钢骨混凝土结构构件滑移性能研究

在钢骨混凝土结构中，交接面相对滑移是影响构件受力性能的一个重要因素，通过4根钢骨混凝土梁的试验研究，分析了钢骨与混凝土交接面的滑移性能，得到梁端滑移与荷载关系曲线，从理论上建立了钢骨混凝土受弯构件的交接面相对滑移微分方程，得到了不同工况下的适合于设置和不设置剪力连接件的钢骨混凝土受弯构件的通用滑移计算公式，并通过试验对其进行验证，理论计算结果与试验结果吻合良好。     

离心钢管混凝土弯扭构件试验研究与理论分析

在对组合结构材料离心混凝土圆筒试块的抗压试验和钢板材的抗拉试验的基础上,进行了11个离心钢管混凝土弯扭构件的试验研究,研究了构件在弯扭组合作用下的工作性能与机理.并基于组成离心钢管混凝土的钢材与离心混凝土的本构关系,利用试验实测的参数,建立了有限元分析模型.考虑不同弯扭作用的加载路径,对弯扭构件进行了全过程分析.结果表明,试验与理论分析结果吻合良好.根据试验与理论计算结果,提出了离心钢管混凝土弯扭构件的承载力相关方程,可为工程设计提供理论依据.     

拱桥钢箱－混凝土组合受弯构件试验研究

提出了一种新型钢-砼组合结构——钢箱-砼组合受弯构件,该构件由钢箱梁,钢筋混凝土梁及PBH剪力连接件组合。通过对该构件的纯弯试验,研究了该构件的变形及受力性能。试验结果表明,钢箱和混凝土可以充分发挥自身的材料强度,同时避免混凝土开裂和钢材过早局部失稳等问题,是一种较理想的钢-砼组合结构受弯构件形式;构件中的PBH剪力键可以很好的协调钢箱和混凝土间的变形。同时对该构件进行结构分析,分析结果与试验结果吻合良好,用同等方法进行了多种影响参数分析,得到各主要构件参数对构件受力过程的影响。该组合构件在主拱中应用时具有良好的工作性能和安全快捷的施工性能。     

主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响

为研究主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响,探讨主管内填混凝土矩形钢管节点的受力机理,对比分析了主管内填混凝土矩形钢管节点和空钢管节点的受压、受拉和受弯性能,结果表明主管内填混凝土能够改善节点的受力性能,显著提高矩形钢管受压节点的承载力,受压节点的破坏模式转变为横向局部承压破坏;对矩形钢管受拉节点承载力提高不明显...     

钢箱模块叠合方钢管梁受弯性能试验与参数分析

为解决叠箱模块化钢结构体系模块间约束较弱的问题，提出上下模块方钢管梁叠合受力的连接方法，通过试验与有限元参数分析研究了简支叠合钢梁的受弯性能，考察了连接位置、螺栓数量、钢梁尺寸等因素的影响.试验结果表明：试验构件出现2种典型破坏模式，即钢梁屈服和连接件剪切破坏；抗剪连接可阻止上下梁间的滑移，有效提高叠合钢梁的受弯性能，强连接叠合梁抗弯承载力比无连接叠合梁提高了26.67%,初始抗弯刚度提高了70.65%.参数分析表明：随弯剪段螺栓数量增加，叠合梁的受弯性能比无连接叠合梁有明显提升；每个弯剪段连接处各设置4个直径20 mm的螺栓，且连接板长、板厚分别为240 mm, 8 mm时，上下梁间有较好的协同受弯性能.叠合钢梁协同受弯机理为：叠合梁间的抗剪连接阻止了上下梁间相对滑移，对上梁产生偏心压力，对下梁产生偏心拉力.随着连接作用的增强，上下梁的中和轴均趋近叠合面，从而使上梁呈现压弯受力的特征，下梁则呈现拉弯受力的特征.     

混凝土梁早期受力性能的试验研究

为了加快混凝土结构工程的施工进度,大部分混凝土构件在达到其标准养护龄期前就开始承受荷载.通过24个短龄期试件的试验实测与理论分析,对早龄期混凝土受弯梁的受力变形性能进行了研究.从构件的层次对早龄期混凝土受弯梁进行了试验研究,试件以混凝土的龄期和混凝土等级为变化参数,调查混凝土梁的早期受力与刚度的变化规律.试验结果与理论分析表明,混凝土等级较低,而且龄期较短的早期混凝土受弯构件将产生破坏模式的转化.实验与分析都显示,早期混凝土受弯构件中钢筋与混凝土之间粘结力比常规方法分析的低.研究结果可为混凝土受弯构件早期受力与变形性能的合理评价提供参考.     

双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究

双钢板-混凝土剪力墙是由钢板和混凝土通过抗剪连接件连接组成的新型竖向组合构件和抗侧力构件,其作为一种新型结构具有结构强度高、抗震性能好、施工方便快捷等特点。但对于这种新型结构,设计应用多以具体工程具体研究的方式进行,缺少专用的规范标准。为研究双钢板-混凝土剪力墙的轴向受力性能,完成了4片双钢板-混凝土剪力墙的轴心受压试验,分析了剪力墙在轴心荷载作用下的受力性能和破坏形态,探讨了不同距厚比和对拉螺栓数量对钢板局部屈曲、破坏形态以及承载能力的影响规律。试验结果表明,距厚比对墙体的局部屈曲、破坏形态有较大的影响,但对刚度和承载力影响并不十分显著。     

新型矩形钢管混凝土柱节点轴压传力机制研究

针对在矩形钢管混凝土柱楼层节点区钢管内设置分配梁和内环肋这种节点新形式,研究分析该设置传力构件的矩形钢管混凝土柱轴压荷载作用下的受力机理,揭示其能有效协调钢管壁与内部混凝土的变形与受力,迫使钢管壁与内部混凝土共同承受外荷载的功效.试验验证表明,节点设置传力构件改善了矩形钢管混凝土柱的受力性能,在此基础上提出了传力构件分配梁的设计方法.     

带肋钢板-混凝土复合结构开裂机理研究

针对混凝土结构中局部区域拉应力过大的问题,提出了一种能有效提高抗裂能力和阻止裂缝发展的带肋钢板-混凝土复合结构.设计制作了4片带肋钢板混凝土复合结构受弯构件和用于比较的普通混凝土受弯构件,试验结果表明:带肋钢板混凝土复合结构抗裂能力较普通钢筋混凝土结构大得多,且其裂缝首先出现在加劲肋的上缘.根据复合材料破坏过程中的能量吸收原理,研究了带肋钢板混凝土复合结构的开裂机理.     

钢管-钢骨混凝土组合柱试验研究

目的分析钢管混凝土组合柱研究中的不足，提出了钢管-钢骨混凝土组合柱的概念。研究钢管-钢骨混凝土组合柱的破坏机理、受力性能．方法对钢管-钢骨混凝土组合柱的破坏机理、受力性能。进行了3个含钢率不同的偏心受压钢管-钢骨混凝土短柱的试验．结果钢管混凝土柱存在内外部分破坏不同步的可能，通过试验，明确了钢管-钢骨混凝土柱的破坏特征，含钢率对承载力自寺影响，含钢率越大，构件的承载力及延性的相应增加．结论试验结果表明，当含钢率大于0．36％时，钢管混凝土柱与其外测的钢骨混凝土能够共同工作直至破坏，其承载力明显高于钢管混凝土核心柱的承载力，为组合结构的发展提供了一种新的结构型式．     

硫酸盐腐蚀下混凝土构件受弯承载力试验研究

通过采用替换构件方法进行硫酸盐介质环境中长期工作钢筋混凝土受弯构件试验,分析了混凝土构件腐蚀受力机理和破坏形态,提出了硫酸盐长期腐蚀作用下混凝土构件抗弯承载力计算模式,与试验结果符合良好.     

CFRP增强圆钢管混凝土受弯构件试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件的静力性能，分析荷载-跨中挠度曲线特性以及纵向CFRP层数对该类构件极限承载力的影响．方法对8根圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件以及用于对比的2根圆截面钢管混凝土受弯构件开展静力试验并分析试验结果．结果对于仅缠绕1层环向CFRP的圆CFRP-钢管混凝土受弯试件，其荷载一跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管混凝土受弯构件的曲线；对于包裹纵向CFRP的构件，其荷载一跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段：弹性阶段．弹塑性阶段和下降段．结论在本文试件参数范围内，仅环向缠绕1层CFRP对圆钢管混凝土受弯构件的承载力并无显著影响；圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的延性性能要好于圆截面FRP筒内填混凝土受弯构件．     

圆端形钢管混凝土偏压构件受力性能研究

结合武汉市后湖大桥圆端形钢管混凝土塔柱工程实际,制作大尺寸圆端形钢管混凝土试件,开展偏心受压试验研究,分析了圆端形钢管混凝土偏心受压试件的破坏机理、荷载-横向位移曲线、荷载-纵向应变曲线及荷载-环向应变曲线。试验表明,钢管混凝土偏压构件具有良好的受力性能。随着偏心距的增大,承载力不断降低;中截面变形符合平截面假定,中和轴位置随偏心率的增大而不断往荷载作用侧移动;试件破坏时,钢管受压区侧进入塑性状态,受拉区尚处于弹性状态。     

锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土构件的弯扭性能研究

采用有限元软件ABAQUS对内、外钢管和加劲肋采用Q690钢材,混凝土采用C120高强混凝土的锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土构件弯扭性能进行数值模拟分析,得到了构件的扭矩-转角关系曲线,分析了构件的破坏形态.研究了不同参数对锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土构件弯扭受力性能的影响.结果表明：弯扭比对构件刚度影响较小,但对构件的破坏形态影响较大.随着弯扭比增大,构件的抗扭承载力降低,抗弯承载力提高,抗扭延性降低,构件更早发生断裂.空心率、锥度、内外钢管径厚比对锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土弯扭构件的抗扭承载力影响较为显著,混凝土强度和内钢管强度对弯扭构件的抗扭承载力影响较小.     

钢管混凝土柱-软钢板组合高墩受压性能试验

为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明：新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。     

钢管煤矸石混凝土受弯构件的承载力分析

目的 分析钢管煤矸石混凝土受弯构件的受力过程，确定其承载力，及含钢率对承载力的影响．方法 对具有5种不同含钢率的钢管煤矸石混凝土受弯构件进行试验测试，绘制弯矩-挠度曲线、弯矩-最大拉应变曲线，分析曲线的特征、确定承载力极限状态．结果 确定了曲线上的3个特征点，将构件的变形过程分为弹性、弹塑性和强化阶段，定义截面的塑性已得到充分发展而受拉区钢管最外边缘纤维即将进入强化的点为试件的抗弯极限状态点．推导出了钢管煤矸石混凝土受弯构件的承载力计算公式，计算结果与试验结果吻合良好．结论 推动了将钢与煤矸石混凝土组合结构应用于工程实践的进程，为研究钢管煤矸石混凝土偏心受压构件的力学性能奠定了良好的基础．     

矩形钢管混凝土框架的非线性有限元分析

基于一榀单跨两层矩形钢管混凝土框架的抗震性能试验,利用通用有限元软件ABAQUS建立了框架的非线性有限元分析模型,模型中考虑了混凝土反复荷载下的刚度退化.通过与试验结果的对比分析,证明利用该模型进行矩形钢管混凝土框架结构的有限元分析是可行的,能真实反映框架结构各阶段的受力状态和最终的破坏结果,具有较大的实用价值,可利用该模型进行不同类型钢管混凝土框架结构的全过程非线性分析,揭示其组成构件的工作机理和破坏过程,以及构件在受力过程中的应力分布等微观机理,为钢管混凝土结构的推广应用以及合理设计奠定基础.此外,通过有限元分析还可以得知框架结构中梁、柱的受力状况和材料利用状况,为结构的优化设计提供依据.     

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。     

不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能试验研究

为研究不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能,对1个现浇混凝土节点和2个装配式混凝土梁柱节点试件进行循环往复加载试验,分析节点的破坏特征、梁端弯矩—转角、节点核心区剪力—梁端转角、刚度退化、钢板的应变等。结果表明：方钢管连接的装配式混凝土节点呈梁端弯曲破坏,设置端板和水平连接板的装配式节点和现浇节点呈节点核心区剪切破坏。装配式节点的梁端弯矩和节点剪力显著提高,梁端转角显著增加,节点核心区剪切变形减小,刚度退化变缓,受力性能得到明显改善。在节点核心区设置方钢管和十字隔板作为钢骨架的节点受力性能最佳,远优于现浇节点。在节点核心区加入钢连接件,预制梁端设置预埋工字钢,现场采用焊接或者栓接装配,后浇连接区混凝土,这种连接形式能够有效传力,提升装配式节点的受力性能。     

用于海洋平台结构的钢管混凝土摇摆柱构造性能试验研究

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,研究制作了10个组合型钢管混凝土构件,采用圆钢管、圆钢管-工字钢、圆钢管-圆筒、方钢管、方钢管-工字钢、方钢管-圆筒6种截面形式进行三点弯曲试验.研究了不同形状、截面形式的组合型钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;并且通过局部横纵比和局部应变分析加载后试件内部变化和受力特征.试验结果表明:试件在加载过程中,钢管与混凝土以及钢管混凝土中内置的型钢在不同阶段有着不同的受力特征和协同工作机理;圆钢管混凝土更有利于钢管对混凝土发挥套箍作用,从而提高构件承载能力和变形能力;内置圆筒的双圆筒截面形式构件抗剪性能最好.