简支叠合梁抗弯性能非线性分析

为了准确分析复和材料叠合梁的受弯全过程,考虑到组成叠合梁的各种材料非线性本构关系,基于经典层合理论和有限元基本思想,建立了一种新型层合梁单元,得到了该种类型单元的刚度方程.采用分步加载法进行了钢-混凝土组合试验梁及碳纤维加固混凝土梁在竖向荷载作用下的受弯全过程分析,经过试验验证,复合梁挠度的计算值与试验值有较好的一致性.     

钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能研究

为了对不同夹层混凝土强度的钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能进行分析,通过试验和有限元软件模拟相结合的方法,选用外层为薄壁不锈钢管,内层为钢管,双壁管中间分别喷注混凝土强度等级为C20、C40、C60的三种试件,采用分级加载方式对试件进行加载,试验结果与有限元软件模拟的结果相吻合。研究结果表明:随着混凝土强度的提高,试件的抗弯承载力提高、延性增大,能发生较大的塑性变形以吸收能量。     

预制钢-混凝土组合楼梯抗弯性能与舒适度分析

为推进组合材料在建筑结构中的应用,对预制钢-混凝土组合楼梯踏步的抗弯性能和楼梯整体的舒适度进行研究。进行6个楼梯踏步试件的四点弯曲试验,主要探究抗剪件形式和踏步与梯梁的连接方式对楼梯踏步承载性能的影响。试验结果表明,相对于角钢和栓钉抗剪件,槽钢抗剪件对楼梯踏步的承载力提升更为显著。此外,焊接试件的承载力受抗剪件的影响较小,并且高于简支试件的承载力,在今后的工程应用中,焊接可以作为钢-混凝土组合楼梯踏步与梯梁连接的主要方式。为了更准确地研究楼梯踏步的力学行为,使用ABAQUS有限元软件对其进行建模,该有限元模型能够准确模拟楼梯踏步的力学行为。在验证模型准确性的基础上,对整体楼梯进行舒适度分析。结果表明,在规范限值范围内,楼梯的自振频率和人致激励下的加速度响应均满足行走的舒适度要求,使用过程中不会引起明显不适,符合人体工程学的要求。试验和建模分析证明,槽钢抗剪件对楼梯踏步的承载力提升效果更好,焊接可以作为楼梯踏步与梯梁的连接方式,并且楼梯的舒适度满足规范要求。     

简支深肋组合扁梁抗弯刚度

通过试验和ANSYS有限元数值模拟的方法研究了简支深肋组合扁梁的受力性能和受力过程中截面的应力、应变的分布规律,并通过材料力学理论和结合试验量测结果对梁截面的抗弯刚度及简支梁的平均刚度进行了分析。验证了简支深肋组合扁梁的弹性受力分析中采用的平截面假定的合理性,并提出了简支梁深肋组合扁梁抗弯刚度的计算方法。     

低干缩延性材料-混凝土复合梁抗弯性能

为研究延性材料对普通混凝土的增强增韧效果,本文采用低干缩高延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)与普通混凝土复合的方式,从试验与模拟两个方面研究了复合梁的抗弯性能．结果表明,在梁底复合低干缩延性材料后不仅可以提高梁的抗弯承载能力,还大幅提升了梁的延性．当LSECC的强度比上层混凝土的强度高时,复合梁的峰值荷载受LSECC层厚的影响明显,随着层厚的增加而增大．当上层混凝土的强度较高时,复合梁的峰值荷载随LSECC层厚度的变化不明显．基于开裂强度和材料应力裂纹宽度关系的抗弯模型可良好地预测不同材料复合梁的弯曲性能,模型结果与实测值吻合良好,可用于组合结构优化设计．     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能研究

目的研究再生混凝土梁正截面受力变形性能和破坏特征与普通混凝土梁的差别.方法参照普通混凝土配合比设计方法配制再生粗骨料混凝土,对4组截面尺寸及配筋率相同,再生粗骨料取代率分别为0、5%、10%、15%的混凝土梁进行抗弯试验.结果再生混凝土梁正截面受力过程中,同样具有弹性、开裂、屈服和极限4个阶段;再生混凝土梁与普通混凝土梁的受弯破坏机理基本相同.在相同条件下,再生混凝土梁的开裂弯矩略小于普通混凝土梁,极限抗弯承载力接近于普通混凝土梁.结论采用现行《混凝土结构设计规范》公式计算再生粗骨料掺入量为5%~15%再生混凝土梁的极限弯矩、开裂弯矩、最大裂缝宽度依然是可行的,但挠度公式需进行调整,乘以1.20倍的系数.     

预应力压型钢板与混凝土组合板抗弯性能全过程分析

目的 研究在弯矩作用下预应力压型钢板与混凝土组合板的力学性能和全过程曲线.方法 采用分级加变形的方法模拟组合构件的荷载-变形关系,分析混凝土强度、钢板厚度和初始预拉力对组合板力学性能的影响.结果 确定预应力压型钢板与混凝土组合楼板的非线性分析程序,荷载-变形曲线可以分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段,混凝土强度、钢板厚度对组合板关系曲线在荷载作用初期影响较小,初始预拉力对板荷载-变形关系曲线在荷载作用初、末期的影响较大.结论 预应力的施加能有效提高构件的抗裂度和承载力,减小结构变形.     

新型可拆卸式钢-UHPC组合板的抗弯性能

为探究钢-薄层超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)轻型组合桥面体系在局部轮载下的抗弯性能,设计并开展了4块基于高强螺栓连接的可拆卸式钢-UHPC组合板的四点弯曲试验,研究了钢板类型、抗剪连接件间距对可拆卸式钢-UHPC组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、界面相对滑移、裂缝宽度、截面应变分布等影响规律,研究结果表明：在正弯矩荷载作用下,采用Q355钢板的组合板的破坏模式为高强螺栓被剪断,而采用负泊松比(negative Poisson’s ratio, NPR)钢板的组合板的破坏模式为部分高强螺栓被剪断、部分预埋带垫加长螺母被拔出、UHPC板由于失稳大面积压溃等;在相同的高强螺栓间距下,采用NPR钢板的组合板的板端相对滑移较小,说明NPR钢板有效延缓并限制了钢板与UHPC板的相对滑移,从而提升两者的协同变形能力,继而提高组合板的抗弯刚度及承载力等;由截面应变分析可知,由于NPR钢板的负泊松比效应、高刚度、高屈服强度,整个加载过程NPR钢板与底部UHPC层的拉应变保持着应变协调性,随着荷载的增大截面塑性中和轴的上移幅度可忽略不计。因此,...     

采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的抗弯性能

为提高钢-UHPC组合结构的延性,本文提出一种采用装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板。设计并完成了不同抗剪连接程度的组合板的抗弯性能试验,分析了组合板试件破坏形态、极限承载力、刚度、裂缝发展规律和板端滑移,并与采用焊接栓钉的钢-UHPC组合板进行了对比分析,讨论了组合板试件的可拆卸性,最后对其极限抗弯承载力和抗弯刚度进行了理论分析并推导了计算公式。结果表明：装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板破坏模式为纵向水平剪切黏结破坏;降低栓钉间距能提高组合板的协同变形能力,从而提高组合板结构的极限承载力、弹塑性阶段的刚度和裂缝控制能力;与采用焊接栓钉连接的钢-UHPC组合板对比,其在发生较大变形的情况下钢板和UHPC板仍然可较容易地拆卸分离;推导了装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板的极限承载力计算方法和抗弯刚度计算公式,提出了抗弯刚度计算时应对UHPC板高度进行折减,折减系数(β_U)在正常使用阶段建议为0.85,理论计算结果与试验结果吻合良好。本文研究成果可为采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的设计和应用提供理论依据。     

框架深肋组合扁梁的抗弯承载力研究

为提出一种简单可行的框架深肋组合扁梁的抗弯承载力计算方法,通过试验研究塑性受力阶段深肋组合扁梁的截面应力状况,提出框架深肋组合扁梁的承载力极限状态的破坏机制;推导出简化的深肋组合扁梁负弯距区的抗弯承载力公式,并利用已研究的正弯距区抗弯承载力公式,得到框架抗弯承载力的计算公式.计算公式的合理性和正确性得到了试验的验证.     

连续钢-混凝土结合梁桥负弯矩区处理方法研究

北京地铁5号线立水桥~立水桥北站段第2联结合梁桥首次综合施加强迫位移、预加静荷载和张拉高强钢筋三种方法对负弯矩区混凝土施加预压应力,施工工序复杂.为判别该施工方法能否有效控制裂缝开展,保证施工质量及安全,分别采用ANSYS数值模拟和施工监测手段对其各施工阶段的应力和变形进行了研究.结果表明,采用现有通用有限元软件可很好地对实际施工过程进行仿真分析,施加强迫位移、预加静荷载和张拉高强钢筋三种方法综合使用可有效为负弯矩区施加预应力,其中预加静荷载法最有效,但对钢梁内力及变形影响较大.     

叠合梁斜截面抗剪性能的试验研究

通过对叠合模型梁的承载能力、梁的变形特征、裂缝的形成和发展过程以及梁中箍筋、纵筋应力变化情况的观测,得到了按斜截面抗剪强度设计的叠合梁的破坏过程,以及在这个过程中箍筋所起的影响作用.试验结果表明:参照整浇梁的理论计算方法,二次受力叠合梁的极限抗剪承载力比相应情况的整浇梁要略高,其中箍筋的实际有效作用比由规范公式[1]计算得出的理论贡献值要大;梁的变形特性以及裂缝开展情况与一般整浇梁很类似,其最终破坏形态也与一般整浇梁接近.试验成果为叠合梁的进一步研究和工程应用提供了有价值的实验依据.     

钢-混凝土组合梁桥耐火性能研究

应用有限元软件ABAQUS建立了HC升温条件下钢-混凝土组合梁桥数值分析模型,采用已有的组合梁抗火试验数据验证了模型的正确性。利用上述模型,分析了车道荷载的分布和受火位置对组合梁桥耐火性能的影响。结果表明：组合梁桥的火灾行为与受火位置密切相关。全桥受火时,跨中挠度随受火时间的增加,不断下降;半桥受火及1/4桥受火时,未受火区域对受火区域有明显的约束作用,减小了组合梁桥的跨中挠度,提高了组合梁桥的抗火能力。随着车道荷载的增大,组合梁桥的耐火时间有所减小,但影响不是很明显。     

可循环使用全装配钢混凝土组合梁抗弯性能试验研究

研究了一种可循环使用的全装配钢混凝土组合梁,组合梁由预制混凝土楼板和钢梁通过新型剪力连接件(以下简称"紧固件")组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,通过钢梁和预制楼板交界面的摩擦来传递两者之间的剪力.为研究此新型全装配钢混凝土组合梁在静荷载作用下的受弯性能,进行了6组足尺试件在简支条件下的四点弯曲试验.6组试件...     

耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能

为研究耐火钢-混凝土简支组合梁在火灾下的变形性能和耐火极限,基于有限元软件ABAQUS建立的分析模型分别对采用防火涂料和防火板保护的耐火钢-混凝土简支组合梁标准升温下的抗火性能进行模拟.分析了荷载比、防火保护层、材料强度、截面尺寸、混凝土楼板中纵向钢筋等因素对组合梁耐火极限的影响.结果表明:荷载比和防火保护层厚度是影响耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能最重要的两个因素.钢梁板件厚、翼缘宽等对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能有一定有利影响.材料强度、钢梁高和楼板厚、楼板宽和楼板中纵向钢筋直径对耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限影响不大.同等条件下防火板比防火涂料具有更好的防火保护效果.当荷载比为0.5~0.7时,使用耐火钢替换普通钢后钢-混凝土简支组合梁的耐火极限提高35%~40%,可减小防火涂料厚度30%左右.采用中国规范(CECS 200:2006)中的方法计算耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限,和有限元计算结果相比荷载比较小时偏保守.     

双层连续组合梁弹塑性状态的界面滑移

考虑了上层混凝土开裂及钢筋与混凝土之间滑移对梁变形的影响.根据剪力连接件的实际力学特性,采用简化后的线弹性弹簧来模拟钢筋 混凝土界面以及钢梁 混凝土界面的剪切滑移,并结合内力-变形关系推导出双层钢 混凝土组合梁的上下层界面滑移微分方程.在分析过程中偏保守地假设负弯矩截面上缘混凝土板抗拉刚度降为零.为验证该解析法的合理性,采用非线性较强的有限元软件Abaqus建立了空间模型,模型考虑了剪力连接件和材料的非线性.有限元计算结果表明,通过2种方法所得的界面滑移数值和趋势比较吻合,该解析法用于分析双层连续组合梁的滑移变形是可行的.     

集中荷载作用下简支钢—砼组合梁受剪承载力计算

基于钢-混凝土组合梁竖向抗剪试验,探讨了组合梁中钢梁承担的剪力,总结了组合梁受剪的特点,分析了剪跨比、钢梁截面尺寸、混凝土翼板截面尺寸和抗剪连接程度等因素对组合梁受剪承载力的影响。采用叠加法,提出了组合梁受剪承载力计算公式,该公式物理意义明确,简单实用,与试验结