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。     

高强新型外包钢-混凝土组合梁延性性能研究

为探讨高强新型外包钢-混凝土组合梁的延性性能,对5根高强新型外包钢-混凝土组合梁进行抗弯试验。根据试验结果对组合梁的位移延性比、曲率延性比与耗能进行分析,并通过弯矩曲率法对其进行全过程模拟,从曲率延性比的角度对混凝土强度、外包钢板屈服强度的影响规律进行定量模拟分析,为工程设计提供技术参考和理论指导。研究表明:弯矩曲率法可有效避免传统有限元模拟中存在的不收敛、计算效率较低等问题,且模拟结果与试验结果吻合良好,可用于高强新型外包钢-混凝土组合梁受力与延性性能的模拟研究;提高混凝土强度以及降低外包钢强度都有利于高强新型外包钢-混凝土组合梁延性的提高,且这种影响会随着混凝土强度以及钢板强度的提高而减小。     

新型外包钢-高强混凝土组合梁的试验研究

针对普通混凝土组合梁在理论及工程应用上存的问题,首先提出了新型外包钢-高强混凝土组合梁,进行了8根足尺简支梁的试验研究,考虑的主要参数有截面几何特性、混凝土强度、跨高比等,分析了外包钢-高强混凝土组合梁试件荷载-位移曲线,荷载-应变关系和应变沿截面高度的分布,认为外包钢-高强混凝土组合梁具有较优越的力学性能和良好的工程应用前景.与一般的组合梁比较,其抗弯承载能力更高,延性好,施工方便,耐久性更高,整体经济效益优良,适用于跨度较大的结构.采用三维实体模型,对外包钢-高强混凝土组合梁进行非线性有限元分析,程序计算结果与试验结果比较吻合.     

外包钢-混凝土组合梁的试验研究和理论分析

外包钢-混凝土组合梁是一种新型的组合梁,为了研究其受力性能和破坏模式,进行了三根足尺简支梁的试验研究。通过对构件荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线及应变沿截面高度变化的分析,认为外包钢混凝土组合梁具有较优越的工作性能,其力学性能介于钢梁和普通钢筋混凝土梁之间。采用组合梁弹塑性理论,用积分的方法计算梁的屈服荷载和极限荷载,与试验结果比较吻合。提出了该种组合梁的一些构造措施。     

外包钢-混凝土连续组合梁内力重分布的试验研究

为探讨外包钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的工作性能,对两根外包钢-混凝土连续梁试件进行了静力加载试验研究。试验结果表明:外包钢-混凝土组合梁负弯矩区钢筋和外包钢梁通过抗剪连接措施能有效地共同工作,整体工作性能良好。配筋率是影响梁塑性转动能力和弯矩重分布程度的一个重要参数。通过控制配筋率,在承载能力极限状态,外包钢-混凝土组合梁在负弯矩及正弯矩最大截面的塑性变形均充分发展,具有较好的转动能力和延性,能够保证连续梁形成充分的塑性内力重分布。     

预应力部分外包钢混凝土梁基于延性的预应力张拉计算

预应力部分外包混凝土梁是一种预应力新型结构,基于梁截面延性对这种新型预应力混凝土梁在不同张拉控制应力下进行有效预应力推算。试验包括1根未施加预应力的普通组合梁,3根施加不同张拉控制应力的预应力组合梁,通过施加不同张拉控制应力,来研究单调荷载作用下预应力部分外包钢混凝土梁的曲率延性,依据平截面假定和材料的应力-应变关系,进而提出了这种新型复合筋混凝土梁在设定延性值的前提下进行预应力张拉的推算。最终的理论推导与试验结果适用性良好。     

外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的试验研究

外包钢-混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。采用两种不同的构造形式,设计4个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行低周反复荷载作用下的试验研究。对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行分析,结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较好的受剪承载力、延性和耗能能力,能够满足工程要求。在此基础上对节点的受力机理进行探讨,提出节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好。     

预应力H型钢混凝土组合梁动力性能参数分析

为获得预应力H型钢混凝土新型组合梁的恢复力模型,对7根跨度为3 800 mm、2根跨度为4 500 mm的预应力型钢混凝土简支梁的骨架曲线进行了仿真分析,探讨了综合配筋指标、预应力度、预应力筋合力点到梁下边缘距离及混凝土轴心抗压强度4个参数对截面单调弯矩-曲率曲线和构件单调荷载-位移曲线的影响,同时考察了综合配筋指标、预应力度对构件截面曲率延性和构件位移延性的影响;最后统计回归出预应力H型钢混凝土组合梁曲率延性和位移延性的计算公式,建立了预应力H型钢混凝土组合梁弯矩-曲率恢复力模型和荷载-位移恢复力模型。结果表明:预应力H型钢混凝土组合梁具有良好的抗震性能,建立的恢复力模型可为该类梁的结构弹塑性动力分析提供参考。     

外包钢—混凝土组合梁与钢筋混凝土柱连接节点试验研究

外包钢—混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。设计了2个外包钢—混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行了低周反复荷载作用下的试验研究。对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析。试验结果表明,通过合理的构造措施,外包钢一混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求。在此基础上,对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好。     

钢箱-混凝土组合梁试验研究与承载能力计算

对钢箱-混凝土组合梁这一新的结构形式进行了试验研究,通过4个钢箱-混凝土组合梁和2个钢箱梁试件的试验,考察了试验梁破坏过程、弯矩-位移曲线、弯矩-应变曲线、截面应变分布等。试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度和良好的延性。考虑混凝土受钢箱约束的强度提高和钢箱顶板局部屈曲影响,提出了钢箱-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

外包钢—混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的非线性分析

U形外包钢—混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计。在试验的基础上,通过ANSYS软件建立了两个不同构造形式的外包钢—混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的有限元模型,并根据试验的情况对模型施加边界条件与荷载。将ANSYS计算出的两个节点的承载力、滞回曲线、延性和耗能等抗震性能与试验结果进行对比。结果表明,两者吻合较好,但存在一定的误差。     

新型外包钢-混凝土组合梁扭矩计算

在对5根新型外包钢-混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭试验的基础上,研究了这种新型组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态、工作机理以及裂缝发展分布的情况,比较分析了新型外包钢-混凝土组合梁的扭矩-扭率、荷载-应变、弯矩-挠度、荷载-裂缝之间的相互关系.通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析,提出了组合梁纯扭及复合受扭作用下开裂扭矩的计算公式;采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式,理论公式计算结果与试验结果吻合良好.为评估结构的安全稳定性提供了依据,丰富了组合梁受扭性能的研究方法和内容.     

内翻U形高强外包钢-高强混凝土连续组合梁截面设计及内力重分布试验研究

设计了内翻U形高强外包钢-高强混凝土连续组合梁,并采用了一体式开孔板剪力连接件。为研究梁的内力重分布规律,对3根足尺两跨连续组合梁进行跨中对称单调加载。结果表明,梁中间支座截面和跨中截面塑性变形均充分发展,具有较好的转动能力和延性,能够保证塑性铰充分形成。通过试验和理论分析,提出了弯矩调幅系数β和力比R关系公式及限值,给出了极限承载力设计时弯矩的计算公式。     

钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下抗剪性能的试验研究

通过3根钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的试验,研究了其变形发展及破坏过程,得到了组合梁的跨中剪力-挠度曲线、交界面滑移曲线和沿截面高度分布的应变变化曲线,分析了剪切连接程度、截面尺寸、剪跨比、材料强度、钢筋配置等因素对组合梁承载力和延性的影响。对钢梁进行了塑性分析,得出在负弯矩作用下钢-混凝土组合梁抗剪承载力的提高不是由于钢梁腹板的硬化效应所致,而是由于混凝土翼板的贡献,并提出了考虑混凝土翼板影响的组合梁在负弯矩作用下抗剪承载力计算公式。将计算结果与实测结果进行了比较,二者吻合良好。     

预应力型钢超高强混凝土组合梁受弯性能试验研究及承载能力分析

通过对12根预应力型钢超高强混凝土组合梁进行静力荷载作用下受弯性能试验,分析预应力型钢超高强混凝土组合梁荷载-挠度曲线和跨中控制截面应变分布的变化规律。试验结果表明:该组合梁荷载-位移曲线具有明显的开裂拐点、屈服拐点、峰值拐点和峰值后持载特征;从加载至峰值荷载的90%,试验梁跨中控制截面均满足平截面假定;试验梁达到极限状态后,内置工字钢截面应力发生变化,使该组合梁在超高强混凝土脆性破坏后仍具有较高剩余承载力。基于试验结果,采用简单叠加法和变形协同分析法,分别提出了预应力型钢超高强混凝土组合梁正截面受弯承载力计算式,结果表明:两种计算式均有一定的适用性,基于简单叠加法的正截面受弯承载力计算式计算结果较为保守,基于协同分析法的正截面受弯承载力计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

被动式节能钢-混凝土组合梁结构的受力性能研究

设计了4组外包花纹钢-混凝土组合梁,研究了组合梁的荷载-挠度、荷载-应变和应变沿截面高度的分布曲线,并进行了相应地受力分析。结果表明,4组外包花纹钢-混凝土组合梁的破坏形式都为受弯破坏,梁端未见明显滑移;CACC-1、CACC-2、CACC-3和CACC-4组合梁混凝土翼板中钢筋屈服载荷作用时的实测挠度与组合梁极限载荷时的实测挠度的比值δ_(ut)/δ_(yt)分别为1.698、1.819、2.275和3.208,在负弯矩作用下,CACC-4组合梁的延性相对较差;同一截面不同位置的荷载-应变曲线可以较好的吻合,表明加载过程中钢梁底板不同位置的受力分布较为均匀;4种组合梁在有效宽度范围内的剪力滞后现象并没有影响到混凝土翼板中受力钢筋的共同作用效果;组合梁中配筋率的增加对开裂载荷不会造成明显影响,但是在相同载荷条件下,配筋率的变化会影响裂缝的产生和发展,组合梁混凝土翼板中配筋率愈大则对跨中裂缝的束缚作用愈强。     

外包角钢-混凝土组合梁正截面承载力试验研究

为研究外包角钢-混凝土组合梁的受力性能,设计并制作了4根外包角钢-混凝土组合梁试件,进行单调静载抗弯承载性能试验。试验实测了跨中挠度、混凝土应变、型钢应变、裂缝宽度等重要数据,绘制出构件荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和应变沿截面高度分布的曲线,并对试验结果进行分析。试验结果表明:4根组合梁试件破坏形态均为弯曲破坏;组合梁有较优越的力学性能,承载性能高,延性较好;试件截面平均应变符合平截面假定。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的偏心受压试验研究

以箍筋间距、箍筋形式和偏心矩为变化参数,对10根高强箍筋约束高强混凝土柱进行偏心受压试验,研究这类柱的偏心受压性能。通过试验,观察高强箍筋约束高强混凝土柱分别在大小偏心受压时的破坏过程与破坏形态,并记录各个试件荷载挠度曲线;各个加载阶段的截面应变分布;对比分析各个试件的弯矩-曲率关系曲线;试验表明:箍筋间距较小的高强连续复合箍筋约束高强混凝土柱具有非常好的延性性能,且试验测得柱的受压承载能力均高于按现行规范的计算值;采用约束混凝土本构关系对试件进行截面分析,得到弯矩-曲率关系曲线,且与试验曲线吻合较好。     

U型UHPC与再生混凝土组合梁受弯性能分析

采用预制工艺,在再生混凝土(RAC)外围复合超高性能混凝土(UHPC),形成U型UHPC与RAC组合截面梁,提升力学性能。以U型UHPC及配筋率为变量,设计了U型UHPC-RAC组合梁。通过四分点抗弯性能试验,分析了裂缝形态和破坏机理,UHPC与钢筋应变和荷载-位移曲线。结果表明：U型UHPC与RAC形成的组合截面配筋梁,弯曲裂缝宽度小,分布均匀且间距小,最终形成1～2条宽度最大的主裂缝,为延性破坏;U型UHPC薄壁可显著提高开裂荷载,增幅约72.1%,而配筋率将屈服荷载和极限荷载分别增加25.4%和35.7%,改善了再生混凝土梁的初始刚度、延性和耗能性能;组合截面内RAC、UHPC与钢筋协同受力,应变线性变化,符合平截面假定;按照叠加原理,简化应力分布曲线,建立了U型UHPC-RAC组合梁的受弯承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

GFRP型材-混凝土组合梁受弯性能试验

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)型材-混凝土组合梁在静载作用下的受弯性能,将GFRP工字型材的上翼缘埋于混凝土板内,完成了8根GFRP型材-混凝土组合梁三分点加载受弯性能试验,得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线以及荷载-滑移曲线,分析了界面连接方式及型材厚度对组合梁受弯破坏机理、正截面受弯承载力及延性的影响。通过比较分析组合梁截面应变、跨中挠度、界面相对滑移的变化规律,验证了将GFRP工字型材的上翼缘置于混凝土板内作为剪力键的可行性。结果表明:接触面喷砂和GFRP型材上翼缘设置螺栓的界面连接方式可以显著降低GFRP型材与混凝土板界面间的滑移,从而提高组合梁的整体工作性能; GFRP型材厚度对试件的承载力影响不明显,但是型材厚度提高48%,其挠度降低20%左右; 所得结论可为该组合梁的理论分析与实际工程应用提供参考。