双向组合楼板的模拟与分析

利用COSMOS/M2.6软件,考虑材料非线性,模拟并分析双向组合楼板的极限承载性能。通过与文献中双向组合楼板足尺试验的对比,验证所建有限元模型的正确性。研究楼板宽高比、长细比等参数的影响;考虑表面平整及剪力钉的影响;研究固定于板底翼板,垂直于波纹方向冷弯钢板厚度及其分布的影响;研究各初始参数对极限承载力,强、弱轴方向应力分布及板挠度的影响。在正常使用极限状态下,进行双向组合楼板的性能研究。与单向组合楼板比较,双向组合楼板承载力及弱轴方向的应力有较大提高。由于使用钢板和剪力钉,组合楼板挠度增大。     

闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳性能试验研究

为研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳性能,完成14块闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳试验研究。试验主要考察组合板端部栓钉布置、组合板板厚、疲劳荷载水平及组合板加载剪跨比等4个主要因素对组合板疲劳破坏模式及疲劳损伤程度的影响。试验过程中对组合板在各个关键阶段的动挠度、动滑移、压型钢板及混凝土应变、组合板残余挠度及组合板剩余承载能力等参数进行测量和分析。在试验研究基础上,根据组合板疲劳破坏形态及损伤发展情况,着重对组合板的疲劳性能进行较全面研究,初步提出组合板疲劳性能水平评估方法及组合板疲劳设计建议。试验研究结果表明,无栓钉组合板的疲劳性能明显差于带栓钉组合板,布置栓钉可大大提高组合板疲劳性能;无栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为40%的静力极限荷载,而带栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为60%的静力极限荷载。研究结果为闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳设计计算提供有利依据。     

压型钢板-混凝土组合楼板的承载能力研究

压型钢板-混凝土组合楼板的承载能力受楼板叠合面的纵向抗剪能力控制。本文通过3组组合楼板的荷载试验,研究了单跨简支组合楼板和两跨连续组合楼板的极限抗剪和抗弯性能。试验结果表明:组合楼板的极限承载能力受叠合面的纵向抗剪能力控制;与简支组合楼板相比,连续组合楼板承载能力有明显提高,跨中挠度显著减小,端部支座剪力出现滑移时与简支板端部剪力值相近,显示了连续组合板的端部滑移与剪力的关系与简支板的情况相似。但与简支组合板不同的是,连续组合板端部出现滑移后,其极限承载能力明显高于相同跨度简支板极限承载力。根据试验结果,得到了组合楼板叠合面纵向抗剪能力的计算公式。在组合楼板的承载力设计中,应对支座端部的竖向剪力进行叠合面的纵向抗剪能力验算,文中提出了连续组合楼板的承载力计算方法。     

预应力混凝土空心叠合板试验研究

针对现有的一般预应力空心叠合板楼盖板厚较大,自重较大等缺点,提出了一种新形式的预应力混凝土空心叠合板,通过对3块简支板,3块简支叠合板和1块两跨连续叠合板进行静力荷载试验,分析了这种板在静力荷载作用下的裂缝、承载力、挠度等特点,研究了其开裂荷载和极限承载力较高的原因。试验结果表明这种预应力空心叠合板具有良好的抗裂性能和较高的极限承载能力,建立了开裂弯矩、极限承载力、挠度的计算方法,为这种叠合板的设计和工程应用提供了依据。     

陶粒混凝土-开孔薄壁钢梁组合楼板的受力性能研究

由腹板开孔且翼缘卷边的H形薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板经后浇砂浆和抗剪键组装而成的组合楼板,具有轻质、高强、无需支模、装配化程度高等优势。为研究该类组合楼板的受力性能,对6组不同构造的两边简支组合楼板试件开展静载试验,分析抗剪键分布及薄壁钢壁厚的变化对组合楼板整体受力性能的影响。结果表明：对应等效均布荷载2kN/m2的组合楼板,中心挠度远小于L/500,能够承担的最大荷载值为13.25kN/m2;当混凝土严重开裂且板跨中最大挠度达到L/45时,组合楼板试件并未出现整体塌落;主钢梁上抗剪栓钉的增加,对提高组合楼板的极限荷载和整体刚度均不明显;边梁增设抗剪栓钉对组合楼板的屈服荷载及整体刚度均产生显著影响,当边梁设置与主梁同样的抗剪栓钉时,屈服荷载和整体刚度增幅分别为82.1%和35.6%。     

收缩对混凝土组合板长期应力与变形的影响

混凝土板和钢面板组合而成的单向板常作为永久模板在建筑结构中得到广泛应用。钢面板在浇筑混凝土时作为模板,待混凝土凝固后作为外部加固构件。这类板的使用性能具有时间依赖性,目前对其研究较少,在计算长期变形时为结构工程师提供的指导也较少。众所周知,板底部的不透水钢面板对沿组合板板厚分布的混凝土干燥收缩特性有着重要影响,但该影响尚未被量化。通过试验测定了沿组合板板厚非均匀分布的收缩特性,考虑了该结果对这类板长期变形的影响。组合板的应力与变形随时间变化而变化,该文描述了确定组合板应力和变形的分析过程,通过所测量的收缩特性,给出几种常见板型的分析结果。     

页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板

根据3块足尺页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板试件和1块足尺现浇双向楼板对比试件的静力堆载试验结果,分析了双向叠合楼板预制底板的普通混凝土和后浇叠合层的页岩陶粒轻质混凝土采用相同强度等级时的挠度变形特点,并根据试验结果和弹性力学薄板理论推导了页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板的挠度计算公式。推导了四边固支页岩陶粒混凝土和普通混凝土叠合板在竖向均布荷载作用下截面中和轴高度、抗弯刚度和挠度的计算表达式,并分别对挠度和初始刚度计算公式进行了修正,提出了考虑四边支承转动的页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板挠度计算公式。结果表明:页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板跨中位移呈现线弹性变化特征,页岩陶粒轻质混凝土材料的弹性模量、叠合楼板中设置的钢筋桁架以及双向叠合板的板端约束条件是影响叠合楼板刚度和跨中挠度的主要因素;采用所推导公式计算的页岩陶粒混凝土叠合楼板的挠度值与试验值吻合良好。     

压型钢板-混凝土双向组合板实用计算方法

根据压型钢板-混凝土组合板的受力特点,讨论单、双向组合板的判断标准;提出双向组合板实用计算中考虑泊松比影响的跨中弯矩修正方法;对双向组合板荷载传递与各向同性的普通混凝土楼板的区别进行比较,提出方便实用的荷载传递计算方法。     

闭口型压型钢板——混凝土组合板承载能力试验研究

闭口型压型钢板—混凝土组合板中,压型钢板能更好地起到受拉钢筋的作用,比开口型压型钢板—混凝土组合板有更多性能优势和更好的应用前景。通过八块采用新型BONDEKⅡ型闭口型压型钢板的组合板的静力性能试验研究和理论分析,着重考察剪跨比和组合板端部栓钉布置对组合板受力性能、破坏形态和极限承载能力的影响,提出了该类闭口型压型钢板的组合板的受弯承载力、竖向受剪承载力和纵向剪切粘结破坏承载力的计算方法及公式,为组合板设计计算提供依据。     

压型钢板稻草板组合楼板力学性能

在稻草板基础上提出了一种新型组合楼板形式,将稻草板和压型钢板通过自攻螺钉连接形成组合楼板,并对组合楼板进行了抗弯性能研究.试验测试了各级荷载作用下压型钢板及稻草板中的应变和组合楼板挠度,观察了组合楼板的破坏过程及破坏形态,探讨了组合楼板破坏机理及组合效应,获得了组合楼板的极限抗弯承载力.结果表明:试验所采用的组合方式比较合理,组合效应良好,楼板有较大的承载力,可以作为房屋楼板使用.在试验研究和理论分析基础上,提出了组合楼板极限承载力公式与变形计算公式,试验结果和理论计算结果吻合良好,验证了计算公式的可行性.     

缩口型压型钢板-混凝土组合板的承载力及变形(二):考虑滑移效应的折减刚度

压型钢板与混凝土之间的相对滑移对压型钢板-混凝土组合板的变形影响较大。现行有关规范在计算组合板挠度时,未考虑滑移效应,导致变形计算值偏低,偏于不安全。在钢-混凝土组合梁挠度计算的折减刚度法基础上,考虑组合板自身的受力特点,提出了考虑滑移效应的组合板折减刚度公式。试验结果表明,该法能较准确地预测组合板在正常使用状态下的挠度。     

Analysis of deflections of composite slabs with profiled sheeting up to the ultimate moment

This paper deals with an investigation of the deflections of composite slabs. The deflection of composite slabs depends directly on the shear stiffness of the connection between profiled steel sheeting and concrete. A method for calculating deflections of slabs is presented in this paper. This method is based on a theory of built-up bars, which allows one to take into account directly the shear stiffness of the connection. Influences on the stiffness of the structure of normal cracks in the concrete layer and plastic deformations of concrete that has been subjected to compression are also taken into account in the analysis method. The method gives one an opportunity to assess variations of these factors at all stages of the slab’s behaviour from the start of loading up to the ultimate moment. Results of the experimental investigations of a connection (contact) between steel profiled sheeting (Holorib type) and concrete are presented in this paper. In the results of these investigations, three stages of behaviour of the contact are distinguished. A connection shear characteristic is determined for each stage, which is used for calculating the deflection of the slab.Experimental investigations were performed on deflections of composite slabs with a Holorib type of profiled sheeting. Variations in experimental deflections of slabs were explored from the beginning of loading up to the ultimate moment.Theoretical calculations of deflections for the experimental slabs were made. Calculations were performed according to the method proposed by the authors. A comparison of experimental and theoretical values of deflections revealed that agreement between these values was sufficiently good at all stages of the slab’s behaviour.     

薄壁钢梁-陶粒混凝土装配式组合楼板受火后受力性能研究

由冷弯薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板组成的装配式组合楼板具有轻质、高强和施工方便等优点。为研究该类组合楼板的抗火性能及高温后的受力性能,对6块遭受温度为700℃、持续90min烃类火灾升温作用的简支组合楼板试件进行受火后受力性能试验研究。结果表明：当施加的等效均布荷载达到2kN/m²时,受火作用后的组合楼板试件最大挠度小于跨度的1/400,且在加载过程中薄壁钢梁虽已明显扭曲、混凝土板多处开裂,但组合楼板试件未出现整体坍落现象;以普通栓钉为抗剪键的受火后组合楼板试件,其极限荷载比薄壁钢抗剪键组合楼板试件的提高14.2%;当用钢量相同时,主梁数量较多的组合楼板试件采用U形钢筋作为拉结件,其火灾后极限荷载比采用钢条拉结件的组合楼板试件的增加33%,且整体刚度也有所提高;该类组合楼板在受火后仍具有较高承载能力和整体刚度,且抗剪键类型、预制板之间设置的拉结件以及拉结件与抗剪键的连接方式均对其受火后的受力性能有较大的影响。引入组合效应系数可以较好地反映受火后组合楼板试件的组合效应及内部损伤程度。     

Strengthening of lightweight reinforced concrete slabs using different techniques

The present study examines the potential of using four different techniques in repairing and strengthening of preloaded, cracked, lightweight, reinforced concrete one-way solid slabs. Nineteen lightweight reinforced concrete (LWRC) slabs specimens were casted with one-third scale dimensions from prototype structure in buildings. The slabs dimensions were 1.2 m in length and cross section of (70 × 500) mm in depth and width. The slabs were reinforced with 3φ10 for the main reinforcement and tested under a four-point loading system. The tested slabs were divided into two groups according to preloading level to study the effect of cracking level. Two preloadings were selected, i.e. 60% and 80% from the ultimate load. The strengthening techniques used were ferrocement layer, steel plate, carbon fibre reinforced polymers (CFRP) sheets and CFRP strips. The slabs were loaded up to failure and the structural response of each slab specimen was predicted in terms of the onset of cracking, deflection, collapse load and failure mode. The efficiency of different repair and strengthening techniques and their effects on the structural behaviour of cracked concrete slab had been analysed. It was observed that the type of strengthening technique used affect the load carrying capacity, deflection, stiffness and toughness of the slab. All repair techniques were found to be able to restore and enhance the structural capacity of cracked concrete slabs. The enhancement ratio is found to be affected by the preloading or the cracking level.     

九堡大桥引桥组合梁焊钉受力性能研究

九堡大桥引桥为多跨连续组合箱梁桥,截面为开口梯形钢梁与混凝土桥面板组合形式,钢梁与混凝土板间设置了大量的圆柱体焊钉连接件,连接件受力形式与传统钢板梁组合桥不同。文中结合该工程,采用ANSYS有限元程序建立其空间实体模型,采用弹簧单元详细模拟了焊钉,计算了焊钉连接件的受力,分析了焊钉连接件的受力特点。结果表明:焊钉连接件不仅承受沿纵桥向的剪力,还承受沿横桥向的剪力及沿竖向的拉拔力,连接件所受的剪力和拉拔力在全桥范围分布规律复杂。     

整体结构中钢筋混凝土双向板火灾试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,对足尺整体结构中钢筋混凝土双向板在火灾作用下的性能进行试验研究。介绍了整体结构足尺模型与火灾试验炉的设计、试验方案以及观测内容和方法,描述了试验现象及板的破坏特征,研究了双向板在受火过程中沿板厚的温度场分布规律以及板平面外和平面内的变形。结果表明：火灾作用下,沿板厚存在非线性温度场及较大的温度梯度;整体结构中相邻未受火构件的约束对受火双向板的火灾行为影响显著;主裂缝出现在受火板板顶靠近内板边的1/4跨度处（板顶负弯矩钢筋截断处）,由于结构连续性及相邻构件间的互相约束,与受火板相邻的未受火板顶也出现了规则裂缝;受火板顶主裂缝的形成和发展引起板内弯矩重分布,导致最大平面外位移最终发生在距板中心不远,偏向于内板边的位置;整体结构中钢筋混凝土双向板具有较好的抗火性能。     

Capacities of headed stud shear connectors in composite steel beams with precast hollowcore slabs

In steel-concrete composite beams, the longitudinal shear force is transferred across the steel flange/concrete slab interface by the mechanical action of the shear connectors. The ability of the shear connectors to transfer these longitudinal shear forces depends on their strength, and also on the resistance of the concrete slab against longitudinal cracking induced by the high concentration of shear force. Most of the research in composite construction has concentrated on the more traditional reinforced concrete and metal deck construction, and little information is given on shear capacity of the headed studs in precast hollowcore slabs. In this paper, a standard push test procedure for use with composite beams with precast hollowcore slabs is proposed. Seven exploratory push tests were carried out on headed studs in solid RC slabs to validate the testing procedures, and the results showed that the new test is compatible with the results specified in the codes of practice for solid RC slabs. Once a standard procedure is established, 72 full-scale push tests on headed studs in hollowcore slabs were performed to determine the capacities of the headed stud connectors in precast hollowcore slabs and the results of the experimental study are analysed and findings on the effect of all the parameters on connectors’ strength and ductility are presented. Newly proposed design equations for calculating the shear connectors’ capacity for this form of composite construction are also be given.     

普通混凝土后浇陶粒混凝土迭合板的试验

通过五块迭合简支板的试验,研究了普通混凝土后浇陶粒混凝土迭合板的基本性能。将正截面受弯强度、变形性能以及迭合面的抗剪性能,与普通混凝土迭合板进行了对比。试验结果表明：陶粒混凝土迭合板不仅能满足承载力和正常使用极限状态要求,而且具有较好的延性;迭合面采用无筋结合面措施,具有足够的抗剪能力。     

部分预应力陶粒砼叠合板的试验研究

本文通过三块叠合简支板和五块叠合连续板的试验,研究了部分预应力普通砼薄板叠合陶粒砼楼板的基本性能。从极限强度、内力重分布规律、使用荷载下的变形性能、构件的廷性以及叠合面的抗剪强度、与普通砼叠合板进行了对比。试验结果表明,部分预应力陶粒砼叠合连续板跨中取用较低的预应力度,不仅能满足正常使用极限状态的要求,而且具有较好的延性。叠合面采取无筋结合面的措施,具有足够的抗剪能力,是安全可靠的。     

对组合钢梁-预制空心板中栓钉连接件的性能分析

在钢-混凝土组合梁中,剪切连接件的机械作用使得纵向剪力转移到钢翼缘/混凝土板的接合处。这种转移能力取决于剪切连接件的强度和混凝土板抵抗由剪力高度集中所导致的纵向开裂的能力。大多数对组合结构的分析都集中在传统的钢筋混凝土和金属面板结构,而对预制空心板中栓钉的剪切能力研究很少。本文对带栓钉的预制空心板组合梁结构提出标准的推力试验方法。一共进行7组测试性试验,试验结果显示新方法符合钢筋混凝土楼板规范要求。在确定这个新的标准方法后,对栓钉进行了72个足尺推力试验,确定了该类型连接件的性能,通过分析试验结果,还指出了各类参数对连接件强度和延性的作用。本文还提出了这种剪力连接件的设计公式。