钢-混凝土预制混合梁受力性能分析

通过对4个钢-混凝土预制混合梁试件进行拟静力试验,研究了该预制试件的破坏模式、受力过程及受力机理。采用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土预制混合梁的受力性能进行模拟,研究了钢材屈服强度、纵筋配筋率和钢梁长度对其受力性能的影响,并分析了钢、混凝土梁两者间刚度及承载力的匹配关系。研究结果表明：钢-混凝土预制混合梁最终破坏表现为混凝土梁端出现塑性铰,而端部钢梁在整个加载过程中保持完好,钢与混凝土连接节点能可靠传递两者间应力。提高钢材屈服强度和增加纵筋配筋率可提高承载力,其中增加纵筋配筋率的提高效果更明显;随着钢梁长度的增加,承载力逐渐增大,但初始刚度呈线性降低。根据研究结果给出了该类型预制构件的设计建议：混凝土梁与钢梁设计受弯承载力比（Mc/Ms）取值范围宜为0.8~1.0,端部钢梁长度取值范围宜为100~200mm;箍筋加密区范围起算点应取混凝土梁端截面而不应取柱边。     

钢筋套筒挤压搭接连接叠合次梁-主梁连接节点受力性能试验研究

为研究后浇段设置在次梁端与主梁侧面之间、叠合次梁预制部分纵筋采用套筒挤压搭接连接的叠合次梁-主梁连接节点的受力性能,进行了1个端节点和1个中节点试件在次梁悬臂端竖向荷载作用下的静力试验。研究结果表明：次梁受压、受拉纵筋套筒挤压搭接接头可有效传力,套筒没有出现裂纹,钢筋没有发生滑移;次梁预制混凝土与后浇混凝土结合面未见破坏,次梁的破坏形态为固端一倍梁高范围内类似深梁的斜截面弯曲破坏,可以采用“拉-压杆”模型解释次梁的受力机理、截面应变分布;次梁的实测承载力与《混凝土结构设计规范》正截面受弯承载力预测值的比值平均为1.37,与“拉 压杆”模型承载力计算值的比值平均为1.09。     

插入式钢次梁节点试验与有限元分析

近年火力发电厂引入了1种新的钢混凝土组合结构,即型钢直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载。根据某实际工程,采取1∶2缩尺模型,设计2组4个节点,对600 mm和900 mm不同混凝土梁高,有无锚筋情况进行试验研究。研究表明：该节点形式下钢梁端部的最大约束弯矩约为60 kN·m;锚筋对结构无明显影响;当梁高较小时混凝土主梁发生剪切破坏,当梁高较高时,钢次梁发生受弯破坏。对该结构进行有限元参数分析,结果表明：混凝土主梁高700 mm为2种破坏临界值;抗剪键刚度、楼板厚度对结构承载力有明显影响;锚筋尺寸对结构影响不大;插入端部翼缘宽度对结构有一定影响,但规律不明显。     

世博会主题馆预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点设计及试验研究

为研究预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点的破坏特征及受力性能,进行了4个模型试件的低周反复荷载试验。观察了各节点的受力过程及破坏形态,并分析了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力和延性等力学特性。结果表明：预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点典型破坏形态是梁端弯剪破坏,该类节点的延性与混凝土梁柱节点相似,位移延性系数为2.0,柱内钢骨可提高节点的承载能力及刚度;柱内钢骨变截面可有效改善节点的延性性能,而对承载能力没有影响;节点处混凝土的浇筑质量对节点的整体受力性能影响较大。最后对该类节点给出了设计及施工建议。试验研究成果可为预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点工程研究及应用提供参考。     

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点受力性能试验研究

进行了7个按实际工程2∶3比例缩尺、75°倾斜的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点试验。其中5个试件采用单调方式加载,2个试件采用低周反复方式加载。试验过程中,对环梁截面上、下环筋,环梁箍筋以及纵梁纵筋的应变分布及大小进行了量测,记录了试件的荷载-位移曲线。改变试件环梁环筋与纵梁纵筋的比例,改变环梁箍筋形式及加配特殊构造钢筋等措施,对斜柱抗剪环-环梁节点的宏观受力机理、最终破坏形态、受力性能及其影响因素等进行了分析研究。试验结果表明,通过对环梁合理配筋构造,抗剪环-环梁节点能够有效地传递框架梁端的弯矩和剪力;无论最终破坏发生在框架梁端还是环梁内,试件都能达到所要求的承载能力和延性;加大环梁截面高度与纵梁截面高度的比例,可将试件破坏时混凝土的压碎区由环梁斜裂缝下端转移到纵梁端下部,从而形成纵梁端发生弯曲破坏的理想破坏模式。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。     

T形截面钢管混凝土组合柱－钢筋混凝土梁加强环筋连接节点抗震性能试验研究

在传统外加强环节点的基础上,提出一种T形截面钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁加强环筋节点。以牛腿长度、环筋直径和环筋设置方式为主要参数,设计了7个节点试件,并通过静力和拟静力试验,探讨了试件的破坏特征、受力和抗震性能。研究结果表明：设置环筋的试件表现出典型混凝土梁端塑性铰破坏,未设置环筋的试件破坏源于牛腿翼缘与管壁间焊缝撕裂,呈脆性破坏;屈服前梁端纵筋承担了绝大部分弯矩,并通过环筋和牛腿实现了弯矩和剪力在梁柱间的可靠传递;带环筋试件滞回曲线呈饱满的弓形,而无环筋试件滞回环捏拢严重,呈耗能能力很差的Z形;各试件承载力退化趋势基本一致,且均出现明显刚度退化,具有相似的割线变化规律;节点域剪切变形对结构变形的影响几乎可以忽略不计;加大牛腿长度能显著提高节点初始刚度与极限荷载,小直径环筋在往复荷载作用下能够达到屈服,减少节点域环筋数量虽对初始刚度及耗能性能影响较小,但承载力却出现了一定幅度的降低。钢管混凝土组合柱 钢筋混凝土梁加强环筋节点抗震性能良好,能够实现“强节点弱构件”的抗震设计目的。     

钢次梁锚入混凝土框架梁试验研究与有限元分析

进行了2个钢次梁锚入混凝土框架梁(4种不同形式节点)静载试验,结果表明,钢梁上部及其周边混凝土拔出引起节点锚固失效破坏,900 mm框架梁对钢次梁锚固比600 mm框架梁好,设有锚筋节点性能比未设锚筋节点性能略好,ABAQUS有限元分析还表明,由于钢与混凝土间滑移,钢梁端部与混凝土分离,使钢梁端部转角增大;抗剪键布置偏少,混凝土板近支座区域板面翘曲,结构受力不利;当混凝土梁高增加到一定数值时,对节点承载力影响变小;钢梁上混凝土板越厚,钢梁端部转角越小,承载力越大,钢梁上混凝土板达一定厚度对钢梁受力性能更为有利;设有抗剪键钢梁比未设抗剪键钢梁跨中位移、端部转角变小,承载力增大。     

节点区柱钢管非连续式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点受力性能研究

提出了一种节点区柱钢管非连续的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点形式,通过5个试件的低周反复荷载试验,研究其受力性能。试验结果表明,随着相对配筋系数(节点体积配筋率与梁配筋率的比值)和节点截面面积增大系数(节点区横截面面积与柱截面面积的比值)的减小,破坏区域由框架梁根部向节点区转移,出现了3种不同的破坏形态。梁端受弯破坏的试件,其滞回曲线较为饱满,捏缩现象较轻,试件破坏时节点剪切变形较小;节点区剪切破坏的试件,其滞回曲线捏缩现象较为严重,节点剪应力在达到峰值之后迅速下降,延性较差;兼梁端受弯及节点区破坏形态的试件,其受力性能介于上述两者之间。研究表明,通过合理设计,该钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点在低周反复荷载作用下的受力性能良好,可应用于工程实践。     

梁端受框架约束的平端板连接组合节点抗火性能试验研究

对梁端轴向约束作用下平端板螺栓连接组合节点的抗火性能进行了试验研究。试验共设计制作四个试件,一个为梁端无轴向约束的组合节点抗火试验试件、两个为梁端受框架约束的组合节点抗火试验试件,另一个梁端无轴向约束的组合节点试件作为对比试件,进行常温下受力性能试验,以研究梁端轴向约束对组合节点耐火性能的影响。试验结果表明,常温下组合节点因柱腹板受压屈曲而破坏。火灾作用下组合节点温度场分布不均匀,组合节点均出现梁下翼缘屈曲,但二者在梁下翼缘屈曲后的受力行为不同。梁端无轴向约束组合节点在梁下翼缘屈曲后承载力迅速降低;而梁端有框架约束的组合节点在梁下翼缘屈曲后由于钢梁出现悬链线效应（在梁大挠度情况下,梁内轴力由压力转为拉力来承受竖向荷载）,节点由压弯受力转为拉弯受力,表现出较好的承载能力和变形能力。试验反映了组合节点在结构中与梁的相互影响和共同作用,为理解火灾下组合节点在梁轴力影响下的结构反应、承载机理和破坏模式提供了依据。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架节点抗震性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架节点的抗震性能和破坏机理,开展了3个施加预应力及1个未施加预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱组合框架节点在柱顶水平荷载下的低周往复加载试验,考察了组合框架节点在不同预应力水平和轴压比下的破坏过程及破坏形态,研究了节点的承载力、刚度、延性、耗能能力及变形性能,分析了节点核心区箍筋和钢管、梁端纵筋和型钢翼缘、以及柱端纵筋和钢管的应变变化规律。研究结果表明:预应力节点试件均发生梁端先受弯破坏、核心区后剪切破坏的混合破坏模式,而非预应力节点试件仅发生了梁端弯曲破坏;组合框架节点水平荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性;预应力水平的增加能延缓梁受拉区裂缝的产生,并提高了节点试件的水平承载力;轴压比对节点试件水平承载力的影响有限,但会在一定程度上降低节点试件的延性和耗能能力;预应力水平和轴压比的增加均降低了节点核心区的剪切变形。研究结果可为此类新型结构在地震区的推广应用提供技术支撑。     

型钢混凝土柱-混凝土梁混合节点抗震性能试验研究

为了研究强节点系数对型钢混凝土(SRC)柱-混凝土(RC)梁混合节点破坏形态的影响,对6个SRC柱-RC梁混合节点开展低周反复荷载试验。通过调整梁端纵筋配筋率和节点箍筋配置以构造不同的强节点系数,实现SRC柱-RC梁混合节点梁端弯曲破坏、梁端弯曲-节点剪切破坏和节点剪切破坏3种不同的破坏模式。在试验研究基础上,考察该类混合节点的滞回曲线、骨架曲线和各受力阶段变形特性。研究结果表明,强节点系数是控制SRC柱-RC梁混合节点破坏形态的重要参数,强节点系数小于1.1时,一般发生节点剪切破坏,应通过合理设计加以避免;由于柱型钢穿越节点核心区,增强了对核心区混凝土的约束,使得SRC柱-RC梁混合节点发生节点剪切破坏后的受力性能优于RC节点;通过对试验数据的分析,提出SRC柱-RC梁框架结构满足四个抗震性能水平的位移角限值。     

二次受力下自密实混凝土加固框架节点抗震性能试验研究

通过对3个自密实混凝土加固框架中节点和1个未加固的对比框架节点进行二次受力下自密实混凝土框架节点的拟静力试验,研究不同初始受力对自密实混凝土加固节点抗震性能的影响。柱轴压比为0.3,梁端初始力为0、0.25、0.50倍的被加固试件预估梁端开裂荷载。通过对试件破坏过程、新老钢筋应变、荷载位移滞回曲线等试验结果的分析得出：采用自密实混凝土增大截面法加固框架节点,新老混凝土的协同工作性能良好;考虑初始受力的影响,加固节点的极限荷载、极限位移、梁端位移延性系数等都会降低,且降低的程度随梁端初始荷载的增大而增大,在加固设计中应予以考虑。     

异形柱框架中间层端节点抗震性能试验研究

完成了4个梁、柱均为T形截面的钢筋混凝土异形柱框架中间层端节点足尺组合体试件的低周交变加载试验。精确量测了不同受力阶段进入节点区上、下梁筋的应变分布状态、节点区腹板箍筋沿受力方向箍肢的应变量以及反复加载下梁筋由节点区的滑出量;分析了节点区的破坏形态和节点翼缘对节点区的抗剪作用,以及这类节点的综合抗震性能;检验了按我国《混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿)设计的该类节点在梁端先屈服条件下的抗震受剪承载力。     

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。     

钢筋混凝土梁-方钢管混凝土柱环梁节点静力试验研究及设计方法

设计了11个RC梁-方钢管混凝土柱节点试件,考虑了节点形式、环梁截面尺寸、环梁纵筋和配箍率、抗剪环直径和数量及节点是否带楼板等因素,对其进行单调静力试验,研究梁柱节点受力性能及不同设计参数对其承载力的影响,分析试验现象及试件中钢筋应变发展规律。试验结果表明：环梁纵筋及箍筋的配筋率对RC梁-方钢管混凝土柱环梁节点的承载力具有显著的影响,可以通过调整环梁纵筋及配箍率使框架梁先于环梁破坏,达到强节点的目的;采用抗剪环筋传递剪力,能够可靠传力。在试验结果的基础上,以环梁破坏面的力平衡条件,推导了环梁节点承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

全轻混凝土梁柱边节点钢筋应变研究

通过2个全轻混凝土框架梁柱边节点在0.1和0.3轴压比作用下的拟静力荷载试验,对全轻混凝土框架梁柱边节点的抗震性能进行研究,分析全轻混凝土框架梁柱边节点在不同轴压比下试件梁端、节点核心区的钢筋应变。试验表明,轴压比增大,箍筋对节点核心区的约束作用增大,但对节点核心区柱纵筋受力没有明显影响,同时,混凝土一旦开裂破坏,箍筋应变会出现明显的突变,梁端纵筋应变随之增大,从而对全轻混凝土框架梁柱边节点的抗震性能进行评价。     

组合封闭式箍筋双筋混凝土梁受弯性能试验研究

组合封闭式箍筋的使用是预制装配整体式混凝土结构关键技术之一。试验研究采用组合封闭式箍筋的双筋混凝土梁受弯性能。试验分两批:第一批试验包括13根一次浇筑梁试件,目的是考察不同箍筋形式梁受力性能差异;第二批6根叠合梁试件,考察足尺和叠合梁受弯力学性能。其他研究参数还包括受压纵筋和箍筋间距。研究表明,对于一次或叠合浇筑的双筋混凝土梁,组合封闭式箍筋可以对受压纵筋提供有效侧向约束,受压纵筋没有在梁破坏之前失稳。在本研究参数范围内,配置组合封闭式箍筋和传统封闭式箍筋双筋梁的受弯性能没有区别,可采用相同的计算方法预测受弯性能。     

栓钉钢板企口预制混凝土梁端受力性能试验研究与设计方法

栓钉钢板企口为钢板两侧焊接栓钉的一种钢质企口,可作为预制混凝土次梁端的铰接节点。为研究栓钉钢板企口预制混凝土梁端受力性能,进行了8个试件的静力加载试验,得到了栓钉钢板企口梁的破坏模式、挠度曲线、栓钉应变、钢筋应变及梁端剪切变形等试验结果,分析了最外侧栓钉距梁端距离C1和梁端配筋构造对试件承载力及变形能力的影响,进一步分析了栓钉钢板企口梁端的传力机理,并提出了相关的设计方法。结果表明：试件的破坏模式有两种,分别为梁端剪撬或剪压破坏和钢板企口栓钉剪扭破坏;C1为60mm试件的梁端混凝土被撬开且破坏突然;C1为100mm试件的承载力平均比C1为60mm的试件提高27%,但C1为210mm试件的承载力却比C1为100mm的试件降低5%;梁端箍筋加密可提高试件承载力;可采用拉压杆模型计算栓钉钢板企口混凝土梁端的受剪承载力。建议将GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》中的最外侧栓钉到梁端面的最大距离由200mm调整为100mm,且梁端优先采用C形筋的配筋形式。     

钢-混凝土深肋组合扁梁整体楼盖承载性能拟静力试验研究

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖利用组合作用很好地发挥了两种材料的力学特性,同时由于钢梁埋在混凝土楼板中,组合扁梁楼盖还具有降低层高和改善钢梁防火性能的优点。为了考察钢-混凝土组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能和破坏机制,构造了一个双层1×2跨足尺(6m×12m)深肋组合扁梁楼盖,并对其在水平低周往复荷载作用下的受力情况进行试验研究。试验结果表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较高的承载能力和较好的延性,并形成了梁端、柱脚塑性铰破坏机制,同时根据试验结果给出试验构件的加载滞回曲线、骨架曲线以及试件的混凝土裂缝分布、结构变形、破坏模式等试验现象,最后给出组合扁梁梁柱节点的建议改进形式。研究内容能够为进一步深入分析组合扁梁楼盖水平承载性能提供直接有效的验证依据。