开孔板连接件受剪性能试验研究

开孔板连接件是钢-混凝土组合梁中常用的一种抗剪连接件。通过21个开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,研究了开孔板的开孔直径、混凝土强度等级、孔中横向贯通钢筋的直径和数量等对开孔板连接件的破坏形态、荷载-滑移特性和受剪承载力等的影响。研究表明:开孔板连接件的荷载-滑移曲线(P-S曲线)大致可分为弹性阶段、塑性发展阶段和下降段;提高混凝土强度等级、增大开孔直径可提高开孔板连接件的受剪承载力,横向贯通钢筋直径由16mm增大至20mm时,试件的受剪承载力提高了21.8%,配置横向贯通钢筋2 16的试件受剪承载力比相应的未配置横向贯通钢筋的试件高19.1%;随着混凝土强度等级的提高,试件抗剪刚度增大,而开孔直径及横向贯通钢筋直径则对抗剪刚度无明显影响。最后,基于试验结果提出了开孔板连接件受剪承载力的计算方法。研究成果可为编制《钢-混凝土组合桥梁设计规范》提供依据和参考。     

开孔板连接件受剪承载力研究

为研究开孔板（PBL）连接件的受剪承载力,在已有试验和理论研究的基础上,分析了单孔PBL连接件的破坏模式及受剪承载力的主要影响因素,并建立开孔钢板厚度不小于9mm时,单孔PBL连接件考虑侧向约束力的受剪承载力模型。该模型考虑了开孔钢板周围的混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件提供的较强约束作用,以及由此导致的单孔PBL连接件受剪承载力的提高。通过大量的单孔PBL连接件的受剪试验数据拟合得到单孔PBL连接件的受剪承载力计算公式。该计算公式和已有计算公式的计算值与试验值的对比分析表明,未设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性较大,而设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性相对较小;该计算公式能合理考虑混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件受剪承载力的影响,其计算结果与试验值总体吻合得较好。     

π形开孔板连接件受剪性能试验研究

高性能组合结构中抗剪连接件的研究受到广泛关注,通过6组10个π形开孔板抗剪连接件试件在单调及重复荷载作用下的推出试验,研究其破坏模态、荷载-滑移曲线以及应力发展规律等.分析了贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的布置方向、连接件数量以及加载方式对π形开孔板连接件初始刚度和受剪承载力等力学性能的影响.结果表明:π形开孔板抗剪连接件...     

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明：开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的von Mises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。     

腹部开矩形孔预应力混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究预应力混凝土开孔梁的受剪性能,对其进行了集中荷载作用下的简支梁静载试验,包括以开孔长度、高度及预应力作为变化参数的16个混凝土开孔梁和3个混凝土实腹梁试件,研究各参数对预应力开孔梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和极限剪力等性能的影响。结果表明,施加预应力对开孔梁剪切刚度的提高并不明显,但可以有效抑制斜裂缝的开展,改变受压区高度,从而提高极限剪力,提高幅度为5. 26%～24. 88%,对于开孔高度超过40%梁高的试件,效果尤为显著。基于试验结果,提出了预应力混凝土开孔梁的受剪承载力计算式,其计算结果和试验结果吻合良好。     

贯通钢筋位置对开孔板连接件受剪性能影响

贯通钢筋是影响开孔板连接件抗剪性能的主要因素之一。实际工程中加工及施工误差会导致贯通钢筋位置有所偏差,因此以开孔板孔中钢筋位置为变化参数设计4组共12个试件进行试验,研究贯通钢筋位置对开孔板连接件抗剪性能的影响。研究结果表明:贯通钢筋位置对抗剪承载力和延性有一定影响,不同位置的钢筋在不同受力阶段发挥作用的程度不同,根据试验结果建议在实际工程中尽量减少孔中钢筋的偏心。     

矩形开孔钢筋混凝土伸臂梁受剪性能试验研究

为方便设备管线通过,采用腹部开孔梁可有效降低楼层高度,但开孔会削弱梁的整体刚度,导致孔洞附近的应力及内力重分布十分复杂。为研究腹部矩形开孔的钢筋混凝土伸臂梁的受力性能,以正反弯矩比、孔洞位置、剪跨比及孔侧斜筋作为主要变量,对12根钢筋混凝土开孔伸臂梁和1根钢筋混凝土实腹伸臂梁试件进行了两点加载下的受剪性能试验。研究了各种参数对开孔伸臂梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和受剪承载力等受力性能的影响。试验结果表明：正反弯矩比和孔心剪跨比改变了伸臂梁在孔洞附近的受力状态,导致破坏时孔侧呈现出不同的裂缝形态。配置孔侧斜筋后,孔侧混凝土和箍筋更好地发挥协同抗剪作用,试件的受剪承载力显著提高,裂缝开展和变形均得到有效的控制。利用混凝土开孔简支梁发生孔侧剪压破坏的受剪承载力公式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,并和试验数据进行对比可知,按开孔简支梁的算式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,计算结果与试验结果的平均比值为0.96,方差为0.07,结果偏于安全。     

腹部开孔钢筋混凝土简支梁受剪承载力计算

基于29个腹部开圆孔和42个腹部开矩形孔的钢筋混凝土简支梁的试验结果,针对不同受剪破坏形态,提出了腹部开孔的钢筋混凝土简支梁孔侧剪切破坏下的受剪承载力下限值计算公式以及上下弦杆剪切破坏下的受剪承载力计算公式,计算公式中反映了孔洞尺寸、加强腹筋、梁纵筋面积、弦杆高度、剪跨比等参数的影响。通过和国内外共计122个钢筋混凝土开孔简支梁试件试验数据的对比表明,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好,且具有适当的安全储备。并给出了建议公式的推荐适用范围,可供实际工程设计参考。     

轴心受压开孔板的屈曲承载力分析

影响开单圆孔薄板屈曲承载力的因素主要包括:板的长宽比、圆孔的尺寸、圆孔的位置及板的边界条件,本文利用通用有限元分析软件ANSYS,在改变其中一个影响因素的条件下,对开孔板的屈曲承载力进行分析,总结出这些因素改变时屈曲承载力的变化趋势,为开孔构件的设计提供一定的参考.     

开孔补强波纹腹板钢梁受弯承载力性能研究

研究波纹腹板H形钢梁开孔后经钢套筒补强后的受弯性能。设计完成了两个试件的受弯承载力试验,得到了试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。采用ABAQUS有限元软件对其进行数值模拟,并对其受弯承载力进行了理论分析,提出了受弯承载力的计算式。研究表明,波纹腹板H形钢梁开孔后经过补强仍具有较好的抗弯变形能力,并且具有较好的塑性性能;开孔后经过补强的波纹腹板梁在弯矩作用下腹板上几乎不存在弯曲正应力,认为截面弯矩完全由上、下翼缘承担;其抗弯承载力可采用理论公式进行设计。     

偏心受拉钢筋混凝土剪力墙受剪性能试验研究

对4个偏心受拉钢筋混凝土剪力墙试件进行了静力试验研究,研究发现:对于小剪跨比试件,轴拉力可以改善试件延性,同时降低剪力墙的受剪承载力和侧向刚度;提高剪力墙中的竖向分布钢筋配筋率可提高偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算公式可满足工程设计安全要求,但是该公式中未考虑竖向分布钢筋的贡献,对于竖向分布钢筋配筋率较高的剪力墙计算结果偏保守。提出了考虑竖向分布钢筋贡献的偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算式,同时,提出了偏心受拉剪力墙的设计建议,以期为实际工程设计提供参考。     

开孔板式抗剪件受力性能试验研究

组合楼盖中钢与混凝土之间的剪力传递是通过设置在钢与混凝土之间的剪力连接件实现的。开孔板式抗剪件具有抗剪承载力大、抗疲劳性能好、施工简单的特点。根据剪力传递的方式设计出适用于建筑领域的开孔板式抗剪件。采用静力推出试验方法,通过11个模型试验,研究分析出该种抗剪板的破坏形态以及抗剪钢板厚度、高度、开孔直径、孔内钢筋直径、穿孔钢筋的有无等因素对抗剪板抗剪承载能力和抗滑移特征的影响。结果表明:该种抗剪件具有良好的力学性和经济性,特别是在开孔中穿钢筋时,可大幅度提高试件的抗剪承载力和延性性能。     

长孔型开孔板连接件抗剪性能试验研究

为解决组合结构桥梁开孔板连接件孔间距或板高受限的设计难题,提出将开孔板圆孔单向拓展为长孔的钢与混凝土连接构造新型式;以圆孔孔径、抗剪纵向或横向的开孔幅度即孔长、孔高等为变化参数,进行7组共21个模型试件的抗剪推出试验,比较研究不同孔形开孔板连接件的抗剪承载力、刚度及变形性能。研究结果表明:开孔面积相同时,长孔型与圆孔型开孔板连接件的抗剪承载力相当;抗剪刚度随孔径或孔高增加而增大,不受孔长变化影响;与开孔面积相同的圆孔型开孔板连接件比较,长孔型开孔板连接件沿抗剪纵向拓孔时峰值滑移量大幅增大,横向拓孔时峰值滑移量减小;在正常使用极限状态下的残余滑移量较小,各孔型开孔板连接件均具有较好的变形恢复能力。     

钢板混凝土板平面外弯剪性能试验研究

对5片剪跨比范围在2~5、距厚比为100和150的钢板混凝土板进行简支单点加载的平面外抗剪性能试验。试验结果表明:钢板混凝土板的破坏形式与钢筋混凝土结构类似;栓钉的间距对钢板混凝土(简称"SC")板的刚度有很大影响;随着剪跨比的增大,抗剪承载力下降,试件破坏呈现脆性破坏;当试件截面高度增加时,试件破坏形式为剪切破坏。同时采用ACI 349和JEAG 4618对试件弯曲承载力和抗剪承载力进行计算,计算值与试验值吻合较好。     

既有混凝土柱-现浇梁界面受剪性能研究

为研究后浇梁端的受剪性能,设计了不同剪跨比(0.3、0.5、0.8)下,3种不同梁柱界面接头形式(带齿、直缝配弯起钢筋、带齿配弯起钢筋)的6个试件,通过单调静载试验,对其梁端受剪承载力进行分析。结果表明:梁端受剪承载力主要包括混凝土界面摩擦剪力、混凝土齿槽剪力、纵向钢筋销栓作用和弯起钢筋剪力。同时剪跨比和梁柱接头截面形式对后浇梁端受剪承载力都有明显影响。当剪跨比较小(λ0.5)时,混凝土齿槽界面起控制作用;随着剪跨比的增加,混凝土齿槽剪力逐渐减小。同时,齿槽混凝土界面和直缝凿毛界面配置弯起钢筋可以提高接头受剪承载力。根据理论分析和试验结果,建立了后浇梁端受剪承载力的计算式,采用该式计算所得的理论值与试验值基本符合,能够较好地反映试验中的后浇梁端受剪承载力。     

受剪杆件设计

对AISC 360-16《建筑钢结构标准》(简称《美国钢标》)受剪杆件设计方法进行了解读,并与GB 50017—2017《钢结构设计标准》(简称《17钢标》)受剪杆件的设计方法进行了比较.《美国钢标》受剪杆件稳定的强度能力计算在G章.设计抗剪强度取?vVn,一般情况下抗剪抗力系数?v=0.9.1)对于工字形截面和槽形截...     

铝合金梁中腹板受弯屈曲的设计方法

针对铝合金梁中可能出现的腹板受弯屈曲,通过有限元方法研究了铝合金受弯板件的稳定性。对比了国外规范设计方法的计算结果与有限元计算结果,讨论了现有的各种方法的优点和存在的问题。根据有限元的计算结果,参考国外规范的设计方法,对我国钢结构规范中的相关设计公式进行适当修改,给出了铝板受弯屈曲的屈曲强度和屈曲后强度的计算方法。结果表明：提出的设计方法在计算铝板受弯的屈曲强度和屈曲后强度时可以得到准确而偏于安全的结果,该方法适用于铝合金受弯板件局部稳定性的设计。     

十字型开孔钢板剪力键抗剪性能试验研究

为了加强大跨度钢-混凝土组合梁的界面黏结效果,结合实际工程的构造提出十字型开孔钢板剪力键。通过1组栓钉剪力键和3组十字型开孔钢板剪力键的推出试验,研究了其破坏模态及荷载-滑移曲线。结果表明：相近截面面积的十字型开孔钢板剪力键抗剪性能远高于栓钉剪力键,截面宽度和混凝土强度等级对十字型开孔钢板剪力键抗剪性能的影响最大;同时十字型开孔钢板剪力键的抗剪承载力随着开孔钢板厚度的增加而提高;抗剪刚度随着剪力键高度的增加有一定的提高。     

单向非均匀受压开孔板屈曲承载力分析

以无孔板件的屈曲理论为基础,应用ANSYS有限元软件对开单排圆孔板件在单向非均匀受压情况下的屈曲性能进行了分析研究。依次探讨了板的长宽比、宽厚比、孔径、孔洞位置及边界条件等因素对开孔板屈曲承载力的影响。最后根据数值分析的结果,给出了在板件上设置孔洞的一些建议。