钢混组合曲线梁桥剪力钉滑移效应分析

混凝土桥面板和钢梁通过不连续的剪力键连接,荷载作用下由于局部混凝土压碎或者剪力键变形会导致钢-混连接界面出现一定的相对滑移,为分析钢混组合梁桥在活载作用下的剪力钉滑移效应。以宁夏海原县大涧沟大桥为工程背景,介绍了ANSYS中剪力钉的模拟方法,分析了汽车荷载和温度荷载作用时剪力钉的剪切力和滑移位移,研究发现:无论是对称加载还是偏心加载,剪力钉在横桥向的剪切滑移效应比纵桥向更为显著,且车辆偏心加载时剪力钉的剪切滑移效应相比对称加载时更大;整体升温或降温时梁端区域剪力钉剪切滑移效应较跨中区域更为明显,而在梯度温度荷载作下几乎所有剪力钉在横桥向均会沿着半径缩短的方向发生滑移,且不同区域剪力钉滑移量大致相当;整体温度变化导致的剪力钉滑移效应较梯度温差和汽车荷载更为明显,且剪力钉滑移效应随温差的增大而增强。     

结合梁斜拉桥剪力滞效应研究

以某一斜拉桥结合梁为实例,利用有限元软件ANSYS建立空间精细板壳有限元模型,分析研究了结合梁斜拉桥关键部位桥面板剪力滞效应。结果表明,索塔支座处及辅助墩墩顶处桥面板横向应力分布很不均匀,在辅助墩顶处剪滞效应最显著,其有效宽度比为0.6。建议设计时进行关键部位精细分析,以把握真实受力情况。     

结合梁斜拉桥剪力滞问题的研究

以一座主跨340 m的结合梁斜拉桥为例,利用ANSYS建立局部精细的空间模型,考察其关键部位的剪力滞效应,发现有效宽度比的最小值只有0.6. 所以建议设计时采用平面计算辅以空间仿真分析的方法,以准确把握全桥以及关键部位的真实受力情况.     

组合梁中栓钉剪力键的受力特性分析

分析了栓钉剪力键的作用、受力状态、破坏类型和承载力,并以栓钉剪力键推顶试样为对象,建立了3D-FEM计算模型,应用MSC/NASTRAN程序,考虑了栓钉和混凝土材料的非线性,进行栓钉剪力键的设计承载力分析,分析结果与试验结果有很好的一致性。     

混凝土徐变效应对组合梁桥剪力钉的受力影响分析

对组合梁桥桥面板钢梁–混凝土板连接处剪力钉受混凝土板徐变效应影响分析,建立有限元模型,建立完整施工阶段,考虑不同位置、不同方向上剪力钉内力分布规律。分析得到：成桥15年后剪力钉受力受徐变作用的影响较小,工程中可不考虑;横、纵桥向剪力钉内力发展均从跨中处开始延伸,到达支点处出现内力峰值。成桥初期徐变效应对剪力钉受力行为影响最大,延长混凝土板存梁时间可有效减缓剪力钉受徐变效应的作用。     

栓钉剪力连接件滑移性能试验研究及受剪承载力计算

根据3组栓钉剪力连接件推出试验,研究栓钉直径和栓钉屈服强度对试件受剪承载力的影响。应用ABAQUS有限元分析软件对栓钉剪力连接件进行精细三维实体有限元分析,栓钉、钢梁和混凝土均采用C3D8R单元,计算结果与试验结果符合较好。基于有限元法进行参数分析,研究栓钉直径、数量、长径比、屈服强度、混凝土强度和横向配筋率等对栓钉剪力连接件荷载-滑移性能的影响,有限元计算结果表明,栓钉受剪承载力随着栓钉直径、屈服强度和混凝土强度的增大而提高。提出了考虑栓钉直径、屈服强度和混凝土强度影响的单个栓钉受剪承载力计算式和荷载-滑移关系计算方法,计算结果与文中试验结果和收集到的81组栓钉剪力连接件有效试验结果进行对比,吻合较好。建议的受剪承载力计算式与现行规范建议公式进行比较,建议的计算式具有较高的精度。荷载-滑移曲线实用计算方法与Ollgaard提出的计算方法比较表明建议计算方法具有较广泛的适用性。     

剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析

本文针对港珠澳大桥6×85 m组合连续梁桥开展受力性能分析,采用Beam188梁单元模拟剪力钉、Solid45实体单元模拟混凝土桥面板、Shell163壳单元模拟钢箱梁,在最不利边跨建立了精细的空间有限元模型(按剪力钉的实际数量建立梁单元),采用生死单元法模拟港珠澳大桥的实际施工过程,即大节段整体吊装、简支变连续、支点顶升与回落、支点纵向预应力张拉以及二期恒载的全过程。按照剪力钉集束式布置和剪力钉均布式布置两种方式,分别计算了钢-混组合梁桥受力性能和剪力钉的受力状况。计算结果表明:两种布置形式下组合梁挠度、混凝土桥面板和钢梁应力基本相同;组合荷载工况下集束式与均布式布置剪力钉最大纵向剪力分别为64.49 kN和67.98 kN,最大拉拔力分别为45.44 kN和43.67 kN,都满足正常使用要求,为钢-混组合梁桥剪力钉集束式布置提供分析依据。     

椒江二桥组合梁施工过程中剪力钉局部受力分析与设计优化

椒江二桥主桥组合梁采用双分离式闭口断面,为了悬臂吊装施工期间避开台风季节,采用两节段一循环吊装施工方法以节省工期。施工期间两节段组合梁之间湿接缝附近主梁刚度突变及吊装重量的成倍增加引起区域内剪力钉受力复杂,合理的剪力钉布置设计成为该施工方法的控制要素。采用ANSYS有限元程序详细模拟了组合梁在两节段吊装施工中的结构细节,计算分析了湿接缝附近剪力钉的受力情况。为了改善和优化湿接缝附近剪力钉的受力状态,提出了不同处理措施并对其进行计算分析和比较。计算结果表明,采用优化方案后湿接缝附近剪力钉受力状态得到改善,施工阶段组合梁结构安全。     

钢-混组合梁结合段PBL剪力键受力分析

钢-混组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,其结合段通过PBL剪力键传递受力,是桥梁设计和计算的重点环节。目前对于PBL剪力键的受力计算尚无统一公式,只能在已有的试验基础上对其受力进行有限元分析,探讨PBL剪力键开孔钢板的抗剪承载力和破坏规律等,从而得出相应的荷载-滑移曲线,进而分析试验值、理论公式值和有限元值之间的差异。     

考虑栓钉滑移效应及钢筋作用的组合梁受力分析

为研究钢-混凝土组合梁在静载作用下的力学性能,建立一个考虑栓钉滑移及钢筋作用的有限元分析模型;结合算例对开/闭口组合梁的抗弯性能,裂缝发展趋势及分布特征进行比较,混凝土及钢梁的应力-应变关系曲线计算结果与输入曲线吻合良好。     

钢-高强混凝土组合梁中栓钉连接件的分析

在分析国内外钢-混凝土组合梁各种剪切连接件形式的基础上，着重阐述了钢-高强混凝土组合梁中栓钉连接件的受力性能和承载力计算方法，提出了有待完善的地方。     

高速公路钢混组合箱梁桥设计

结合具体工程实例,介绍了跨径组合为(28.5+45+28.5)m钢混组合箱梁结构桥的设计,并对该桥施工阶段和使用阶段的主要工况进行了整体分析计算,计算结果表明该结构设计是可行的。     

组合结构中栓钉与PBL键的比较

对比介绍了栓钉和PBL键目前国内外的研究成果，包括承载力试验方法、破坏机理、承载力计算方法和疲劳性能等，为剪力连接件的研究和应用提供了借鉴。     

H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件纵向受剪性能试验研究

通过13个在单调荷载作用下H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件的推出试验,对其破坏形态、荷载-滑移特性和纵向剪力传递性能进行了研究,分析了栓钉数量、栓钉直径、栓钉布置方式、型钢翼缘宽度、腹部混凝土箍筋布置方式及加载方式等对受剪承载力的影响。试验结果表明：H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件的主要破坏形态为外包混凝土劈裂破坏和栓钉剪断破坏;典型的荷载-滑移曲线可分为3个特征阶段,分别为无滑移阶段、荷载上升段及荷载下降段;腹部栓钉有效地提高了部分外包混凝土组合构件的纵向受剪承载力,且受剪承载力随栓钉直径的增大和栓钉数量的增加而增大;腹部栓钉纵向布置优于横向布置,栓钉纵向偏心布置对受剪承载力影响较小;宽翼缘型钢能更好地约束腹部混凝土,提高其受剪承载力;腹部箍筋不同布置方式对极限荷载的影响较小;通过分析构件的受力机理和纵向剪力传递模式,提出了H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件纵向受剪承载力算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢-混凝土组合梁抗火性能试验研究

对两种组合梁形式:主梁式试件(压型钢板肋平行于钢梁)和次梁式试件(压型钢板肋垂直于钢梁)分别进行了抗火试验。试验中量测了试验炉火升温过程,试件的温度和跨中挠度。通过对试验结果的分析发现:由于混凝土板有明显的阻热作用,组合梁中的混凝土板升温较慢,钢梁升温较快,导致钢梁截面温度分布不均匀;由于高温和外力共同作用下,在梁端发生混凝土抗剪破坏,而栓钉由于受到混凝土的保护,温度较低,栓钉仍能正常发挥抗剪连接作用;跨中挠度达到梁跨的1/30后,变形快速增大,随之在跨中形成一条横向贯穿混凝土楼板的主压溃裂缝,产生塑性铰并形成机构,使简支组合梁产生不适于继续承载的变形,达到破坏。     

不同构造内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压性能试验研究

为研究在高轴压比下内置钢板 混凝土组合剪力墙中钢板与混凝土墙体的协同工作性能,以北京中国尊大厦核心筒剪-力墙为原型,进行了4个1/4缩尺的内置钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验。4个试件的几何尺寸相同,区别在于钢板与混凝土连接构造不同。采用单向重复加载方法,分析了各试件的承载力、刚度退化、应力分布、变形能力等,进行了轴压承载力计算。结果表明：各试件达到极限承载能力时,钢板轴力分担比率在25%~32%之间,内置钢板的抗压能力得到发挥;与无拉结钢筋、无栓钉的试件相比,钢板中部设置长栓钉的试件承载力提高23.6%,轴向变形提高22.6%,刚度退化减缓17.42%,钢板与混凝土协同工作性能好;采用强度叠加理论进行内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

组合板结合面水平剪力的计算

在分析组合板破坏特征的基础上,提出了组合板破坏的拉杆拱模型,并以此模型给出了结合面水平剪力的计算方法。     

轴压比对钢管混凝土边框组合剪力墙的影响

介绍了钢管混凝土边框组合剪力墙是一种适用于高层及超高层建筑的新型组合剪力墙,轴压比是影响剪力墙受力性能的一个主要因素,设计了5个具有不同轴压比的试件,进行了有限元分析,研究表明随着轴压比的增大,钢管混凝土边框组合剪力墙的延性逐渐降低,屈服荷载也逐渐减小。     

方钢管混凝土柱-外包U形钢混凝土组合梁节点抗震性能试验研究

为了研究外包U形钢混凝土组合梁和方钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,进行了5个外包U形钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的拟静力试验,包括2个外环板节点和3个内隔板节点。通过研究节点试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和核心区剪切变形等,进一步分析节点试件的承载能力、延性和耗能能力等抗震性能。研究表明：节点试件加载过程中经历了由弹性、弹塑性到塑性的发展过程;核心区混凝土密实节点试件的滞回曲线更为饱满,延性较好,耗能能力强;外环板节点试件延性要优于内隔板节点试件,耗能能力更强;核心区混凝土不密实的内隔板节点试件具有良好的延性,但承载力显著降低,施工中应严格控制核心区混凝土的浇筑质量,或者在节点核心区采用厚度较大的钢板来提高其延性和承载力。     

钢板-混凝土组合连梁的应用研究

钢板-混凝土组合连梁与普通钢筋混凝土连梁相比较能够大幅提高斜截面抗剪承载力,解决高层建筑设计时经常出现的连梁斜截面抗剪承载力不满足要求问题,且其抗震性能优越,构造较为简单、造价不高、施工难度不大。目前尚缺少这类结构构件设计的技术标准,本文提出钢板-混凝土组合连梁设计应用时的有关构造做法、计算方法和有关计算公式。