相关曲线,并利用该方法的计算结果和文献[1]中30个矩形钢管混凝土的试验数据,进行了对比分析．结果表明：《矩形钢管混凝土结构技术规程》用极限状态计算矩形钢管混凝土偏压柱的M-N相关曲线是合理的,且用简化相关方程计算单向偏压柱的承栽力是偏于安全的．     

钢管自应力混凝土轴压柱的徐变计算模型

为了正确估计钢管自应力混凝土轴压柱的徐变及其对轴压柱长期性能的影响,对钢管自应力混凝土轴压柱的徐变计算模型进行了试验与理论分析.通过试验研究了钢管自应力混凝土轴压柱的长期力学性能,利用龄期调整的有效模量法建立了钢管自应力混凝土轴压柱在长期荷载作用下的徐变分析模型.结果表明:荷载作用一年后的钢管自应力混凝土轴压柱的极限承载力高于没有施加荷载的试件,所建立的徐变计算模型可以较好地模拟钢管自应力混凝土轴压柱的徐变试验结果;与普通混凝土相比,钢管约束下的自应力核心混凝土长期变形很小,但是引起的应力重分布不容忽视;含钢率对钢管自应力混凝土轴压柱长期变形性能的影响较为显著.     

高强钢板组合螺栓抗拉性能有限元分析

高强钢板钻孔攻丝后替代螺母,与高强螺杆组合成一种新的单边螺栓连接副,可用于钢管柱框架节点.为研究钢板组合螺栓抗拉承载力和破坏机理,在本组试验研究的基础上对4类钢板组合螺栓共64个试件进行单调拉伸数值模拟,以板厚和螺杆直径为研究变量,包括Q345B、45号钢、Q460C和Q690D四种钢材和10.9级M16、M20、M24、M27和M30五种规格高强螺栓.结果表明:Q345B、Q460C和Q690D均可作为45号钢的替代材料;钢板组合螺栓在锚固可靠的条件下,可按螺杆螺纹极限抗拉荷载的70%作为其抗拉设计值;钢板较薄时,发生钢板螺纹滑牙破坏,螺栓拔出,螺杆最大应力位于锚固区,钢板向外凸起,凸起量大于支点间距的1/200;钢板较厚时,发生螺杆拉断破坏,螺杆最大应力位于构造区,两种破坏模式中钢板的最大应力均位于钢板螺纹第一扣处.为保证钢板组合螺栓不发生钢板螺纹滑牙破坏,建议Q345B钢板厚度不宜低于1.15d;Q460C钢板厚度不宜低于1.10d;Q690D钢板厚度不宜低于0.95d,根据弹性力学和螺纹传力机理推导高强钢板组合螺栓抗拉承载力公式,公式计算结果与有限元结果吻合良好,研究成果可为钢板组合螺栓的设计提供参考.     

梁通柱断式方钢管混凝土节点抗震性能试验研究

研究梁通柱断式方钢管混凝土中节点在低周反复荷载作用下的受力性能和抗震性能.该种节点在节点区中断柱的外钢管,使钢筋混凝土梁的纵筋在节点直通.在节点区设置芯钢管、密排箍筋、竖向短筋连系上下钢管混凝土柱.通过2个缩尺模型试件的拟静力试验,得到节点试件的破坏过程、破坏形态、试件滞回曲线和试件各组成部分的荷载-应变关系.试验结果表明:该种节点在低周反复荷载作用下性能良好.试件破坏发生在梁根部,节点区尚有较大承载潜力,试件的耗能性能、位移延性良好.轴压比的增大对于承载力有提高作用,但耗能能力和位移延性有降低趋势.     

Experimental investigation of axially loaded steel fiber reinforced high strength concrete-filled steel tube columns

An experimental study on the compressive behavior of steel fiber reinforced concrete-filled steel tube columns is presented. Specimens were tested to investigate the effects of the concrete strength, the thickness of steel tube and the steel fiber volume fraction on the ultimate strength and the ductility. The experimental results indicate that the addition of steel fibers in concrete can significantly improve the ductility and the energy dissipation capacity of the concrete-filled steel tube columns and delay the local buckling of the steel tube, but has no obvious effect on the failure mode. It has also been found that the addition of steel fibers is a more effective method than using thicker steel tube in enhancing the ductility, and more advantageous in the case of higher strength concrete. An analytical model to estimate the load capacity is proposed for steel tube columns filled with both plain concrete and steel fiber reinforced concrete. The predicted results are in good agreement with the experimental ones obtained in this work and literatures.     

大理岩抗拉强度的离散性及与厚度的关系

大理岩劈裂抗拉强度具有较大的离散性,并受非均质性、劈裂形式及尺寸效应等多种因素影响.采用钢丝垫条形式的大理岩劈裂抗拉强度离散度小于采用钢平板形式的离散度;大理岩劈裂抗拉强度值越高,其离散度越小;采用钢丝垫条形式的劈裂抗拉强度在总趋势上随厚度的增加先增加后减小;而采用平板形式的劈裂抗拉强度随厚度的增加而减小.