Experimental study on shear behavior of box section bamboo-steel composite beams

为研究以冷弯薄壁型钢和竹材人造板通过结构胶复合而成的箱形截面钢-竹组合梁的受剪性能,以梁截面的翼缘及腹板竹胶板厚度、型钢翼缘宽度和剪跨比等为主要参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行受剪试验,观察各级荷载作用下组合梁的应变和挠度发展,分析其破坏过程和破坏机理,研究组合梁受剪性能的影响因素,探讨钢-竹组合箱形梁的受剪承载力及变形计算方法。研究结果表明：钢-竹组合箱形梁整体工作性能优良且组合效应显著,其受力过程经历弹性和弹塑性两个阶段,具有良好的延性和安全储备;增加翼缘和腹板处竹胶板厚度可提高组合梁的受剪承载力,减小剪跨比可有效提高组合梁的受剪能力,同时适当减小型钢翼缘宽度能使梁的受剪性能进一步增强;采用所提出的组合梁的跨中挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,组合梁受剪承载力的计算公式所得结果偏于保守。     

钢-竹组合箱形截面梁受剪性能试验研究

为研究以冷弯薄壁型钢和竹材人造板通过结构胶复合而成的箱形截面钢-竹组合梁的受剪性能,以梁截面的翼缘及腹板竹胶板厚度、型钢翼缘宽度和剪跨比等为主要参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行受剪试验,观察各级荷载作用下组合梁的应变和挠度发展,分析其破坏过程和破坏机理,研究组合梁受剪性能的影响因素,探讨钢-竹组合箱形梁的受剪承载力及变形计算方法。研究结果表明:钢-竹组合箱形梁整体工作性能优良且组合效应显著,其受力过程经历弹性和弹塑性两个阶段,具有良好的延性和安全储备;增加翼缘和腹板处竹胶板厚度可提高组合梁的受剪承载力,减小剪跨比可有效提高组合梁的受剪能力,同时适当减小型钢翼缘宽度能使梁的受剪性能进一步增强;采用所提出的组合梁的跨中挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,组合梁受剪承载力的计算公式所得结果偏于保守。     

以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁试验研究

为研究以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁的承载力和破坏机理,对花纹钢板-混凝土界面受剪试件进行了推出试验,对组合梁试件进行了受弯性能试验,分析了试件的破坏特征、应变分布和荷载-位移曲线。试验结果表明:扁豆型花纹钢板与混凝土界面的黏结强度介于光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土黏结强度之间,混凝土对钢板的包裹作用对界面黏结强度有重要影响;组合梁受弯性能试件的最大挠度达到L/45(L为组合梁跨度),呈现明显的延性破坏特征;钢梁-混凝土翼板处于良好的共同工作状态,达到完全抗剪组合承载力;组合梁抗弯刚度组合作用系数约为0.4,界面滑移对变形的影响不可忽略。根据试验结果,给出组合梁的钢-混凝土界面受剪承载力和界面抗剪刚度计算方法。     

内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能研究

为实现钢材与木材的高效组合,提高钢木组合梁受弯性能,提出了一种内置薄壁H形钢-木组合梁。为研究其破坏过程、破坏形态及组合受力性能,以翼缘木板宽度、抗剪连接栓钉间距、薄壁H形钢厚度、翼缘木板厚度、腹板木板高度和腹板木板厚度等为变化参数开展了受弯试验。并提出了可用于预测内置薄壁H形钢-木组合梁挠度和受弯承载力的计算公式,进行了有限元分析。结果表明：依据内置薄壁H形钢-木组合梁破坏过程及特征,可出现受拉翼缘木板受拉断裂、腹板木板受拉区开裂以及受压翼缘木板受压破坏或薄壁H形钢受压翼缘严重压屈和严重粘胶剥离的受压破坏三种破坏模式;在配置截面面积比约3.5%的薄壁H形钢的情况下,内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力、抗弯刚度、耗能和延性相对于纯木梁明显提高;腹板木板高度、翼缘木板宽度、翼缘木板厚度和抗剪连接栓钉间距等参数影响内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能较为明显,增加腹板木板的高度、翼缘木板的宽度、翼缘木板的厚度和减小抗剪栓钉间距可明显提高内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力;增加薄壁H形钢厚度,可使内置薄壁H形钢-木组合梁受弯承载力和刚度得到一定程度的提高;腹板木板的厚度对内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力影响不甚明显。所提出内置薄壁H形钢-木组合梁的挠度及受弯承载力计算式和有限元模型合理有效,计算结果与试验结果吻合良好。     

部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受剪性能试验研究

为研究部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁的受剪机理，设计了4根组合梁的缩尺模型，在组合梁腹部设置C形连杆和X形拉结筋，以剪跨比和腹板空腹率为变化参数，进行了受剪性能试验。试验结果表明：当组合梁剪跨比从1增大到3时，组合梁呈现出斜压破坏、约束剪压破坏和斜拉黏结破坏等三种破坏形态；腹板空腹率相同时，剪跨比的增大使梁的受剪承载力显著减小，变形能力提高，相比于剪跨比为1的组合梁，剪跨比为2和3的组合梁受剪承载力分别降低了23.94%和44.08%。C形连杆和X形拉结筋先于腹板达到屈服，腹板在加载后期承载能力得到充分发挥；剪跨比相同时，腹板空腹率的增大使组合梁的受剪承载力减小，腹板空腹率由51.1%增大至67.4%,组合梁的受剪承载力减小了8.82%。在试验基础上，参考JGJ 138—2016《组合结构设计规范》,基于叠加原理提出了钢筋桁架空腹组合梁受剪承载力计算方法，计算结果与试验结果较为接近。     

部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的抗剪性能试验研究

针对提高负弯矩作用下连续梁的结构特性提出了一种新型的部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁。对这种混凝土外包组合工字梁在对抗荷载下的抗剪性能进行试验分析研究。试验结果显示与普通的工字梁相比,混凝土外包组合工字梁的剪切屈曲因受外包混凝土的限制而有了更好的抗剪强度。由于组合截面的抗剪刚度是基于波形钢腹板和破裂前外包混凝土平均厚度的总和,且其抗剪强度决定了由钢腹板和外包混凝土共享的抗剪强度比。此外,根据试验中的破坏模式和应变分布,提出部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的预估抗剪强度。试验结果验证了之前分析得出的弹性阶段的抗剪刚度和抗剪比。且之前计算得出的钢腹板与组合梁的抗剪强度也与试验结果一致。通过对比可知文中提到的分析方法可以应用到部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁结构的抗剪刚度预估和抗剪强度设计中去。     

钢-玻璃组合梁平面内受力性能及计算方法研究

目前国内外对钢-玻璃组合梁结构的受力模式及承载力研究不足,对5个钢-玻璃组合梁试件进行了平面内受力性能试验,并基于多线性和线性材料本构模型进行了有限元分析。研究了采用钢化夹层（胶）玻璃腹板和单片钢化玻璃腹板组合梁的剪压破坏模式及纯弯曲破坏模式,两种破坏模式的区别在于纯弯曲破坏始于梁底弯矩最大部位,而剪压破坏在局部受压及剪跨区域发生。采用我国JGJ 102—2003中关于平面内玻璃肋受弯计算公式分析了组合梁承载力,基于塑性铰线方法提出了该类组合梁承载力的理论计算公式。研究结果表明：剪压破坏时钢化夹层（胶）玻璃腹板随着荷载增大而呈现明显的界面孔隙,相比同厚度的单片钢化玻璃腹板,夹层（胶）玻璃腹板能提高组合梁的弯曲变形能力。增加腹板玻璃厚度和胶结强度均可提高组合梁的承载力,且前者的贡献更为明显,对于后者,剪压破坏和纯弯曲破坏分别取决于结构胶的压缩模量和剪切模量。考虑了胶结部分受拉刚度贡献的有效截面系数能更好预测组合梁的纯弯曲破坏承载力,而提出基于塑性铰线机制的计算方法能更好预测组合梁的剪压破坏承载力。     

冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受剪性能研究

钢-木组合梁是由两个冷弯薄壁C型钢和胶合木通过结构胶粘结而成的,研究影响该类组合梁的受剪性能的因素。以薄壁C型钢截面面积和剪跨比为参数,进行了3组钢-木组合梁受剪试验研究,分析组合梁的变形过程、破坏形态及承载能力,再通过有限元软件ABAQUS进一步系统地对薄壁C型钢截面面积、胶合木截面尺寸和剪跨比等影响因素进行参数分析,研究应变分布情况和破坏机理,结果表明剪切破坏和开胶破坏是组合梁在弯剪段发生破坏的主要形式;增大薄壁型钢截面面积和胶合木截面尺寸均能提高组合梁抗剪能力,而增大剪跨比会导致发生剪切破坏的组合梁抗剪承载力降低。     

新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研究

采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立足尺有限元模型,对新型部分填充钢-混凝土组合梁进行受剪承载力分析。结合试验研究,通过改变剪跨比、型钢强度等级、梁高度、型钢腹板厚度、翼缘栓钉间距等因素对新型组合梁组合截面受剪承载力进行了研究。结果表明,新型组合梁有较好的受剪承载力,混凝土强度等级和新型组合梁高度对峰值承载力的影响不显著,但混凝土显著提高了新型组合梁的整体稳定性;而新型组合梁高度每增加50mm,其峰值剪力值约提高7%～21%;型钢腹板厚度每增大2mm,新型组合梁峰值剪力就提高10%左右,腹板对其受剪承载力影响较大。运用叠加原理,结合腹板、翼缘内侧混凝土、翼缘栓钉和箍筋的受剪贡献,对《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中组合梁截面受剪承载力计算公式进行了优化。结果表明,修正后的计算公式具有良好精度。     

薄壁U型钢-混凝土组合梁抗剪性能的试验研究

钢与混凝土组合梁因承载力高等特性在工程中得到了广泛的应用,薄壁U钢-混凝土梁正是其中一种特殊构件。为综合分析不同条件下薄壁U型钢的剪切性能、屈曲破坏模态等,观察梁随着荷载的施加受力的传递过程及破坏特征,进行了8根简支组合梁的抗剪性能的试验研究。结果表明,相对于普通混凝土组合梁及纯钢梁,薄壁U钢-混凝土梁剪切破坏有较好的延性,钢梁腹板因内填混凝土屈曲模态由三个屈曲半波变成一个屈曲半波,承载力得到大幅度提高;与普通钢-混凝土组合梁相比,薄壁U型钢-混凝土组合梁在剪跨比小于2时即会发生弯曲破坏。     

钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁受力性能试验研究

完成了8个钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的静力试验,对组合梁受力性能进行了研究。试验中详细考察了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁在不同名义剪跨比、不同栓钉布置形式下的受力过程、裂缝发展、破坏形态和型钢、钢板与混凝土应变发展过程、跨中弯矩与跨中挠度以及型钢与组合板端部滑移发展情况;根据对试验结果与现行规范所建议方法计算结果的对比分析,提出了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁的受弯承载能力以及受剪承载能力计算方法。研究结果表明,钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的破坏形态主要表现为弯曲剪切破坏,组合梁具有较好的承载能力和延性,在80%Pu后,组合梁界面才表现出明显的滑移现象,截面不满足平截面假定。研究还表明,即使组合梁试件按照我国现行规范计算所得连接程度较小时,也具有较高的受弯承载能力。同时,为考察组合梁动力特性,对8个组合梁试件的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明组合梁阻尼比较     

低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了2片低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙和1片低剪跨比钢筋混凝土剪力墙试验,研究了高轴压比剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力、破坏模式,得到了试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化、承载力退化和耗能能力等,分析了不同形式连接件对抗震性能的影响。试验结果表明：与钢筋混凝土剪力墙相比,低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙受剪承载力显著提高,具有良好的延性和耗能能力,抗震性能良好。     

基于修正软化拉-压杆模型的型钢#br# 混凝土深梁受剪承载力研究

为研究型钢混凝土深梁的受剪承载力,完成7组型钢混凝土深梁的静力试验和有限元分析,主要考虑剪跨比、型钢腹板高度及翼缘宽度等影响因素。试件的破坏模式为斜压破坏和剪切破坏。剪跨比对破坏形态有较大影响,较大的型钢腹板高度和翼缘宽度显著提高试件受剪承载力。在试验研究和有限元分析的基础上,考虑钢筋混凝土部分的软化效应、非软化混凝土与型钢翼缘的协调变形作用及腹板部分的受剪贡献,建立修正软化拉-压杆模型,并采用叠加原理推导型钢混凝土深梁受剪承载力实用计算方法。结果表明：修正软化拉-压杆模型能较好地反映型钢混凝土深梁的破坏特征和受力机制,文中提出的受剪承载力计算方法与试验数据吻合较好,对受剪影响因素考虑更加全面,能较好地预测型钢混凝土深梁的受剪承载力。     

闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板受力性能及动力特性试验研究

对6块闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板试件进行了两点对称集中加载静力试验研究,考察了组合板在不同剪跨比下的破坏形态、钢板与混凝土应变发展、端部滑移和裂缝发展情况,研究了组合板的纵向剪切极限承载能力。研究结果表明,端部设置栓钉的闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板具有较好组合作用,剪跨比较小的闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板主要发生纵向剪切粘结破坏,而剪跨比较大的组合板主要发生接近于弯曲破坏的弯剪破坏;根据试验研究结果,建立了闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板的承载能力计算公式,并给出了组合板刚度计算建议方法。为考察组合板的动力特性,对6块闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板阻尼比比较小,并结合自振频率实测结果对经验计算公式进行了对比验证,为闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板动力特性计算及组合楼盖的竖向振动分析控制设计提供依据     

高温后型钢混凝土柱抗震性能试验研究

对5个高温后型钢混凝土柱试件和3个常温下对比柱试件进行低周反复加载试验,研究高温后型钢混凝土柱的承载力和抗震性能。由试验获得了高温后型钢混凝土柱的破坏形态和滞回曲线,分析了剪跨比、轴压比、受火时间对高温后型钢混凝土柱滞回特性、延性、耗能能力、承载力及刚度退化的影响。结果表明：高温后剪跨比为1.5的型钢混凝土柱的破坏形态与常温下基本相同,剪跨比为2.5的型钢混凝土柱的破坏形态则发生明显变化,常温下发生弯曲型破坏的柱在高温后往往发生黏结破坏。与常温下的型钢混凝土柱相比,高温后型钢混凝土柱的滞回曲线更加饱满、骨架曲线的上升段和下降段更为平缓、位移延性系数略有增大、耗能能力更强。高温后型钢混凝土柱的延性、耗能能力与剪跨比、轴压比密切相关。位移延性系数随剪跨比的增大而增大,随轴压比的增大而减小;剪跨比越大,破坏时的等效阻尼比越大。经历高温作用后,型钢混凝土柱的刚度和承载力退化显著,初始刚度退化程度随剪跨比的增大而减小,屈服后刚度和受剪承载力退化程度随剪跨比的增大而加大。提出了火灾高温后型钢混凝土柱受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋混凝土简支深梁静力性能试验研究及拉压杆模型分析

通过8根混凝土简支深梁的静力试验,研究了水平及竖向配筋率、剪跨比对拉压杆模型的影响。研究结果表明：试件经历了弹性、弹塑性和破坏三个工作阶段,在支座与加载点之间出现一条或多条斜向裂缝,试件的破坏模式主要为剪切和弯剪破坏,配筋率较小的试件发生弯曲破坏,其破坏具有延性特征;随着荷载增加,支座附近出现斜裂缝并形成混凝土压杆,当压杆的配筋率增大（不超过1.5%）和剪跨比的变小,压杆强度明显提高,且试件趋于剪切破坏;配筋率（水平、竖向配筋率）不大于1.5%,压杆的最大主应力角与剪跨比的反正切角方向接近,本文建议拉压杆模型最大主应力角取54°;推导混凝土深梁的拉压杆模型受剪承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好。     

轴压比与剪跨比对带约束拉杆双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能影响研究

为研究轴压比与剪跨比对带约束拉杆双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,完成了5个缩尺模型试件的拟静力试验。研究结果表明：试件破坏时底部墙体钢板均受压屈曲,其中低剪跨比（剪跨比为1.0）试件出现典型的剪压破坏现象,而中高剪跨比（剪跨比为1.5~2.0）试件出现典型的压弯破坏现象;高轴压比、低剪跨比的带约束拉杆双层钢板-混凝土组合剪力墙仍具有良好的承载力、变形及耗能能力;增大轴压比可提高试件的承载力,但其变形和滞回性能有所降低;减小剪跨比,试件的承载力和刚度有较大幅度提高,耗能能力有所下降,而延性和承载力退化变化不明显。     

碳纤维板加固RC梁试验

以11片碳纤维板加固梁模型为基础,分析了在改变碳纤维板黏贴方式、混凝土强度以及构件剪跨比等因素的条件下梁的应力-应变规律,研究了碳纤维板对梁抗弯承载力的影响.试验结果表明碳纤维板对不同加固方案梁的承载力影响程度各不相同:梁端部有良好锚固措施时,其极限承载力显著提高;端部没有锚固措施时,其极限承载力主要与碳纤维板锚固长度有关,锚固长度越长,试件极限承载力提高也越显著;剪跨比相对较大和配筋率相对较小的加固梁极限承载力提高幅度更加显著.     

HRBF500钢筋C100混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。