型钢再生混凝土梁柱中节点受剪承载力分析

为研究型钢再生混凝土梁柱中节点的受剪承载力,在型钢再生混凝土梁柱中节点试验研究的基础上,对其受剪机理进行了分析。结果表明:型钢再生混凝土梁柱中节点的破坏模式主要是剪切斜压破坏,其受力机理为钢筋再生混凝土斜压杆,钢"框架-剪力墙"和钢筋空腹桁架的综合作用,将节点域的受剪承载力分为三部分,即节点域型钢腹板"剪力墙"和翼缘"框架"、节点域再生混凝土斜压杆、节点域箍筋的受剪承载力;通过对试验数据的回归分析,提出型钢再生混凝土梁柱中节点受剪承载力计算公式,该计算式不仅考虑了梁、柱对节点域实际受力状态的影响,而且考虑了翼缘"框架"对再生混凝土的约束作用,采用计算式得到的结果与试验值吻合较好。     

型钢混凝土构件轴心及偏心受拉性能试验研究

为探究型钢混凝土构件受拉性能,结合结构大厅现有500t压力机,自行研发一套拉压转换装置。对12根型钢混凝土受拉构件进行单调加载试验研究。通过改变型钢腹板厚度、型钢翼缘厚度、配钢率、偏心距以及配筋率等主要参数。对试件的承载力、侧向位移、裂缝的情况进行了参数影响分析。试验结果表明,偏心受拉试件偏心距越大,试件屈服荷载及极限荷载下降情况越明显,且侧向位移及破坏裂缝宽度越大;在轴心受拉试件中,型钢配钢率及腹板、翼缘厚度对试件的屈服荷载、极限荷载影响明显,对于偏心受拉试件影响不大;而配筋率对承载力、侧向位移、裂缝宽度影响甚微。     

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。     

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。     

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。     

考虑剪切变形和弯剪相互作用的带翼缘剪力墙数值模型（英文）

提出了一种基于柔度法的考虑剪切变形和弯剪耦合效应的有限元模型,通过T形和L形剪力墙试件拟静力试验验证了模型的正确性。结果表明,所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏;增强无翼缘腹板端部约束和边缘构件约束,可以防止其发生受压过早破坏;腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象,腹板和翼缘相交处的约束边缘构件抗震设计可以适当放宽;随着剪跨比的减小,试件延性明显降低;当翼缘处于受拉时,试件表现出较高的强度、刚度和较低的延性。基于模型对钢筋混凝土带翼缘剪力墙的拟静力试验进行了非线性数值模拟分析,分析结果与试验结果吻合较好,表明模型能较好地模拟钢筋混凝土带翼缘剪力墙的非线性性能。     

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。     

不同系杆形式的部分组合钢-混凝土受弯构件试验研究

针对现行部分组合钢-混凝土构件中系杆易于脱落的问题,提出两种系杆改进形式,设计了4根梁试件进行试验研究,考察纯弯与剪弯受力状态下梁的性能表现。试验结果表明:X型与C型系杆均能较好地拉结受压翼缘,受压翼缘在弹性段内没有屈曲;采用了这两种系杆的试件承载能力基本一致;与C型系杆相比,X型系杆对混凝土的约束作用更强,混凝土整体性更好,并且能抑制斜裂缝;纯弯试件与剪弯试件破坏部位的现象主要以混凝土的压溃、受压翼缘屈曲为主,剪弯试件破坏部位还观察到了受拉翼缘的开裂。此外,按照边缘屈服和全截面塑性假定计算得到的试件抗弯承载力小于试验实测值,用其来估计类似截面的承载能力是可行的。     

工字型钢混凝土偏心受拉构件正截面承载力计算

利用OpenSEES有限元程序,研究了轴拉比、型钢强度、纵筋强度、混凝土强度、型钢翼缘面积、型钢腹板厚度、型钢腹板高度、纵筋面积以及截面尺寸等因素对工字型钢混凝土偏心受拉构件正截面承载力的影响。结果表明:截面中型钢翼缘面积、型钢腹板高度、型钢腹板宽度、纵筋配筋率以及截面高度对偏拉构件正截面承载力的影响较大;型钢强度、纵筋强度对承载力的影响相对较小;混凝土强度、构件截面宽度对承载力基本没有影响。将JGJ 138—2012《组合结构设计规范》中型钢混凝土偏拉构件正截面承载力计算公式的计算结果与OpenSEES非线性有限元的计算结果进行了对比,提出了对规范公式的修正建议,并利用有限元模拟结果对修正后的计算公式进行了检验,二者吻合良好。     

型钢混凝土叠合梁底部预制构件静力性能试验研究

为了充分发挥预制装配式型钢混凝土梁预制部分的力学性能,对6根矩形截面型钢混凝土叠合梁底部预制构件进行了静力试验,分析其破坏过程、荷载-挠度曲线、型钢和混凝土的应变,研究混凝土强度、剪跨比和型钢类型对底部预制构件延性和承载力的影响。试验结果表明:剪跨比对试件梁破坏形态和承载力影响较大;混凝土强度对试件梁的延性和承载力影响较小;配置蜂窝钢的试件承载力显著提高,但延性较差;对两根受弯破坏试件进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。     

Shear strength prediction for steel reinforced concrete deep beams

This study proposes an analytical method for determining the shear strengths of steel reinforced concrete deep beams under the failure mode of concrete crushing originally based on the softened strut-and-tie model. The proposed method is a good physical model that can correlate well with the observed failure phenomenon of steel reinforced concrete deep beams. By comparing the predictions of the proposed method with the available test results from the literature, it was found that the proposed method is capable of predicting the shear strengths for steel reinforced concrete deep beams with sufficient accuracy. The shear-carrying behavior of steel reinforced concrete deep beams is highly influenced by the ratios of flange width to gross width, the shear span-to-depth ratios, and the concrete strengths. When the ratio of flange width to gross width is low, the shear-carrying capacities of steel reinforced concrete deep beams increase with the increasing ratio. However, if the ratio of the flange width to gross width is higher than a critical value, then the failure mode of steel reinforced concrete deep beams will be converted from diagonal compression failure into bearing failure.     

扩大十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点抗震承载力试验研究

提出了内置扩大正、斜向十字形截面型钢混凝土柱-工字钢型钢混凝土（SRC）梁节点的构造方式。通过对4个内置扩大正十字形和斜向十字形截面的型钢混凝土柱-SRC梁节点试件和1个内置普通十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点试件的低周反复荷载试验,研究了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、剪切变形和钢材应变,分析了配钢形式、加载角度和构造措施（直接焊接、竖向隔板连接）对节点受力性能的影响,并在此基础上对节点核心区受剪承载力进行了计算。试验结果表明：上述两种新型截面型钢混凝土梁柱节点均发生节点区剪切破坏,达到极限状态时,节点区箍筋及型钢腹板应力均达到屈服强度,试件型钢及翼缘框内混凝土仍能承担较大荷载,并趋于稳定;新型SRC梁柱节点核心区剪力-剪切角滞回曲线饱满,无捏缩现象,其受剪承载力比相同破坏模式的普通型钢混凝土梁柱节点试件大;柱内采用斜向布置十字型钢以及梁柱正交时,节点试件的剪切承载力更大,所提出的两种构造措施对节点承载能力影响不大。     

钢骨混凝土连梁联肢剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

国内已有部分超高层建筑结构采用钢骨混凝土连梁联肢剪力墙,但现行规范尚未对其钢骨含钢率等控制参数给予明确规定。为此,对不同含钢率的钢骨混凝土连梁联肢剪力墙进行了低周反复荷载试验研究、ABAQUS有限元模拟以及变参数分析。分析结果表明：钢骨混凝土连梁联肢剪力墙试件的破坏模式、水平承载力、变形能力和耗能能力明显优于钢筋混凝土连梁联肢剪力墙;由ABAQUS参数分析结果可知,钢骨含钢率应控制在4%~8%之间,且宜增加连梁钢骨腹板的面积。     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

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。     

钢-竹组合工字梁受剪性能试验研究

以钢-竹组合工字梁的竹材截面翼缘厚度、腹板宽度及剪跨比λ为参数,对9根钢-竹组合工字梁进行了受剪性能试验,分析了组合梁的破坏过程、破坏机理、变形及承载力等,研究了影响组合梁受剪性能的因素,校验了组合梁变形及受弯承载力计算公式,并提出了组合梁受剪承载力简化计算公式.研究结果表明:钢-竹组合工字梁整体工作性能优良,组合效应...     

型钢混凝土剪力墙边框柱-腹板组合分析模型研究

通过对型钢混凝土（SRC）剪力墙的非线性有限元分析方法的研究,对目前存在的主要问题及其产生的原因进行了分析。根据SRC剪力墙的受力特点,综合考虑几何模型、材料本构、网格划分、极限状态确定等关键问题,提出了边框柱-腹板组合分析模型,并基于通用有限元程序 ABAQUS进行二次开发,将能够较好反映受剪钢筋混凝土腹板基本受力性能的转角软化桁架模型（RA-STM）嵌入其材料库,应用于SRC剪力墙非线性有限元分析。通过与10片剪跨比为0.56~2.7、轴压比为0.1~0.342的SRC剪力墙拟静力试验结果的对比分析,表明所提出的边框柱-腹板组合模型能够比较准确地计算SRC剪力墙的极限承载能力和极限位移等,比较准确地模拟墙体的荷载-位移全过程曲线,准确地反映墙体的破坏过程和破坏模式。     

Experimental investigation on fatigue behavior of steel reinforced concrete composite beam-to-girder joints

Fatigue behavior and failure mechanism of steel reinforced concrete (SRC) beam-to-girder joints is discussed in this paper, which is intended for use in high-speed railway station structures due to their high stiffness and load capacity. Three identical SRC beam-to-girder joint specimens were designed and tested under static loading and two stages of fatigue loading. In the first stage of fatigue loading, the specimens were subjected to design fatigue load for 2 million cycles, while during the second stage, the specimens were loaded to failure under increased fatigue loading amplitude in order to know its fatigue strength and failure mechanism. The constructional details of SRC beam-to-girder joint specimen and the method of loading and testing are presented. The comparison in structural behavior of the joint is made between under static and fatigue loading. Fatigue failure characteristics of the joint are described in detail. It is found that the SRC beam-to-girder joints remained in their elastic range and the concrete surface crack did not exceed 0.1 mm when subjected to design static loading and 2 million cycles of design fatigue loading. There was no significant difference in structural behavior of each component of SRC composite beam between static and fatigue loading. Fatigue failure occurred after these joints were applied higher-level fatigue loading for another 0.70 to 0.91 million cycles. Fatigue crack was initiated at the tension flange of I-shape steel of beam connected by welding to the flange of I-shape steel of girder or at the hole in tension flange of I-shape steel of beam, and then the crack propagated along flange width and web height of the I-shape steel in beam until the I-shape steel lost loading capacity due to lack of enough cross section. The fatigue behavior of constructional detail of the I-shape steel played a key role in the fatigue strength of the SRC beam-to-girder joints. Discussions on improving the fatigue strength of SRC beam-to-girder joints and future research aspects are presented finally.     

基于细观模型的含腹筋混凝土梁受剪承载力尺寸效应

考虑混凝土细观非均质性及钢筋与混凝土之间相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值分析模型。以悬臂梁为例,在数值模拟结果与已有试验结果吻合良好的基础上,扩展模拟了腹筋率、剪跨比及加载方式对大尺寸钢筋混凝土梁(最大梁深为2 000mm)剪切破坏尺寸效应的影响规律。模拟结果表明:无腹筋梁抗剪名义强度尺寸效应显著,中国《混凝土结构设计》规范提出的截面高度影响系数难以全面的反映梁剪切破坏的尺寸效应现象;腹筋会抑制梁抗剪强度的尺寸效应,随着腹筋率的增加,梁的抗剪强度尺寸效应逐渐减弱;随着剪跨比的增加,梁的抗剪承载力有所减弱,同时,尺寸效应现象也略有减弱;相比于单调加载,循环加载下梁将产生低周疲劳脆性破坏,使得梁抗剪强度尺寸效应更加明显。     

基于纤维梁柱单元的RC带翼缘剪力墙抗震性能分析

为高效准确地模拟钢筋混凝土构件在复杂荷载作用下非线性行为,采用OpenSees中基于刚度法的纤维梁柱单元,建立一种考虑弯曲和剪切共同作用的RC带翼缘剪力墙非线性分析模型,并对已完成的4个不同边缘构件和截面形式的RC带翼缘剪力墙的拟静力试验进行数值模拟;通过比较数值模拟结果与试验结果,验证有限元模型的准确性;通过有限元分析,研究轴压比(0.1~0.3)、剪跨比(1.8~3.0)、翼缘宽度与腹板高度比(0.5~1.1)、混凝土强度(C30~C45)、纵筋配筋率(0.73%~2.22%)以及箍筋配箍率(0.74%~5.19%)对RC带翼缘剪力墙抗震性能的影响。研究表明：随着轴压比、翼缘宽度与腹板高度比、混凝土强度以及纵筋配筋率的增大,带翼缘剪力墙的承载力逐渐增大,其极限变形能力在翼缘受拉方向也相应增大,而在翼缘受压方向不断减小。剪跨比的增大使得带翼缘剪力墙的承载力明显减小,但是变形能力大幅提高。箍筋配箍率的提高可以有效延缓带翼缘剪力墙翼缘受拉方向的破坏。