基于构造参数的开孔板抗剪连接件连接性能的试验研究

开孔板抗剪连接件是近年来出现的一种新型连接形式。为了研究开孔板抗剪连接件连接性能,制作了不同构造参数的剪力连接件推出试件,通过在单调静力荷载作用下的推出试验,测试了钢梁与混凝土翼板界面的相对滑移量、贯穿钢筋应变、开孔板孔周应力,得到了不同构造参数的开孔板抗剪连接件试件的荷载-相对滑移曲线、荷载-贯穿钢筋应变曲线、荷载-开孔板孔周Mises应力曲线及破坏形态等。结果表明:开孔板中增加穿钢筋及增大贯穿钢筋直径能较大的提高连接件连接性能,增大孔径对提高连接件性能的作用较小。     

不同波高的波折板连接件的抗剪性能试验研究

波折开孔板连接件是一种新型剪力连接件。通过对设计、制作的6个波折板连接件和两个平开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,主要研究波高不同对连接件抗剪性能的影响。得出了两种连接件试件的荷载一滑移曲线、荷载一应力曲线、横向贯穿钢筋的荷载一应变曲线及破坏形态。结果表明：波折板连接件的荷载一滑移曲线大致可分为无滑移阶段、弹性阶段和塑性发展阶段;其受剪承载力和抗剪刚度随着波高的增加而增大;与平板连接件相比,具有承载力更高、抗滑移性能更好、延性较好等优点。     

FRP-混凝土组合桥面板单调静力性能的试验研究

采用抗剪连接件将FRP板与混凝土板连接起来共同承担外部荷载,即形成了FRP-混凝土组合桥面板.开展了采用FRP开孔板连接件和环氧树脂2种方式连接的FRP-混凝土组合桥面板的单调静力性能试验,重点对其破坏形态、承载力、变形、滑移等进行研究.研究结果表明:组合桥面板的破坏均以FRP板与混凝土板的连接界面破坏为标志;采用FRP开孔板连接件连接的组合桥面板,在FRP板与混凝土板界面处的滑移增量随荷载增大逐渐加大,最大滑移量为0.55 mm,而采用环氧树脂连接的组合板在整个加载过程几乎没有滑移;采用环氧树脂连接的桥面板比采用FRP开孔板连接件连接的桥面板的抗弯承载力高22%,极限跨中挠度比后者小13.4%,这主要是由于FRP开孔板连接件滑移较大所致.     

开孔板连接件剩余承载力计算模型及试验验证

为了研究组合结构桥梁中开孔板连接件在一定疲劳荷载循环次数后抗剪承载力的退化问题,提出基于疲劳累积损伤效应的开孔板连接件剩余承载力计算方法.采用弹性地基梁法分析开孔板连接件在线弹性阶段的受力特征,得出在给定疲劳荷载幅值下贯穿钢筋和混凝土榫的应力幅值;参考已有文献中混凝土与钢筋的疲劳寿命模型计算出各自的疲劳寿命,得到两者在一定疲劳循环次数后的损伤;根据贯穿钢筋和混凝土榫对整体承载力的贡献比例,计入相应的损伤度,推导出开孔板连接件疲劳后的剩余承载力计算模型.通过开孔板连接件剩余承载力的推出试验结果进行验证.结果表明:提出的模型的计算结果不仅与试验结果吻合良好,且偏于安全.     

开孔钢板连接件在梁桁体系组合梁中的性能

为了研究开孔钢板连接件在梁桁体系钢-混组合梁中的连接性能,通过粘贴应变片和架设位移计测得组合梁跨中截面应力和滑移,分析开孔钢板连接件对组合梁性能的影响。研究表明:开孔钢板连接件使得混凝土与钢桁架交接面的相对滑移量极小,组合梁跨中截面基本符合平截面假定,具有较优的连接性能。     

开孔板连接件在组合柱脚中的连接性能试验研究

开孔板连接件是一种新型剪力连接件,具有剪切刚度大、受剪承载力高、抗疲劳性能好等优点.设置了开孔板连接件的组合柱脚,在轴力和反复荷载作用下的连接性能进行了试验研究.由试验得到了不同埋深比试件的荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、开孔板的荷载-应力曲线等.试验结果表明:开孔板连接件的设置可以有效地提高组合柱脚的抗滑移性能;一定埋深后,加深埋置深度对提高连接件性能的作用较小;开孔板所受应力沿埋置深度方向不断降低.     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

开孔钢板连接件在组合柱中的连接性能试验研究

对3根设置开孔板连接件的型钢混凝土柱在轴力和低周反复水平荷载作用下的滑移性能进行了试验,分析了试件的水平荷载-滑移滞回曲线、水平荷载-滑移骨架曲线.研究了开孔板不同布置方式对钢-混凝土滑移性能的影响.研究结果表明,开孔板连接件对抑制钢-混凝土之间的相对滑移较为有效;选择合理的布置方式,可以在保证抗滑移要求的前提下,减少开孔板连接件的数量.     

组合梁新型连接件抗剪性能试验研究

抗剪连接件主要用于承担混凝土翼板与钢梁上翼缘之间的纵向剪力,是保证钢-混凝土结构构件共同受力、协调变形的关键部件.提出一种新型连接件,即在倒T型截面钢梁腹板上边缘部分开孔,钢梁腹板开孔上边缘焊接连续的蛇形钢筋,并将混凝土浇入其中从而形成连接件传递剪力.通过7组共15个推出试件的极限承载力试验,研究了该推出试件的破坏过程、破坏形态;考察了混凝土强度、钢板开孔、蛇形钢筋、贯通钢筋、配箍率等单因素对该型连接件极限承载力的影响;提出了新型连接件抗剪承载力计算公式;分析了连接件的黏结滑移性能.试验结果表明:在同等条件下,新型连接件极限抗剪承载力比普通开孔板连接件有较大程度的提高,表现出较好的延性.     

部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁疲劳性能试验研究

为了研究部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁的疲劳性能,对两根组合梁试件分别开展了静力和疲劳加载试验。在疲劳试验中,跨中钢梁母材在200 MPa应力幅作用下经历了95.5万次等幅疲劳加载后最终发生了疲劳断裂;组合梁试件在疲劳荷载作用下产生了明显的刚度退化,在经历50万次的疲劳加载后,由疲劳损伤引起的组合梁跨中附加挠度约为初始挠度的45.1%。结果表明:焊缝缺陷是焊接钢梁发生疲劳破坏的重要诱因;部分抗剪连接组合梁在疲劳荷载作用下的附加变形计算应予以重视;通过合理设计,部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁具有应用于桥梁工程的可行性。     

开孔波折板连接件在组合柱中连接性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,对已有的设置开孔板的型钢混凝土柱进行模拟分析,应用试验数据验证了模型的合理性.在此基础上,为了研究开孔波折板连接件在组合柱中的连接性能,对具有布置开孔波折板连接件的型钢混凝土柱进行有限元模拟,并将模拟结果与布置开孔板连接件的型钢混凝土柱的模拟结果进行对比,分析了型钢与混凝土接触面处的相对滑移及分布规律、两种连接件的受力情况.研究表明：在组合柱柱身上面布置相同高度的连接件,开孔波折板连接件的连接性能明显优于开孔板连接件.     

波纹钢-混凝土组合板纵剪性能试验研究与设计方法

为研究端部锚固条件对波纹钢-混凝土组合板静力性能的影响,通过静力试验对比设置/未设置端部锚固组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-滑移曲线;采用ABAQUS软件建立波纹钢-混凝土组合板纵剪性能有限元模型,通过参数分析量化端部锚固条件对波纹钢-混凝土组合板纵剪性能的影响,并提出适用于波纹钢-混凝土组合板的设计方法.结果表明：设置端部锚固可有效提高波纹钢-混凝土组合板的抗剪承载力,与无端部锚固组合板相比,设置端部锚固的组合板抗剪承载力增加31.5%;厚度由120 mm增大至160 mm,抗剪承载力增大30.5%;计算跨度由2 700 mm提高至3 300 mm,抗剪承载力降低31.7%;提出的设计方法可有效预测波纹钢-混凝土组合板的抗剪承载力,计算结果与试验结果误差在10%以内.     

钢-混凝土组合梁开孔钢板连接件受力性能的试验研究

通过一片带有双排开孔钢板连接件的钢一混凝土组合梁的两点对称加载试验,对交界面处混凝土板与钢梁的相对滑移、交界面处应变差、跨中截面的应变发展变化以及横向贯通钢筋的荷载一应变关系等进行了分析,进而研究了开孔钢板连接件的受力和抗滑移性能.结果表明,该连接件受力性能较好,抗滑移性能明显优于栓钉连接件.     

外包U形钢混凝土组合梁承载力计算研究

外包U形钢混凝土组合梁是一种新兴的组合梁形式,该组合梁承载力的计算是组合梁应用的前提和基础。文章基于塑性理论和叠加原理对完全抗剪连接外包U形钢混凝土组合梁正、负弯矩作用下的极限受弯承载力、竖向抗剪承载力以及纵向抗剪和纵向抗滑移承载力的计算进行理论研究,探讨组合梁各承载力的计算方法,建立了相应承载力的计算公式,并通过试验验证了公式的适用性。结果表明:提出的极限受弯承载力计算公式可以较好地预测组合梁的受弯承载力;组合梁竖向抗剪承载力的计算为U形钢侧板和U形钢内混凝土两部分承载力的叠加;提出的组合梁纵向抗剪和纵向整体抗滑移的计算方法和公式,能保证组合梁在弯曲破坏之前不会发生纵向水平剪切破坏和纵向整体滑移破坏。     

疲劳荷载作用下栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型

为了实现全寿命周期内钢-混凝土组合梁中栓钉连接件滑移量的精确计算,开展栓钉连接件在任意疲劳循环次数下的荷载-滑移计算模型研究。设计并制作了11个栓钉推出试件进行了静力滑移量试验、疲劳滑移量试验及剩余滑移量试验。通过试验结果分析了栓钉连接件在疲劳及静力作用下全过程的滑移量增长和分布特征。在单调荷载作用下,基于统计数据建立了考虑极限滑移量的指数型栓钉荷载-滑移模型。在此基础上,考虑疲劳损伤对栓钉直径及滑移量折减,同时计入栓钉连接件滑移量的累积增长和其自身承载力退化,建立了在任意次数疲劳荷载作用下,栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型,并通过试验值进行验证。结果表明：栓钉连接件的滑移量可分为疲劳加载过程中的累积滑移量和疲劳加载后的剩余滑移量。在疲劳加载过程中,栓钉累积滑移量呈“快速-缓慢-急速”的三阶段增长。在疲劳加载后栓钉剩余滑移量和总滑移量均随着疲劳循环次数增加而减少,说明栓钉疲劳损伤的增加导致其整体变形性能逐渐变差。所提出的栓钉全过程荷载-滑移计算模型的计算值与试验值吻合良好。     

不同剪力连接钢-混凝土组合梁试验及有限元分析

为探讨连接件对钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能的影响,对四根不同剪力连接的组合梁进行试验,观察试件的受力性能、破坏形式,分析试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、荷载-滑移曲线等;并采用组合梁单元模型,对钢-混凝土组合梁进行了有限元分析。通过试验和数值分析可以发现,组合梁具有良好的延性,连接件的连接程度对组合梁的变形、承载力具有较大的影响,数值计算与试验结果较吻合。     

开孔波折板连接件在组合梁中连接性能的试验研究

为了研究开孔波折板这一新型连接件在组合梁中的连接性能,设计对3根具有不同参数新型连接件的组合梁试件进行了单调加载试验,通过对试验结果的对比、分析,研究了栓钉、PBL和开孔波折板三种连接件以及不同参数的波折开孔板连接件对组合梁抗弯性能的影响。研究结果表明,上述三种连接件组合梁的破坏形态有较大差异,PBL和波折开孔板连接件组合梁相比传统栓钉连接件组合梁开裂荷载能提高20％以上,研究还表明波折开孔板连接件的波高由50mm变为70mm后开裂弯矩Mcr和屈服弯矩My分别提高了12％和26％,间距由150mm变为100mm后开裂弯矩尬,和屈服弯矩帆分别提高了7％和27％。     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括：矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明：GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

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。     

波形钢组合桥面板受力性能分析

为研究波形钢组合桥面板的受力性能,首先设计了3组9个试件进行推出试验,分析其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后建立了有限元模型,分析了波形钢组合桥面板在跨中集中荷载下挠度、界面滑移、波形钢板和剪力连接件应力及其分布。研究结果表明：开孔板PBL剪力连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件为混凝土剪切破坏,破坏时有着良好的延性,贯穿钢筋和粘结摩擦力对剪力连接件的承载力和滑移量有着重要的作用,5 m跨径的波形钢组合桥面板极限承载力为630 kN,桥面板在荷载作用下经历弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段、破坏阶段4个阶段,开孔板PBL剪力连接件可以有效地将两种结构组合在一起,波形钢板和剪力连接件屈服区域均集中在跨中,其中波谷区域最明显。