预制装配部分外包混凝土组合梁受弯承载力试验研究

为降低大跨、重荷建筑的建设工程造价,提出一种预制装配部分外包混凝土组合梁(PPECB).设计了7根受弯组合梁试件进行静力试验以研究其受弯性能,考虑浇筑方式、工字钢翼缘厚度、混凝土强度等级、配箍形式对其承载力的影响,研究破坏模式、应变发展和受弯承载力,明确预制装配部分外包混凝土组合梁的破坏机制.结果表明:7根组合梁表现出...     

高强钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

为研究高强钢-混凝土组合梁在静载作用下的受弯性能,共进行了8根简支梁在跨中两点对称荷载作用下的试验。8根试件均为完全剪力连接,主要变化参数为混凝土强度等级和钢梁强度等级。加载方式为单调静力加载,试验测量内容主要为竖向加载荷载、挠度、截面应变等。试验结果表明,所有试件均发生典型的弯曲破坏,高强钢与混凝土通过栓钉连接表现出良好的整体工作性能。现行规范中的简化塑性计算方法可以较准确地预测该类型梁的极限受弯承载力。根据该塑性理论方法,对组合梁进行了参数分析,主要变化参数为混凝土强度等级和钢梁强度等级。分析表明,其他条件相同时,相比混凝土强度,钢梁强度是影响组合梁受弯承载力的主要因素。研究为高强钢在组合梁中的应用提供了试验依据。     

局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明：局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l₀/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。     

高强外包钢-高强混凝土简支组合梁受弯性能试验研究

为研究静载作用下高强外包钢-高强混凝土简支组合梁的受弯性能,对5根简支梁进行跨中两点对称荷载作用下的试验,加载方式为单调静力加载。试件主要变化参数为混凝土强度、钢板强度以及组合梁截面尺寸。试验测量内容主要为竖向加载荷载、挠度、截面应变等,研究了组合梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线以及应变沿截面高度的分布。试验结果表明,试件均发生典型的弯曲破坏,高强钢与高强混凝土通过栓钉连接可以表现出良好的整体工作性能。可为高强外包钢-高强混凝土组合梁在实际工程中的应用提供试验依据。     

钢桁架混凝土组合梁受弯承载力试验

通过对3根内置钢桁架-混凝土组合梁的试验,研究腹杆间距对此种梁承载力、刚度和裂缝的影响,为内置钢桁架-混凝土组合梁的设计提供理论依据。实验结果表明:内置钢桁架腹杆间距对试验梁承载力影响不大。斜腹杆间距与平均裂缝宽度成正比,与刚度成反比。此类梁的正截面受弯承载力计算公式可以沿用普通钢筋混凝土梁的计算公式,但需加以修正。     

腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁正弯矩区受弯性能研究

传统钢-混凝土组合梁需要焊接不同形式的抗剪连接件,为避免繁琐的焊接工序及焊接对钢材产生的不良影响,提出了腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁。在冷弯成型的U形钢腹板上部开槽,并嵌入到混凝土翼板,与板底横向钢筋共同组成带有混凝土榫连接件的腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁(WUCSB)。设计了8个WUSCB的正弯矩区受弯性能试验,考虑U形钢板厚度、连接件间距、混凝土翼缘板宽等参数的影响,分析组合梁的破坏模式,并基于荷载-挠度曲线和荷载-滑移曲线等试验结果对其刚度、承载力和延性等受力性能指标进行评价;建立了有限元模型,进行U形钢板厚度、混凝土翼缘板宽和梁底纵筋直径等3个参数的影响规律分析。试验结果表明：该组合梁满足完全抗剪连接,组合作用良好,U形钢可以达到全截面塑性,具有良好的整体受弯性能;增加U形钢板厚度和梁底纵筋直径可以提高组合梁的承载力;连接件间距、栓钉及箍筋对组合梁的承载力影响较小。基于试验结果和连接件的传力机理,给出了WUSCB抗剪连接度的计算方法;基于全截面塑性假定,给出了WUSCB受弯承载力设计方法,该承载力设计方法具有一定的安全储备。基于换算截面法,给出了受弯刚度计算方法,出...     

部分外包简支组合梁竖向抗剪设计研究

考虑了钢梁腹部钢筋混凝土对组合梁抗剪性能的影响,给出了部分外包简支组合梁弹性理论计算时的剪应力分析方法,对塑性抗剪承载力的计算引入了钢骨混凝土梁的抗剪承载力计算公式,结合试验进行对比,给出了部分外包简支组合梁的塑性抗剪承载力公式,可以为实际工程应用提供参考。     

部分包覆钢-混凝土组合梁受弯承载能力及变形能力试验研究

针对不同剪跨比、翼缘宽厚比、混凝土类型(普通混凝土及轻骨料混凝土)及连杆形式(C型及X型)的部分包覆组合梁,进行了纯弯与剪弯受力状态下的静力性能试验,分析了梁的弹性及塑性承载能力和延性.试验结果表明:部分包覆组合梁的受弯承载能力试验值与采用边缘屈服及全截面塑性理论计算得到的理论值较为接近;试件的位移延性系数在9.84～...     

配筋木-混凝土组合梁受弯性能试验分析

为了研究木-混凝土组合梁在配筋时的受弯性能,对4根木-混凝土组合梁进行受弯性能试验,其中3根为在木梁底增设不同直径钢筋的组合梁,1根为未增强的组合梁。通过试验,得到木-混凝土组合梁跨中荷载-挠度曲线。结果表明:钢筋增强的木-混凝土组合梁,其极限承载力和抗弯刚度均有提高,且随钢筋直径的增大而增加。     

部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受弯性能试验研究

为研究部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受弯性能，以组合梁截面高度、主钢件翼缘厚度和腹板空腹率为变化参数，共设计4根试件并进行四点弯曲试验。通过对破坏现象、荷载-跨中挠度曲线、混凝土与主钢件应变、承载力与变形等的分析，研究了组合梁的截面高度、主钢件的翼缘厚度和腹板空腹率对部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹梁受弯性能的影响规律。研究表明：所有试件均发生受弯破坏，且延性较好；荷载-跨中挠度曲线呈现弹性工作段和弹塑性工作段，跨中截面主钢件与混凝土应变基本满足平截面假定；组合梁截面高度由400 mm增加到500 mm,试件受弯承载力提高29.3%;主钢件翼缘厚度由10 mm减小到8 mm,试件受弯承载力减小25.9%;腹板空腹率对受弯承载力影响不大。基于试验现象和基本假定，推导了部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹梁的受弯承载力计算式，其计算结果与试验结果吻合较好。     

H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件纵向受剪性能试验研究

通过13个在单调荷载作用下H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件的推出试验,对其破坏形态、荷载-滑移特性和纵向剪力传递性能进行了研究,分析了栓钉数量、栓钉直径、栓钉布置方式、型钢翼缘宽度、腹部混凝土箍筋布置方式及加载方式等对受剪承载力的影响。试验结果表明：H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件的主要破坏形态为外包混凝土劈裂破坏和栓钉剪断破坏;典型的荷载-滑移曲线可分为3个特征阶段,分别为无滑移阶段、荷载上升段及荷载下降段;腹部栓钉有效地提高了部分外包混凝土组合构件的纵向受剪承载力,且受剪承载力随栓钉直径的增大和栓钉数量的增加而增大;腹部栓钉纵向布置优于横向布置,栓钉纵向偏心布置对受剪承载力影响较小;宽翼缘型钢能更好地约束腹部混凝土,提高其受剪承载力;腹部箍筋不同布置方式对极限荷载的影响较小;通过分析构件的受力机理和纵向剪力传递模式,提出了H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件纵向受剪承载力算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

对以芳纶纤维筋为有黏结预应力筋、环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能进行研究,共进行了10根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,梁截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率或界限中和轴高度,推导出芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏、芳纶纤维筋未拉断及芳纶纤维筋拉断、混凝土未压坏等情况的受弯承载力计算方法,并提出芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算方法。     

内置H型钢预应力混凝土连续组合梁受力性能试验研究

内置H型钢预应力混凝土连续组合梁综合了型钢混凝土梁和预应力梁的优点。为研究内置H型钢预应力混凝土连续组合梁的受力性能及弯矩重分布规律,完成了3根两跨内置H型钢预应力混凝土连续组合梁试验,并进行了非线性分析。研究结果表明：内置H型钢预应力混凝土连续组合梁荷载-跨中变形关系曲线近似呈二折线;以达到承载能力极限状态时支座控制截面弹性弯矩计算值与内置H型钢实际承担的弯矩之差为调幅对象,弯矩调幅幅度受含钢率影响不大,随型钢高度与梁截面高度比值增大而增大;连续组合梁中支座两侧等效塑性铰区长度不大于0.64倍梁有效高度,且随预应力度增大而减小;当相对塑性转角不大于0.817×10^-5时,弯矩调幅系数随相对塑性转角增大而增大,且不大于0.44。为内置H型钢预应力混凝土连续组合梁设计提供了参考。图10表11参10     

榫-钉连接木-混凝土组合梁受弯性能试验研究

为验证榫-钉连接的抗剪性能和组合性能,对榫-钉剪力连接件的推出试件以及采用该种连接的胶合木-混凝土组合梁分别进行了推出试验和弯曲试验。推出试验结果表明,榫-钉连接件的滑动刚度大、承载力高,同时也呈现出较为明显的脆性破坏。胶合木-混凝土组合梁由6个榫-钉剪力连接件连接。弯曲试验中测量了荷载、跨中挠度、木梁与混凝土板的应变以及端部和连接件处木梁与混凝土板的界面相对滑移。弯曲试验结果表明：木-混凝土组合梁的主要破坏模式为梁端木材的剪切破坏和木材的受弯破坏;采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁的平均抗弯刚度达到了9.18×1012 N·mm2,较纯木梁提高了182.5%;其组合系数为69.7%,较传统螺钉连接的组合梁显著提升。因此,采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁呈现出优异的抗弯刚度和承载力,有利于拓宽木-混凝土组合结构体系的应用范围,具有良好的应用前景。     

混合联肢部分外包组合剪力墙抗震性能试验研究

为满足高层建筑对抗震性能及装配性能的要求,提出一种混合联肢部分外包组合剪力墙结构。通过对一榀三层对称双肢2/3缩尺试件的低周反复加载试验,观测混合联肢部分外包组合剪力墙结构在循环荷载作用下的破坏全过程,分析试件的滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及连梁转动能力。研究表明:混合联肢部分外包组合剪力墙结构的滞回曲线饱满而稳定,没有明显的捏缩现象,该试件正反向位移延性系数平均值达到3.65,抗震性能及协同工作能力良好;剪切型钢连梁的损伤集中在连梁腹板处,极限塑性转角达到0.05rad;由于墙肢中部区格翼缘的设置,限制墙肢底部混凝土剪切裂缝的发展,剪力墙破坏的主要形式为弯曲破坏;钢连梁及型钢部分外包组合剪力墙均表现出优良延性和耗能能力;结构极限层间侧移角达到1/45,超过罕遇地震下规范限值要求。按照整体结构屈服时耦连比为45%设计的试件,塑性铰的发展满足"强墙肢弱连梁"的规律。基于试验结果,利用有限元软件ABAQUS进行拟静力分析,与试验吻合较好。     

简支槽形钢-混凝土组合梁的试验研究

槽形钢-混凝土组合梁是近年来提出的一种新型下承式桥梁结构。对截面尺寸几何比例为1∶3、构件长度比例为1∶4的简支单线槽形组合梁模型进行两点对称加载的静力试验。对槽形组合梁的抗弯承载力、刚度、应力和裂缝分布特征等基本受力性能开展研究。试验结果表明,通过栓钉连接,试验模型中钢板与混凝土的协同工作性能良好,最终破坏时,表现出较明显的弯曲破坏形态。梁上翼缘的侧向水平位移整体形态为支座处外张,中部内收,但其最大值远小于梁跨中的竖向挠度,表明该模型截面具有良好的抗扭性能。钢梁底板纵向应力沿板宽的分布表现出一定的剪力滞现象,混凝土底板的剪力滞效应不及前者明显。采用截面分析法对模型梁的承载力和变形进行计算分析,其结果与试验结果吻合良好。此外,通过抗弯承载力分析表明,槽形钢-混凝土组合梁的极限抗弯承载力不能套用全截面应力的矩形图分布模式进行计算,应考虑适当折减。     

钢板-混凝土组合简支梁的试验研究

对8根钢板-混凝土组合简支梁进行试验研究与承载力分析,量测并分析试件的荷载、挠度及应变,观测试件的裂缝发展情况。试件的破坏形态包括弯曲破坏、钢板剥离破坏及混合破坏等形式。试验表明,若合理地配置栓钉连接件,钢板和钢筋混凝土可以形成组合截面共同工作,试件呈现出典型的弯曲破坏方式,有良好的承载能力和延性性能。对钢板-混凝土组合梁的开裂荷载、极限抗弯承载力及钢板剥离承载力进行理论分析计算,计算结果与试验结果吻合良好。     

Shear behavior of partially encased steel-concrete composite specimens under tension

为了研究型钢与部分外包混凝土的在拉力作用下的纵向剪力传递性能,对6个部分外包钢-混凝土组合构件进行了轴拉试验,对其破坏形态和荷载-滑移曲线进行了分析。试验中主要考虑了型钢与腹部混凝土的黏结长度、混凝土强度、栓钉连接件数量等影响因素。研究结果表明：部分外包钢-混凝土组合构件破坏形态主要表现为黏结破坏、混凝土压碎和栓钉剪断;轴拉试验和推出试验中无栓钉连接的部分外包型钢混凝土组合构件的黏结力均随着型钢与混凝土间的黏结长度的增加而增大;对于无栓钉和有栓钉组试件,轴拉试验和推出试验中型钢与混凝土间的受剪承载力均随着混凝土抗拉强度的增加而增大,且近似成线性关系;部分外包钢-混凝土组合构件的受剪承载力随栓钉数量的增加而增大;相较无栓钉组试件,采用2根栓钉连接和4根栓钉连接的轴拉试件,其受剪承载力分别可提高近100%和250%。