部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能研究

为研究部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能,对2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个空钢箱连续梁试件进行了静力试验研究,获得了试验梁变形发展、截面应变发展、破坏特征等方面试验数据.试验结果表明,部分充填混凝土连续钢箱试验梁的极限承载力是钢箱连续试验梁的1.9倍,延性也增加了大约5倍.提出了部分充填混凝土钢箱连续梁截面抗弯强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.利用计算公式对连续梁截面强度影响的主要参数进行了分析,表明增大受拉区钢箱翼板厚度,对于提高梁的抗弯承载能力效率最高.     

内置钢箱—混凝土简支组合梁受力性能试验

针对内置钢箱-混凝土组合梁单位长度钢箱与混凝土的接触面积相对较小,且钢箱对其腹板两侧的混凝土无法形成如内置H型钢对其腹板有效约束这一特点,完成了5根内置钢箱-混凝土简支组合梁试验,获得了这类梁正截面承载力、裂缝分布与开展、变形发展及破坏特征等方面的试验数据.试验结果表明:这类梁正截面承载力可采用基于平截面假定计算的正截面受弯承载力计算公式中引入折减系数来考虑.给出了符合内置钢箱-混凝土组合梁自身特点的裂缝宽度及刚度计算公式.     

内置钢箱-混凝土连续组合梁受力性能试验

为研究超静定内置钢箱-混凝土组合梁的塑性设计方法,进行了4根两跨内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,获得了试验梁裂缝分布与开展、变形发展、破坏特征及塑性内力重分布等方面的试验结果.通过分析,给出了内置钢箱-混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式,提出了以支座控制截面弯矩弹性计算值与组合梁正截面破坏时钢箱所承担弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅设计方法.     

腹板嵌入式组合梁抗弯性能理论和试验研究

提出了一种新型腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,并对该组合梁的整体抗弯性能和抗剪性能进行了研究。首先阐述了腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的构成、受力特点和主要优点,然后介绍了该组合梁的抗弯承载力、钢梁与混凝土翼板之间的滑移以及挠度计算公式。通过竖向荷载作用下的静力加载试验对4个腹板嵌入式钢-混凝土组合梁试件的抗弯承载力、滑移影响及破坏特征进行了足尺试验研究,并利用有限元方法对4个试件的试验结果进行了对比,最后将理论公式得到的腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的抗弯承载力、滑移及挠度计算结果与试验及有限元分析的结果进行比较,验证了理论公式的可靠性。研究表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁具有良好的整体抗弯性能及抗剪性能,能够节约钢材。     

部分充填混凝土连续组合梁桥支座处截面极限强度的塑性理论分析

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥是钢箱．混凝土组合梁与矩形钢管混凝土结构结合的一种新型组合结构梁桥．基于一般钢箱一混凝土连续组合梁桥中支座负弯矩区因混凝土翼板开裂而导致抗弯强度、局部稳定性不足的特点,提出了一种部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥,并对其中支座负弯矩区的正截面强度和支座截面抗剪性能进行了塑性理论分析．     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

基于Galerkin法的新型波形钢腹板箱梁桥动力特性研究

为科学合理地分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁的自振特性,综合考虑剪切效应和剪力滞效应,运用Galerkin法和Hamilton原理推导了该桥型的自由振动控制微分方程和自然边界条件。根据自然边界条件,求解出剪切变形效应和剪力滞效应影响下波形腹板钢箱-混凝土组合梁竖向弯曲振动频率的计算公式,将其计算结果与实桥的实测结果、模型试验结果及ANSYS三维有限元结果进行了对比,并对竖向弯曲振动频率的影响因素和基频进行了分析。结果表明：竖向弯曲振动频率计算公式的结果与实桥的实测结果、模型试验的实测结果、ANSYS有限元结果吻合良好,验证了所推导的频率计算公式的正确性;竖向弯曲振动频率随高跨比的增大而增大,当高跨比小于0.05时,竖向弯曲振动频率的增幅较为平缓,当高跨比大于0.05时,竖向弯曲振动频率的增幅较为显著;竖向弯曲振动频率随宽跨比的增大而增大,但整体增幅不明显;竖向弯曲振动频率随波形钢腹板厚度的增加而不断增大,阶数越高,增幅越显著;箱梁剪力滞对竖向弯曲振动频率影响很小,前5阶最大误差仅为6.73%,波形钢腹板剪切变形对竖向弯曲振动频率影响较大,前5阶最大误差已高达51.18%。     

钢-混凝土组合连续梁抗弯性能

为了准确分析钢-混凝土组合梁的抗弯性能,考虑到钢-混凝土组合梁交界面处通过剪力连接件部分相互作用的特点,基于接触理论推导了一种新的复合梁单元有限元刚度方程。考虑到钢-混凝土组合梁交界面处的剪切滑移效应,在交界面上采用两种位移模式以模拟钢梁上缘和混凝土下缘的位移差。通过将计算结果与试验结果对比,表明该计算公式是合理可信的。利用复合梁单元能够有效计算在竖向荷载作用下组合梁的挠度、应变和交界面处剪切滑移应变差等指标沿梁纵向的分布,并且能直接分析栓钉对组合梁抗弯性能的影响,还可以将复合梁单元推广到变截面钢-混凝土组合梁和预应力钢-混凝土组合梁的计算中。     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下受力性能

为研究部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的力学性能,完成了两根简支组合梁的反向静力加载试验。测试了各级荷载作用下试件各截面的应变分布、变形、混凝土面板的裂缝分布以及极限承载力等。试验结果表明:混凝土翼板配筋率对钢箱组合梁的受力性能有很大影响,配筋率增加1%,钢箱组合梁的极限承载力提高38.8%。通过对组合梁挠度理论计算值和实验值的比较,分析了相对滑移对挠度的影响。通过对组合梁抗弯承载力的分析,确定采用0.2 mm宽的裂缝对应的承载力作为部分充填式钢箱混凝土组合梁正常使用状态下的承载力是安全的。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁抗剪性能试验研究

摘 要：通过对集中荷载作用下的腹板开洞钢-混凝土组合梁进行试验,研究在负弯矩作用下腹板开洞组合梁的抗剪力学性能。试验结果表明：负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,洞口区域截面不再符合平截面假定;破坏形式为洞口区混凝土板的剪切破坏,同时洞口区的部分栓钉连接件出现了拔脱现象;另外,通过增加混凝土翼板厚度可以提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,增加纵向钢筋配筋率可以提高其变形能力。研究为负弯矩区腹板开洞组合梁的有限元分析和实际应用提供了试验数据。     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

方形设肋薄壁钢管混凝土柱的恢复力模型

为了研究薄壁钢管混凝土柱的抗震性能,对6根方形设肋薄壁钢管混凝土柱在反复荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,试验主要参数为轴压比(n=0.3~0.6).结果表明:当轴压比≯0.5时,滞回曲线较为饱满,延性系数均>3以上.随着轴压比的增大,构件的承载力略有提高,延性明显降低.采用有限元程序ABAQUS6.5计算每个试件的荷载-位移滞回曲线,计算结果与试验结果吻合较好.在此基础上进行参数分析,研究混凝土强度、钢板强度、轴压比、长细比、钢板厚度对构件滞回性能的影响.并通过回归分析建立了薄壁钢管混凝土压弯构件的荷载-位移恢复力模型,模型的计算结果与试验结果吻合较好.     

劲性梁-钢管砼柱不穿心节点钢管壁受力与梁端变形特点

主要针对梁端传递弯矩、不同加载方式、管壁厚度等对钢梁不穿心的劲性梁-钢管混凝土柱节点的节点区钢管壁受力特点的影响,以及劲性梁梁端的变形特点进行试验研究.试验结果表明,节点区钢管壁的局部变形随梁端传递弯矩的增大而增大,施加弯矩时的初始轴压越大,变形越大.但梁端传递弯矩对节点区的影响只局限于局部,节点区的轴压承载能力和工作性能基本不受影响.     

矩形钢管混凝土柱力学性能非线性有限元分析

为了更好地研究矩形钢管混凝土柱的力学性能,在以往试验和理论研究的基础上,提出一种适用于任意截面形状的三节点八自由度单元模型.结合混凝土和钢材的本构关系建立了非线性有限元模型,用于对单调和反复加载受力方案进行计算分析.对包括纯弯、轴压、偏压和低周反复荷载等多种受力模式下的矩形钢管混凝土试件进行计算,并与试验结果进行比较,两者较为吻合,证明所提出的非线性有限元分析方法可以较好地模拟矩形钢管混凝土的受力和变形性能.     

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。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能初探

基于ABAQUS软件,建立了矩形钢管混凝土双向压弯构件的三维实体有限元模型,进行了荷载-变形曲线的全过程数值模拟,理论模型得到了实验结果的验证。基于此模型,进行了矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能的影响因素分析,讨论了荷载偏心角、含钢率、约束效应系数、混凝土及钢材强度等参数对其力学性能的影响规律。本文结论可为进一步研究矩形双向压弯构件的实用设计方法提供参考。     

改进的组合式L形钢管混凝土柱力学性能试验

为研究改进的组合式L形钢管混凝土柱力学性能,对18个改进的组合式L形钢管混凝土柱进行了轴压试验,分析了钢管厚度、混凝土强度和长细比等参数对试件力学性能的影响,提出了改进的组合式L形钢管混凝土柱承载力计算公式.研究结果表明:试件最终破坏形态主要表现为腰鼓型破坏、局部鼓曲(或拉裂)型破坏和弯曲型破坏;钢管厚度、混凝土强度和长细比均是影响承载力的主要因素,但增加钢管厚度更有利于承载力的提高;含钢率α越大,钢管对核心混凝土的约束作用越强;承载力公式计算结果与试验结果吻合较好.     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

钢管混凝土柱-钢梁外环板节点抗弯承载力计算方法

基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。