腹板开洞钢-混凝土组合梁抗剪承载力试验研究

为研究腹板开洞组合梁在静载作用下的竖向抗剪性能,共进行了5根腹板开洞组合梁和1根对比组合梁在集中荷载作用下的实验。试件均为完全剪力连接,主要变化参数为混凝土板厚和配筋率。加载方式为单调静力加载,实验测量内容为竖向荷载、挠度、滑移、截面应变等。试验结果表明：腹板开洞显著地降低了组合梁的刚度和承载力,洞口区域截面纵向应变不再满足平截面假定。增加混凝土板厚能有效地提高组合梁的承载力,增加混凝土板的配筋率能有效地提高组合梁的变形能力。洞口上方混凝土翼板承担了大部分剪力,混凝土翼板对腹板开洞组合梁的竖向抗剪承载力有较大的贡献。研究为腹板开洞组合梁的应用提供了实验依据。     

火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究

实际工程中,钢-混凝土组合梁大多具有轴向约束,从而使得组合梁在大变形时产生悬链线效应来继续承担外部荷载。为研究火灾下钢-混凝土组合梁的悬链线效应产生机制,开展了2块足尺钢-混凝土组合梁的火灾试验,测试组合梁截面内力随受火时间的变化过程。介绍了试件设计、加载方案和测量内容,描述了相关试验现象及破坏特征,得出以下主要结论：升温时,组合梁截面温度梯度分布变化较大且易产生附加弯矩,对组合梁极限承载能力产生不利影响;火灾下组合梁的破坏模式主要表现为梁端负弯矩处形成明显的塑性铰,同时板底钢梁的受拉下翼缘出现整体侧向失稳,这与常见单个钢梁的受压翼缘屈曲而整体失稳的现象相悖;荷载比是影响组合梁抗火性能重要的参数之一;通过实测得到火灾发生时组合梁内力的变化过程,分析出在同等条件下的相同时间内,荷载值越大组合梁悬链线效应越明显。     

腹板开孔的钢-混凝土组合梁的挠度计算

描述了一种腹板开孔组合梁挠度的计算方法。提出了楼板参与开孔段上部截面抗弯的有效宽度的概念,并进行了拟合。将剪切变形和空腹桁架弦杆的弯曲变形合并为等效剪切变形,得到开孔段的等效剪切刚度。利用开孔段与未开孔段截面刚度不同的现象,建立分段梁单元模型,采用传统梁理论求解挠度计算公式。与采用实体单元和板壳单元的有限元分析结果的对比表明,该文公式具有很好的精度。     

钢与轻骨料砼连续组合梁变形滑移试验研究

通过试验，讨论了钢与轻骨料混凝土连续组合梁变形及其破坏特征，分析了不同剪力连接件布置情况下连续组合梁滑移分布规律，建立了连续组合梁变形计算公式，理论计算与试验结果吻合良好。     

多排预应力波形钢腹板组合挑梁承载能力试验研究

波形钢板由于其独特的力学性能,在组合结构中得到广泛的应用。该文对脊骨梁中多排波形腹板钢挑梁支撑的预应力混凝土板的这种新型组合挑梁进行了承载力的对比试验研究,根据波形钢腹板特性及组合梁的基本理论,推导了其极限承载力的计算公式,并与试验结果对比,验证了理论公式的正确性。采用有限元方法进行了几何参数分析,总结出该结构的优化设计参数,以供工程实际参考。     

钢-混凝土组合梁抗剪研究中的塑性分析方法

为了研究钢－混凝土组合梁正弯矩区的组合抗剪性能,本文对16根密实截面钢－混凝土组合梁的组合抗剪性能进行了试验研究。在试验研究中,为了分离组合梁各抗剪部分承担的剪力,需要计算钢梁腹板所承担的剪力。本文介绍一个钢梁腹板在塑性流动阶段的剪应力计算方法,并且该方法还能判断钢材是否进入强化阶段。为了验证这一方法的正确性,作者还进行了2个纯钢梁试件的抗剪试验,试验结果与计算值吻合良好。     

钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能对比试验研究

采用超高性能混凝土（UHPC）板与钢梁结合的钢-UHPC组合梁,具有自重轻、抗裂性和耐久性好的优点,对于钢-混凝土组合梁的发展具有重要意义。为了解钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能的差别,本文以某钢-普通混凝土简支组合梁桥为工程背景,进行了钢-UHPC组合梁桥的试设计,在此基础上,制作钢-UHPC组合梁和钢-普通混凝土组合梁模型进行抗弯性能的对比试验研究。结果表明,两种组合梁的受力特点类似,破坏模式均表现为钢梁底板先屈服,然后桥面板顶部混凝土被压碎。在极限抗弯承载力相等的情况下,钢-UHPC组合梁的桥面板厚度可以减小28%,且延性更好。钢-UHPC组合梁桥面板的剪力滞效应、钢梁与桥面板间的水平相对滑移均小于钢-普通混凝土组合梁。此外,钢-UHPC组合梁弹性阶段抗弯刚度与钢-普通混凝土组合梁相差不大,但由于组合梁总高度减小,后期刚度小于钢-普通混凝土组合梁刚度。研究结果可为钢-UHPC组合梁的进一步研究与工程应用提供参考。     

火灾环境下钢-混凝土组合梁力学性能试验研究

该文为研究组合梁桥在火灾环境下的基本力学性能与特征,制作具有代表性的3根缩尺梁模型：简支T形梁、简支箱形梁及连续箱形梁,利用火灾试验炉进行局部三面受火试验,并给出详细的试验方法。在试验过程中,分别观察组合梁常温下及火灾高温后的结构行为,量测火灾高温下组合梁的温度场,分析了结构的变形特点。通过对试验数据的深入分析与研究,可以发现火灾下钢-混凝土组合梁中钢梁为主要升温构件,且升温速度快,温度分布不均匀;混凝土顶板具有一定的吸热作用,但不应忽略其对钢梁升温及温度分布的影响;从实测变形看,钢-混凝土组合连续梁体系的抗火性能要优于简支梁体系。研究成果可以为组合梁桥防火灾设计与分析提供试验依据与理论参考。     

刚结点转变为铰结点后内力重分布的简捷计算法

基于最小势能原理,建立了刚架结构的间接荷载效应矩阵。将间接荷载效应矩阵转化为约束矩阵后,根据约束矩阵的性质,推导了刚结点转变为铰结点时约束矩阵自身的传递规律。将约束矩阵中导出的重分布弯矩向量与初始弯矩向量进行叠加,即可得到新刚架结构的内力。因为避免了刚度矩阵的再次形成与分解、计算结点位移等中间过程,所以使计算量大幅度减少。算例表明该文提出的简洁方法是正确、可靠和有效的。     

钢筋砼连续叠合梁内力重分布及调幅的研究

本文通过对六根二次浇捣二次受力两跨连续叠合梁试验，和二根整浇连续梁的对比试验研究分析连续叠合梁的内力重分布规律及与整体梁的差别，分析其影响因素，探讨了调幅计算方法。     

HRB500/HRB600钢筋作纵筋的混凝土连续梁弯矩调幅试验研究

HRB500钢筋、HRB600钢筋已分别纳入《钢筋混凝土结构设计规范》（GB 50010－2010）和《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T 1499.2－2018）。为考察HRB500钢筋、HRB600钢筋作纵筋的混凝土连续梁弯矩调幅性能,完成了24根两跨连续梁试验。试验结果表明,由于HRB500和HRB600钢筋的屈服强度明显高于HPB235和HRB335钢筋,试验梁中支座控制截面的弯矩调幅不只发生在塑性铰形成之后,在受拉区混凝土进入塑性、经历开裂和裂缝发展直至中支座控制截面受拉纵筋屈服这一较长的塑性发展过程中也存在一定的弯矩调幅。分塑性铰形成前后两阶段对试验梁中支座控制截面弯矩调幅进行考察,第一阶段弯矩调幅幅度β_I介于15.28%~24.21%,第二阶段弯矩调幅幅度β_Ⅱ介于6.91%~30.30%。发现随着受拉纵筋屈服强度的提高,β_I增大、β_Ⅱ减小;随着相对受压区高度的增大,β_I和β_Ⅱ均减小;随着中支座宽度的增大,β_I和β_Ⅱ均增大。基于试验数据建立考虑各关键参数影响的两阶段弯矩调幅系数计算公式。     

简支梁转变为连续梁的弯矩调幅试验研究及其简化计算方法

提出了一种通过在负弯矩区施加预应力将简支梁转变为连续梁的方法。为深入了解连续梁的内力重分布特性,进行了2根连续梁及1根对比梁的试验研究。试验中考虑的参数为预应力钢绞线的长度、单双支座。试验结果表明,简支梁转变为连续梁后,开裂荷载、极限荷载得到了较大的提高。弯矩重分布的规律为跨中截面开裂后,跨中截面的弯矩向中支座截面传递,中支座截面开裂后,弯矩反向向跨中截面传递。在试验研究的基础上,提出了两跨连续梁的弯矩调幅分析方法。计算结果表明:提出的计算方法与试验值吻合较好,可以用来计算连续梁的弯矩调幅。     

体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布试验研究

进行了3根体外预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验。试验表明,自加载至受拉区混凝土开裂前,连续梁处于弹性阶段,边支座、中支座反力、跨中截面和中支座截面弯矩的实测值与采用弹性理论计算值接近。受拉区混凝土开裂后至非预应力受拉钢筋屈服,边支座反力及跨中截面弯矩实测值开始向大于弹性理论计算值的方向偏离;而中支座反力及中支座截面弯矩实测值则向小于弹性理论计算值的方向偏离。当梁内受拉非预应力筋屈服后,边支座、中支座反力的实测值以及跨中截面弯矩和中支座截面弯矩实测值与弹性理论计算值的偏差进一步增大,这种偏差在试验梁破坏时达到最大。3根试验梁中支座截面弯矩重分布值分别为12.8%、16.9%及14.6%。试验实测值还与4个不同设计规范的弯矩重分布计算值进行了比较。结果表明：采用美国ACI 318-95规范及中国GB 50010-2010规范计算的中支座截面弯矩重分布值均小于试验实测值;除一根编号为B5的梁外,加拿大A23.3-M84规范的预测值与试验值最为接近;而英国BS8110规范则偏于不安全。实际设计中,可按中国规范公式来计算体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布,但必须合理确定体外预应力筋的极限应力。     

翼板开洞率100%的钢-混凝土组合梁整体弹性稳定性分析

在实际工程中由于功能的需要出现了混凝土翼板完全断开的钢-混凝土组合梁,洞口在混凝土翼板完全断开使得组合梁在正弯矩作用下存在整体稳定性问题。该文首先运用有限元软件ANSYS建立弹性有限元模型对整体侧扭失稳模式进行了初步分析。在此基础上假设了组合梁整体失稳时的侧移函数和截面转角函数,运用瑞利-里兹能量法推导出了翼板完全断开的钢-混凝土组合梁侧扭失稳模式的临界弯矩计算公式,并进行了参数分析。最后通过计算实例说明了该文分析内容及结果的必要性。     

内嵌CFRP筋加固宽缺口混凝土梁内力解析与试验研究

针对内嵌碳纤维增强塑料筋加固宽缺口混凝土梁体系,对碳纤维增强塑料筋、胶粘剂及混凝土三种介质两个界面的内力进行了力学解析分析,分析研究表明：剪应力是碳纤维增强塑料筋-胶粘剂-混凝土界面的粘结应力的主体,由内嵌加固宽缺口梁破坏试验可直接获取界面的剥离承载力;碳纤维增强塑料筋的受力相当于外表受到剪应力和正应力的圆柱体,剪应力靠胶结力提供,筋表面的平均剪应力可以通过宽缺口处外露部分的应变片实测得到,且与试验结果吻合较好,筋表面正应力的作用可以忽略;碳纤维筋横截面上的正应力在筋的长度方向成幂指数分布,沿筋截面径向分布不均匀,这导致其横截面中心的变形滞后于筋边缘的变形;槽内胶凝固后的内聚体是一个断面内圆外方的柱体,可以假定为是近似的厚壁圆筒,胶内聚体内的切向和径向应力对胶内聚体的剪切变形几乎没有影响;界面剥离破坏在比邻界面的混凝土中发生,因此混凝土强度将显著影响界面粘结性能与剥离承载力。     

混凝土翼板完全断开的钢-混凝土组合梁纯钢梁段的受压翼缘局部稳定性分析

为解决实际工程中遇到的混凝土翼板完全断开的钢-混凝土组合梁受压翼缘局部稳定性问题,基于薄板理论,对组合梁混凝土翼板开洞处纯钢梁段受压翼缘的临界屈曲应力计算公式进行了推导,考虑了弯矩梯度的影响,并用通用有限元软件ANSYS验证了公式的准确性。根据临界屈曲应力计算公式得出了合理的受压翼缘宽厚比限值,与现行《钢结构设计规范》中的规定进行了对比。对比结果表明:将《钢结构设计规范》中的宽厚比限值直接用于组合梁开洞处的纯钢梁段,显得过于保守。最后通过算例分析,进一步验证了该文的结论。