复合配筋混凝土预制方桩受弯性能有限元分析

为深入研究复合配筋混凝土预制方桩的受弯性能,对该类桩建立有限元模型,开展有限元分析,从其抗裂性能、受弯承载力、变形性能及破坏特征等与试验结果进行比较。结果表明,建立的有限元模型可以较好地预测方桩的受弯性能,模拟得到的桩身裂缝分布和跨中挠度与试验结果吻合较好。根据所建立的有限元模型对不同参数的复合配筋混凝土预制方桩进行承载力分析,并与采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中受弯构件承载力计算公式的计算结果进行比较,结果显示：配置非预应力钢筋可以显著提高开裂后方桩的抗弯刚度和极限弯矩;合理设计的复合配筋混凝土预制方桩呈现以受拉区非预应力钢筋屈服,预应力钢棒被拉断,最后受压区部分混凝土被压碎的形式破坏;方桩的开裂弯矩和极限弯矩的有限元分析结果与规范公式计算值较为接近。     

帽型与H型钢组合钢板桩悬臂基坑支护力学特性数值模拟

以有限元分析软件ANSYS为分析平台,对不同尺寸帽型与H型组合钢板桩悬臂基坑支护进行了三维有限元分析。结果表明：帽型钢板桩在与H型钢组合形成组合桩后,其抗拉压、抗剪切能力提升幅度可达72%～87%;组合桩最大拉、压应力分别集中于H型钢坑外侧翼板与帽型钢板桩坑内侧腹板,且最大拉应力普遍大于最大压应力;组合桩的最大剪应力主要集中于H型钢腹板与帽型钢板桩翼板处,且H型钢腹板处较帽型钢板桩翼板处大;运用第四强度理论分析,可以看出组合桩最危险位置为桩体中部的H型钢坑外侧翼板部位与帽型钢板桩坑内侧腹板部位,组合桩两端及截面中部为最安全区域。     

工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括：单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。     

弹卡式连接预应力混凝土方桩接头受弯性能研究

为了解决混凝土预制桩现场拼接工作量大、施工不便等问题,创新性地研发了一种弹卡式连接预应力混凝土方桩连接接头。通过对3种常用实心方桩接头试件进行受弯性能足尺试验,研究该方桩接头的受弯承载力、变形延性以及破坏特征。结果表明:弹卡式连接预应力混凝土方桩接头试件的开裂弯矩、极限弯矩试验值均大于其桩身开裂弯矩、极限弯矩规范公式计算值;方桩接头试件的受弯破坏形式均为连接接头底部被拉开,弹卡连接件附近预应力钢棒或墩头被拉断;建立的数值模型可以较好地模拟方桩接头试件从加载到破坏的全过程,模拟得到的极限弯矩和跨中挠度与试验结果相接近。     

螺栓连接装配式一字形钢筋混凝土剪力墙承载力分析

针对螺栓连接装配式剪力墙的受力特性，推导了该装配式剪力墙水平接缝的滑移承载力、连接钢框屈服荷载的计算式，分析了钢框的局部屈曲。基于现有研究成果及规范方法，对预制墙板的开裂、屈服、峰值荷载以及斜截面受剪承载力进行了计算。建立了墙体水平接缝受剪承载力计算模型，给出了受剪承载力的计算式。研究结果表明：该装配式剪力墙的特征荷载与承载力的计算值与试验值吻合较好；合理的设计可实现试件屈服前或达到峰值荷载前受拉端连接件不滑移，以及在试验全过程中连接钢框受拉端不屈服；改善连接钢框翼板与腹板之间的焊接质量能大幅度提高连接钢框的屈曲临界荷载，避免局部屈曲的发生。高强度螺栓的滑移承载力，以及剪力墙受压区预制墙板底部与连接钢框腹板之间的摩擦作用是构成墙体水平接缝受剪承载力的两个主要部分。     

螺锁式预应力混凝土方桩连接接头受剪性能研究

为了提高混凝土预制桩现场拼接的施工质量和施工效率,研发了一种新型预应力混凝土方桩的螺锁式机械连接接头.螺锁式机械连接件的拉伸试验验证了该连接件具有良好的抗拉性能.对两种类型共6根预应力混凝土方桩连接接头试件开展足尺受剪性能试验,研究了其受剪承载力、裂缝开展以及破坏形式.试验结果表明:预应力混凝土方桩连接接头试件的极限受剪承载力试验值均远大于桩身的受剪承载力计算值;加载过程中试件的纯弯段竖向裂缝先于弯剪段斜裂缝出现,最终试件破坏形式分为桩身正截面受弯破坏和接头斜截面受剪破坏.     

预制轻钢轻混凝土外墙板受弯性能试验研究

预制轻钢轻混凝土外墙板是以轻钢龙骨为骨架,骨架一侧设置硅酸钙板,内部填充聚苯颗粒混凝土的预制轻质墙板。为研究墙板受弯性能,对硅钙板位置、轻混凝土强度、轻钢龙骨规格、龙骨腹板开孔、横龙骨间距等影响因素进行对比试验。研究表明:在面外荷载作用下,由于轻混凝土对轻钢的约束作用,预制轻钢轻混凝土墙板总体表现为轻钢龙骨受拉屈服破坏;墙板的抗弯承载力随着轻混凝土强度提高而增大;墙板一侧的硅酸钙板作为受拉面时,墙板的受弯承载力大于其作为受压面时墙板的受弯承载力;轻钢龙骨腹板开孔降低了墙板的受弯承载力;轻钢横龙骨对墙板承重受力性能影响不大。     

波形钢腹板组合梁无黏结预应力筋应力增量研究

预应力波形钢腹板组合梁翼板内的无黏结预应力筋应力变化与梁上荷载之间存在显著的相关关系,因而无黏结预应力筋的应力增量可以通过截面配筋指标等相关参数建立回归公式。参数分析表明:对于受弯破坏的预应力波形钢腹板组合梁,影响翼板内无黏结预应力筋应力增量的主要参数为受拉翼板的钢筋屈服强度及配筋率、钢翼缘板屈服强度及面积、翼板混凝土强度以及混凝土翼板厚度与梁截面高度之比,而波形钢腹板的厚度及其屈服强度、预应力筋的初应力及预应力筋配筋面积、梁跨高比等参数影响很小。通过大量计算分析,建立了翼板内无黏结预应力筋应力增量与受拉翼板的钢筋屈服强度及钢翼缘板屈服强度的关系,并提出了预应力波形钢腹板组合梁屈服时预应力筋应力增量计算方法,计算结果精度较好。     

螺锁式预应力混凝土异型方桩连接接头受弯性能研究

为实现桩体内受力主筋的有效连接,研发了一种新型螺锁式预应力混凝土异型方桩连接接头.通过3种规格异型方桩连接接头试件的足尺受弯性能试验,研究了方桩接头试件的抗裂性能、承载能力和破坏形式.试验结果表明:受弯试验测得的各螺锁式预应力混凝土异型方桩连接接头试件极限抗弯承载力均大于理论计算得到的各试件桩身极限抗弯承载力;受弯破坏发生在试件跨中连接接头部位,拼接界面底部螺锁式机械连接件因预应力钢棒或预应力钢棒镦头被拉断而失效,受压区混凝土未出现明显压碎现象.     

装配式预应力钢梁受弯性能试验研究

为研究装配式预应力钢梁预应力梁段的受弯性能,对2个预应力简支钢梁试件进行静力加载试验,分析预应力钢梁段的弹塑性阶段受力机制和控制截面的应力变化规律。采用有限元分析方法研究预应力钢梁受弯全过程的受力机理和初始索力对构件承载力的影响。研究结果表明:预应力钢梁受弯过程为弹性-弹塑性-塑性3个阶段,在预应力作用下钢梁弹塑性阶段承载力会缓慢增加。增加初始预应力能有效提高结构的弹性极限承载力和极限承载力,但对结构的延性不利。塑性阶段钢梁跨中塑性铰的形成机理是受压翼缘先屈服,随后受拉翼缘屈服,屈服范围不断扩大,最终在整个梁高范围内形成塑性受力区。"T"形锚固区在加载过程中"—"部位受拉,"T"形下部顶点受压且应力较大。     

直螺栓连接预制综合管廊节段承载力试验研究

通过对采用直螺栓连接的预制综合管廊整体试件进行试验,以研究带直螺栓接头的预制拼装综合管廊的受力性能、破坏形态等特点。试验结果表明,采用直螺栓连接的预制拼装综合管廊具有较好的受力性能。试验时管廊顶板受拉区混凝土首先开裂,出现弯曲裂缝,随着荷载增大,裂缝不断增大并最终发生弯剪破坏。破坏时管廊试件顶板及侧壁的跨中及角部的受拉钢筋屈服,而试件腋角处斜向受压钢筋尚处于弹性阶段。试件破坏时其承载力为设计承载力的1.91倍,结构具有较好的安全余量。     

预制蝶形腹板混凝土箱梁抗弯性能研究

为了解预制蝶形腹板混凝土箱梁在荷载作用下的受力特点、破坏形态、变形能力以及腹板中钢筋内力分布等情况,设计制作了预制蝶形腹板混凝土箱梁试件,并对其受弯性能进行了试验研究,采用对称加载,得到了完整的荷载-挠度曲线,沿高度纵向应变曲线、钢筋屈服曲线、沿纵向跨径方向挠度曲线.研究表明,在对称荷载作用下,预制蝶形腹板混凝土箱梁表...     

复合配筋混凝土预制方桩接头抗拉性能

通过对3种桩型共9根复合配筋混凝土预制方桩接头试件进行足尺度抗拉性能试验,研究其抗拉承载力、破坏形式及裂缝分布。试验结果表明:方桩接头试件的极限抗拉承载力试验值基本满足规范公式计算值的要求;试件存在全截面抗拉破坏和端板处连接破坏2种不同的失效形式;所有试件的连接接头安全可靠,均没有发生破坏;桩身混凝土的裂缝分布较为均匀。     

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。     

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力影响因素分析

采用ANSYS非线性有限元分析方法,分析了压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材屈服强度、混凝土强度、C型钢梁板厚、钢筋混凝土翼板厚度、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比及腹板高厚比等因素对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力和延性的影响。研究表明：压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材强度、钢梁板厚、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比和腹板高厚比等因素对组合楼盖受弯承载力影响较显著,而混凝土强度则影响较小;钢筋混凝土翼板厚度在50~100 mm范围内时,组合楼盖受弯承载力随混凝土翼板厚度增加呈线性增长,当翼板厚度大于100 mm后,其受弯承载力将不再提高;混凝土强度、钢梁间距及楼盖宽度不影响组合楼盖的延性。组合楼盖可简化为T形截面组合梁模型计算。     

锚拉式排桩体系设计思路与桩身锚索计算

排桩支护体系中,除需对桩斜截面承载力与正截面受弯承载力进行验算外,尚需根据受支护岩土体周边尤其是坡顶环境考虑桩身容许位移。锚拉式排桩体系不仅能有效控制排桩变形,亦可降低桩身内力、优化桩截面与桩配筋。论文通过工程实例阐述锚拉式排桩体系的受力模式与设计思路,提出体系中锚索受力计算的适宜方法。     

钢筋套筒挤压搭接连接预制空心楼板-叠合梁节点试验

为研究受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板-叠合梁连接节点在竖向荷载作用下的受力性能,进行了2个筒芯内模布设方向不同的预制空心楼板-叠合梁连接节点和1个现浇空心楼板-叠合梁连接节点的静力试验。结果表明:3个试件的裂缝分布相同、破坏形态相同,均为空心楼板受弯破坏;试件的试验承载力与规范计算承载力的比值均大于1.05,可采用规范正截面受弯承载力公式计算预制空心楼板的受弯承载力;试件的名义屈服荷载、峰值荷载、峰值点割线刚度基本相同;预制空心楼板受拉钢筋套筒挤压搭接接头可有效传递钢筋拉力。     

钢筋桁架超高性能混凝土叠合板受弯性能试验研究

通过2块钢筋桁架超高性能混凝土(UHPC)叠合板和1块UHPC整浇板的对比试验,分析钢筋桁架对UHPC叠合板的挠度、裂缝、混凝土应变等抗弯性能的影响;探讨钢筋桁架UHPC叠合板的二次受力效应。研究表明:钢筋桁架UHPC叠合板的受弯性能优于普通混凝土叠合板,截面应变基本符合平截面假定,延性较好,且二次受力现象并不明显;钢筋桁架可以有效地提升叠合板的整体抗弯承载力,减弱受拉钢筋的"应力超前"现象和受压混凝土"应变滞后"现象;取混凝土等效抗拉影响系数k₃为0. 35,建立钢筋桁架UHPC叠合板受弯正截面承载力计算式,其计算值与试验数据吻合较好。     

先张法预应力钢绞线高强混凝土大直径管桩受弯性能研究

为研究大直径钢绞线管桩的受弯性能,对3根不同直径钢绞线桩进行足尺试验、理论分析和有限元模拟,对比研究了大直径钢绞线桩的开裂弯矩、裂缝开展及分布、受弯承载力、变形延性和破坏特征等。结果表明：大直径钢绞线桩受弯破坏时受压区高强混凝土压溃,截面中心轴以下钢绞线都达到屈服强度,具有较高的受弯承载力和良好的变形延性;理论分析方法能够较好地预测大直径钢绞线桩的受弯承载力;建立的有限元模型可以合理地模拟大直径钢绞线桩的受弯性能,模型计算结果与试验结果吻合较好。     

先张法预应力离心混凝土钢绞线桩及其机械连接接头的抗拉性能试验研究

结合先张法预应力离心混凝土钢绞线桩端板的特点,提出了一种抱箍式U形连接卡箍的机械连接方法.通过对8根先张法预应力离心混凝土钢绞线桩试件进行足尺度抗拉性能试验,研究先张法预应力离心混凝土钢绞线桩及其机械连接接头的抗拉承载力、变形延性及破坏特征等.试验结果表明:桩身混凝土裂缝分布均匀且密集;试件的开裂抗拉承载力、极限抗拉承载力试验值均大于相应的理论计算值;破坏形式为桩身混凝土受拉后裂缝宽度超过限值或非预应力钢筋与端板拉脱;抱箍式U形连接卡箍安全可靠.