考虑滑移效应的简支钢-混凝土组合梁挠度计算

采用栓钉等柔性抗剪连接件的钢-混凝土组合梁交界面上存在相对滑移变形,增大了组合梁的挠度。论文研究了冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁的滑移性能,推导了滑移量的计算公式,建立了考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁在均布荷载作用下的挠度计算公式。分析表明：滑移效应对组合梁挠度影响不能忽略。     

收缩徐变对钢-混凝土组合梁弯曲变形的影响分析

为了研究收缩和徐变应变对长期荷载作用下钢-混凝土组合梁弯曲变形以及界面剪力和相对滑移的影响,提出状态空间法求解得到任意截面处界面剪力和界面滑移沿轴向分布的解析解。对比均布荷载作用下简支梁的计算结果与文献中的解析解,验证所提方法的有效性。着重考察了收缩和徐变效应对均布和集中荷载作用下简支梁界面剪力和界面滑移的影响,并研究了剪力连接键滑移刚度的变化对组合梁挠度的影响。结果表明：剪力连接键滑移刚度越大,挠度随收缩徐变累积的相对增加量越大;界面剪力和界面滑移随加载时间逐渐减小。同时给出了合理抗滑移刚度的建议值。图9参18     

栓钉锈蚀的钢-混凝土组合梁疲劳性能研究

为研究栓钉锈蚀后负弯矩区钢-混凝土组合梁的疲劳性能,分别进行1个试件的静力试验和5个试件的疲劳试验研究。通过静力试验获得组合梁的极限荷载,为疲劳试验提供依据。通过疲劳试验测试分析了不同栓钉锈蚀率组合梁在经历不同的疲劳循环加载次数后的材料应变、跨中挠度、残余变形及刚度等。试验结果表明,栓钉锈蚀率的增加使组合梁疲劳寿命下降,使负弯矩区组合梁在经历相同疲劳加载次数后的残余变形增加。组合梁刚度在疲劳加载过程中有一定程度的退化,弯曲刚度的退化与栓钉的锈蚀率无明显关系,滑移刚度的退化会随着栓钉锈蚀率的增加而加剧。     

考虑收缩徐变影响的两跨钢-混凝土连续组合梁长期性能预测方法

为量化混凝土翼板收缩徐变对多跨钢-混凝土连续组合梁长期性能的影响,提出相应的预测方法,基于现有两跨连续组合梁长期试验结果对典型的组合梁设计方法进行适用性评述; 在此基础上,基于龄期调整的有效模量法并考虑混凝土的收缩徐变、开裂及组合梁界面相对滑移的综合影响,提出两跨连续组合梁长期中支座弯矩与跨中挠度的计算公式,并采用长期试验结果验证预测方法的可靠性; 进一步对比不同混凝土翼板类型(收缩徐变分布模型)对组合梁长期性能的影响。结果表明:采用龄期调整的有效模量法模拟混凝土徐变特征,考虑收缩产生的附加弯矩,采用折减刚度考虑混凝土开裂与界面滑移的影响,提出的两跨连续组合梁长期性能计算公式,可有效预测组合梁长期中支座弯矩分布与跨中挠度,计算结果与试验结果最大相差25.3%; 混凝土的收缩变形对组合梁长期性能影响显著,当不考虑混凝土收缩变形时,组合梁中支座弯矩与跨中挠度仅分别为试验值的41.1%和60.6%; 组合梁长期性能设计时,应根据楼板类型采用不同的收缩徐变模型,针对钢筋混凝土楼板采用均匀收缩、均匀徐变模型,针对组合楼板采用非均匀收缩、非均匀徐变模型。     

Experimental study on mechanical behavior of shear studs in assembled monolithic steel-concrete composite beam

为研究装配整体式钢-混凝土组合梁中栓钉抗剪连接件的受力性能,设计了10个栓钉抗剪连接件,对其进行推出试验,得到了现浇混凝土板和预制混凝土板中栓钉抗剪连接件在单调和重复荷载作用下的界面剪力-滑移曲线以及破坏形态。结果表明：预制混凝土板中栓钉受剪承载力比现浇混凝土中栓钉受剪承载力略低,均为栓杆剪断和栓钉根部焊缝破坏;重复荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移明显大于单调荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移;重复荷载作用下的峰值界面剪力与单调荷载下的峰值界面剪力相当,其界面剪力-滑移曲线基本一致。     

装配整体式钢-混凝土组合梁栓钉抗剪连接件受力性能试验研究

为研究装配整体式钢-混凝土组合梁中栓钉抗剪连接件的受力性能,设计了10个栓钉抗剪连接件,对其进行推出试验,得到了现浇混凝土板和预制混凝土板中栓钉抗剪连接件在单调和重复荷载作用下的界面剪力-滑移曲线以及破坏形态。结果表明:预制混凝土板中栓钉受剪承载力比现浇混凝土中栓钉受剪承载力略低,均为栓杆剪断和栓钉根部焊缝破坏;重复荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移明显大于单调荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移;重复荷载作用下的峰值界面剪力与单调荷载下的峰值界面剪力相当,其界面剪力-滑移曲线基本一致。     

Influence of group studs layout style on static behavior of steel-concrete composite small box girder models

设计制作4片具有不同栓钉布置方式的钢-混凝土组合小箱梁模型进行试验研究,并进一步采用有限元法,考虑组合梁材料的本构关系和接触问题等,对其从弹性荷载至极限荷载下的受力行为进行分析,得到从开始加载至极限荷载下各模型梁的荷载-挠度曲线、跨中钢梁底板应变随荷载的变化曲线和弹性阶段钢梁与混凝土板相对滑移的分布,以及组合梁的屈服荷载、极限荷载和破坏时混凝土板的应力云图等。与试验测试结果的对比表明,采用群钉布置的快速施工组合梁达到完全抗剪要求时,组合梁承载能力与焊钉数量和布置型式关系不大,按照文中建立的有限元模型能较好地分析预测快速施工不同群钉设计参数下钢-混组合梁的屈服荷载和极限荷载。     

群钉布置方式对钢-混凝土组合小箱梁受力性能的影响分析

设计制作4片具有不同栓钉布置方式的钢-混凝土组合小箱梁模型进行试验研究,并进一步采用有限元法,考虑组合梁材料的本构关系和接触问题等,对其从弹性荷载至极限荷载下的受力行为进行分析,得到从开始加载至极限荷载下各模型梁的荷载-挠度曲线、跨中钢梁底板应变随荷载的变化曲线和弹性阶段钢梁与混凝土板相对滑移的分布,以及组合梁的屈服荷载、极限荷载和破坏时混凝土板的应力云图等。与试验测试结果的对比表明,采用群钉布置的快速施工组合梁达到完全抗剪要求时,组合梁承载能力与焊钉数量和布置型式关系不大,按照文中建立的有限元模型能较好地分析预测快速施工不同群钉设计参数下钢-混组合梁的屈服荷载和极限荷载。     

预制装配式栓钉连接件钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为适应装配式钢-混凝土组合梁的发展需求,研究了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填充高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁.通过梁式试验获得了该装配式组合梁的极限承载力、荷载-挠度关系、界面荷载-滑移关系以及截面的应变分布规律,并与普通现浇钢-混凝土组合梁的抗弯力学性能进行对比分析.试验结果表明:所有试验组合梁均发生弯曲破坏,装配式组合梁的抗弯承载能力稍好于现浇组合梁的抗弯承载能力.采用我国现行《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)的组合梁塑性设计方法可偏于安全地预测该装配式组合梁的抗弯承载力,该组合梁预制装配方法可供工程实践参考.     

界面变形对钢-混凝土组合梁挠度影响的分析

为深入研究界面对钢-混凝土组合梁力学行为的影响,在以往Goodman弹性夹层假设基础上,引入界面柔度系数,考虑了界面变形引起的整体变形效应。在界面相对滑移本构方程基础上,通过组合梁力平衡方程得到了钢-混凝土组合简支梁在均布荷载作用下的挠度变形理论计算公式。算例结果表明,该计算公式能准确反映钢-混凝土组合梁变形,为钢-混凝土组合梁在正常使用极限状态下的挠度计算提供了一种新的可靠计算方法。结果还表明,界面刚度对整体变形影响较大,忽略界面变形的效应,组合梁挠度可能被低估。     

钢筋高强再生混凝土足尺梁长期荷载作用下变形性能试验研究

为研究钢筋高强再生混凝土梁长期荷载下的变形性能,进行了6根足尺梁试件变形性能试验研究。梁截面尺寸为200mm×300mm,长3300mm,净跨3000mm;各梁配筋相同,纵筋配筋率1.13%,体积配箍率0.54%,纵筋净保护层厚度20mm;混凝土为再生粗骨料混凝土,细骨料为天然砂,再生粗骨料取代率分别为0%、33%、66%、100%,再生混凝土设计强度等级为C55~C60;针对两种不同持荷水平,进行了长期荷载试验。试验中得到了荷载、梁挠度、温度、湿度随时间的变化情况。分析了不同持荷水平、不同再生粗骨料取代率梁的挠度随时间变化的规律;拟合得到了挠度-时间关系曲线及其表达式。研究表明：低持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.29）高强再生混凝土梁徐变挠度比天然骨料混凝土梁的略大,挠度增大系数比高持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.46、0.47）的梁挠度增大系数略大;再生粗骨料混凝土梁长期荷载下挠度增大系数可按普通混凝土梁挠度增大系数的1.1倍采用;曲线拟合及分段线性拟合得到挠度计算值与实测值吻合较好。     

A space-exact beam element for time-dependent analysis of composite members with discrete shear connection

This paper presents a space-exact, time-discretized solution for the time-dependent analysis of composite beams with partial interaction. The time effects considered in this model are creep and shrinkage of the concrete slab. The constitutive model adopted to describe the time effects is linear viscoelasticity with time-dependent coefficients to account for ageing. By using the time-discretized form of the constitutive relations, the equilibrium equations in terms of the displacements at a generic instant are analytically solved. Based on the analytical expressions (exact in space) of the displacements and the internal forces, the space-exact stiffness matrix is deduced for a generic composite beam element. This stiffness matrix can be used in a displacement-based procedure for the time-analysis of continuous composite steel-concrete beams with arbitrary support and loading conditions. The present formulation requires a minimum number of elements depending on the support and loading conditions. The proposed hybrid analytical-numerical method is used to investigate both the short-term and the long-term deflections of simply supported composite beams in order to assess the calculation method proposed in Eurocode EN 1994-1-1 [21]. The effects of creep, shrinkage and degree of shear connection on the deflection of simply supported composite beams are also analyzed. The long-term deflection calculated with the analytical model based on the rules given in EN 1994-1-1 [21] is compared against the one predicted by the proposed model. It is found that EN 1994-1-1 [21] slightly underestimate the long-term deflection. It was also observed that the contribution of shrinkage to the deflection is more significant than suggested in EN 1994-1-1 [21].     

钢-混凝土组合梁挠度计算的修正换算截面法

修正换算截面法计算组合梁挠度的关键是求修正截面刚度ξEIeq中的截面刚度修正系数ξ,为此利用文献[1]考虑滑移效应的组合梁挠度理论计算公式,对4种典型荷载作用下组合梁截面刚度修正系数ξ进行了计算,结果表明:荷载形式对截面刚度修正系数ξ的影响很小,均布荷载作用下求得的截面刚度修正系数ξ可用于计算其他荷载作用下组合梁的挠度。根据7200根样本梁在均布荷载作用下的截面刚度修正系数ξ值的分析,得到了影响组合梁截面刚度修正系数ξ的关键参数λl,并以λl为变量,回归得到了截面刚度修正系数ξ的计算公式。通过变化设计参数对截面刚度修正系数ξ的影响分析,得到抗剪连接程度参数的变化对截面刚度修正系数ξ的影响最大,而混凝土强度等级和翼板宽度的变化对截面刚度修正系数ξ基本没有影响,由回归公式计算的截面刚度修正系数ξ值与理论公式、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)公式计算的截面刚度修正系数ξ值随各设计参数变化规律相同。与试验结果对比表明,截     

钢-混凝土简支组合梁的恢复力模型

根据5根不同剪力连接度钢-混凝土简支组合梁在低周竖向反复荷载作用下的恢复力特性试验结果,对不同剪力连接度组合梁的屈服荷载、屈服挠度、极限荷载、极限挠度及平台荷载进行分析,建立简支钢-混凝土组合梁正向加载和反向加载的骨架曲线模型,并提出统一的实用计算公式,根据试验结果,建立简支组合梁的荷载-挠度恢复力模型的滞回规则.     

CFRP加固组合梁的应力与变形分析

由于腐蚀或疲劳使钢梁受拉翼缘发生不同程度的损伤,导致组合梁的承载能力和刚度下降。在钢梁的受拉翼缘上侧粘贴CFRP进行加固可以提高其承载能力和刚度。在推导出计算粘贴CFRP加固后组合梁的截面应力的基础上,进一步推导出均布荷载作用下组合梁加固后的挠度计算公式,最后通过算例予以证明。     

爆炸荷载作用下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏形态分析

本文利用LS-DYNA软件对同冲量不同超压峰值不同时间的三种荷载工况下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏模式进行了研究对比,并对梁的变形过程、关键位置点的位移、速度、支座剪力和跨中弯矩进行了详细的分析。结果表明,在爆炸冲击波下,开始阶段混凝土板对钢梁有很好的保护作用,但混凝土易于破碎,钢-混凝土组合梁容易丧失共同工作的能力,剪切破坏是钢-混凝土组合梁的一种重要破坏形式。