开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁力学性能

目的研究开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁的静力力学性能和疲劳性能,为提高组合梁的疲劳性能提供依据.方法通过有限元软件ABAQUS对4组不同参数的开孔波折板连接件的静力推出试件进行数值模拟,探讨不同参数对波折板连接件抗剪承载力的影响,结合荷载-滑移曲线得出波折板连接件抗剪承载力近似公式.在静力分析的基础上,考虑波折板单位长度抗剪承载力,采用局部应力法并结合Goodman平均应力修正曲线对不同橡胶掺量的弹性混凝土组合梁进行疲劳寿命分析.结果随着橡胶掺量的增加,开孔波折板连接的弹性混凝土与钢组合梁静力承载力下降、滑移增大、疲劳寿命总体提高,其中10%橡胶掺量的组合梁的疲劳寿命约为等强度普通混凝土-钢组合梁疲劳寿命的2.1倍.结论开孔波折板连接的组合梁承载力高、整体连接性能强;混凝土板中掺入一定橡胶能有效地提高组合梁的疲劳寿命.     

开孔钢板连接件在组合柱中的连接性能试验研究

对3根设置开孔板连接件的型钢混凝土柱在轴力和低周反复水平荷载作用下的滑移性能进行了试验,分析了试件的水平荷载-滑移滞回曲线、水平荷载-滑移骨架曲线.研究了开孔板不同布置方式对钢-混凝土滑移性能的影响.研究结果表明,开孔板连接件对抑制钢-混凝土之间的相对滑移较为有效;选择合理的布置方式,可以在保证抗滑移要求的前提下,减少开孔板连接件的数量.     

FRP-混凝土组合桥面板单调静力性能的试验研究

采用抗剪连接件将FRP板与混凝土板连接起来共同承担外部荷载,即形成了FRP-混凝土组合桥面板.开展了采用FRP开孔板连接件和环氧树脂2种方式连接的FRP-混凝土组合桥面板的单调静力性能试验,重点对其破坏形态、承载力、变形、滑移等进行研究.研究结果表明:组合桥面板的破坏均以FRP板与混凝土板的连接界面破坏为标志;采用FRP开孔板连接件连接的组合桥面板,在FRP板与混凝土板界面处的滑移增量随荷载增大逐渐加大,最大滑移量为0.55 mm,而采用环氧树脂连接的组合板在整个加载过程几乎没有滑移;采用环氧树脂连接的桥面板比采用FRP开孔板连接件连接的桥面板的抗弯承载力高22%,极限跨中挠度比后者小13.4%,这主要是由于FRP开孔板连接件滑移较大所致.     

开孔波折板连接件在组合梁中连接性能的试验研究

为了研究开孔波折板这一新型连接件在组合梁中的连接性能,设计对3根具有不同参数新型连接件的组合梁试件进行了单调加载试验,通过对试验结果的对比、分析,研究了栓钉、PBL和开孔波折板三种连接件以及不同参数的波折开孔板连接件对组合梁抗弯性能的影响。研究结果表明,上述三种连接件组合梁的破坏形态有较大差异,PBL和波折开孔板连接件组合梁相比传统栓钉连接件组合梁开裂荷载能提高20％以上,研究还表明波折开孔板连接件的波高由50mm变为70mm后开裂弯矩Mcr和屈服弯矩My分别提高了12％和26％,间距由150mm变为100mm后开裂弯矩尬,和屈服弯矩帆分别提高了7％和27％。     

开孔板连接件在组合柱脚中的连接性能试验研究

开孔板连接件是一种新型剪力连接件,具有剪切刚度大、受剪承载力高、抗疲劳性能好等优点.设置了开孔板连接件的组合柱脚,在轴力和反复荷载作用下的连接性能进行了试验研究.由试验得到了不同埋深比试件的荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、开孔板的荷载-应力曲线等.试验结果表明:开孔板连接件的设置可以有效地提高组合柱脚的抗滑移性能;一定埋深后,加深埋置深度对提高连接件性能的作用较小;开孔板所受应力沿埋置深度方向不断降低.     

基于构造参数的开孔板抗剪连接件连接性能的试验研究

开孔板抗剪连接件是近年来出现的一种新型连接形式。为了研究开孔板抗剪连接件连接性能,制作了不同构造参数的剪力连接件推出试件,通过在单调静力荷载作用下的推出试验,测试了钢梁与混凝土翼板界面的相对滑移量、贯穿钢筋应变、开孔板孔周应力,得到了不同构造参数的开孔板抗剪连接件试件的荷载-相对滑移曲线、荷载-贯穿钢筋应变曲线、荷载-开孔板孔周Mises应力曲线及破坏形态等。结果表明:开孔板中增加穿钢筋及增大贯穿钢筋直径能较大的提高连接件连接性能,增大孔径对提高连接件性能的作用较小。     

钢骨空间钢构架混凝土柱轴压性能有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土短柱的轴压性能,提出一种新型的钢骨-混凝土组合柱——内埋型钢空间钢构架混凝土柱。为了进一步探索这种组合柱的轴压性能,在试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了内埋型钢空间钢构架混凝土短柱的非线性有限元模型,有限元模拟值与试验值吻合较好。以空间钢构架角钢肢长、缀条间距、内埋型钢配骨率等为参数,进行了9个试件的非线性有限元模拟分析。分析表明:空间钢构架混凝土的约束影响系数和内埋型钢的配骨指标是影响内埋型钢空间钢构架混凝土柱的轴压性能的主要因素,且其轴压承载力随约束影响系数和配骨指标大致呈线性增大。     

开孔板连接件剩余承载力计算模型及试验验证

为了研究组合结构桥梁中开孔板连接件在一定疲劳荷载循环次数后抗剪承载力的退化问题,提出基于疲劳累积损伤效应的开孔板连接件剩余承载力计算方法.采用弹性地基梁法分析开孔板连接件在线弹性阶段的受力特征,得出在给定疲劳荷载幅值下贯穿钢筋和混凝土榫的应力幅值;参考已有文献中混凝土与钢筋的疲劳寿命模型计算出各自的疲劳寿命,得到两者在一定疲劳循环次数后的损伤;根据贯穿钢筋和混凝土榫对整体承载力的贡献比例,计入相应的损伤度,推导出开孔板连接件疲劳后的剩余承载力计算模型.通过开孔板连接件剩余承载力的推出试验结果进行验证.结果表明:提出的模型的计算结果不仅与试验结果吻合良好,且偏于安全.     

钢管混凝土柱节点开孔后的抗压性能

通过9根钢管混凝土试件的轴心受压试验,研究在钢管混凝土结构梁柱节点处开孔对钢管混凝土柱的轴压性能的影响及在开孔处设置加强环和加劲肋的增强作用,分析了开孔形状、开孔位置及加强环和加劲肋布置方法等对钢管混凝土柱轴心性能的影响。研究结果表明:所有试件均在端部和靠近加强环处出现钢管局部鼓曲;钢管壁开孔降低了节点处钢管对混凝土的约束刚度,但由于加强环和加劲肋的增强作用,钢管壁开孔对钢管混凝土柱的轴心受压承载力影响不明显。在试验研究的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对钢管混凝土节点处开孔后的钢管混凝土柱的轴压性能进行研究,分析钢管纵、环向应力及混凝土纵向应力沿钢管混凝土柱的分布特征.     

钢-混凝土组合梁开孔钢板连接件受力性能的试验研究

通过一片带有双排开孔钢板连接件的钢一混凝土组合梁的两点对称加载试验,对交界面处混凝土板与钢梁的相对滑移、交界面处应变差、跨中截面的应变发展变化以及横向贯通钢筋的荷载一应变关系等进行了分析,进而研究了开孔钢板连接件的受力和抗滑移性能.结果表明,该连接件受力性能较好,抗滑移性能明显优于栓钉连接件.     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

波形钢组合桥面板受力性能分析

为研究波形钢组合桥面板的受力性能,首先设计了3组9个试件进行推出试验,分析其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后建立了有限元模型,分析了波形钢组合桥面板在跨中集中荷载下挠度、界面滑移、波形钢板和剪力连接件应力及其分布。研究结果表明：开孔板PBL剪力连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件为混凝土剪切破坏,破坏时有着良好的延性,贯穿钢筋和粘结摩擦力对剪力连接件的承载力和滑移量有着重要的作用,5 m跨径的波形钢组合桥面板极限承载力为630 kN,桥面板在荷载作用下经历弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段、破坏阶段4个阶段,开孔板PBL剪力连接件可以有效地将两种结构组合在一起,波形钢板和剪力连接件屈服区域均集中在跨中,其中波谷区域最明显。     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

不同波高的波折板连接件的抗剪性能试验研究

波折开孔板连接件是一种新型剪力连接件。通过对设计、制作的6个波折板连接件和两个平开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,主要研究波高不同对连接件抗剪性能的影响。得出了两种连接件试件的荷载一滑移曲线、荷载一应力曲线、横向贯穿钢筋的荷载一应变曲线及破坏形态。结果表明：波折板连接件的荷载一滑移曲线大致可分为无滑移阶段、弹性阶段和塑性发展阶段;其受剪承载力和抗剪刚度随着波高的增加而增大;与平板连接件相比,具有承载力更高、抗滑移性能更好、延性较好等优点。     

两边连接钢板剪力墙与组合剪力墙抗剪性能

采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙进行数值模拟分析.研究了不同高厚比下两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙抗剪静力性能的区别,分析了两种剪力墙的受力机理和破坏模式.结果表明:高厚比λ是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;高厚比较大的剪力墙所需要的能够完全限制钢板出平面方向位移的混凝土板厚度较小;预制混凝土板的存在改变了剪力墙钢板的受力模式,对薄钢板剪力墙尤为明显,钢板由拉力带承担水平荷载改变为截面受剪承担水平荷载.     

横波钢板混凝土剪力墙震损修复及抗侧刚度分析

为了研究震损横波钢板剪力墙构件快速恢复功能的可行性,设计横波钢板混凝土组合剪力墙（CSPCW）. 施加一定的初始损伤后,对墙趾受损部位进行修复改造使CSPCW成为带阻尼器钢板混凝土组合剪力墙（RCSPCW）,并进行拟静力加载. 为了验证阻尼器的可更换性,在RCSPCW层间位移角达1.25%时,更换阻尼器后再次对试件进行拟静力加载. 试验结果表明：RCSPCW能够将损伤集中在阻尼器上,提升剪力墙延性及耗能能力. 第二次更换阻尼器试件的滞回曲线比第一次更换阻尼器的更饱满,证明罕遇地震下更换阻尼器的可行性. 采用ABAQUS对RCSPCW进行抗侧刚度数值拓展分析,发现剪跨比影响最大,体积含钢率影响最小.     

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙抗剪承载能力分析

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙是一种新型结构形式的组合剪力墙。为了研究加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的抗剪性能,采用ABAQUS有限元程序对其进行有限元模拟分析。分析了加劲板间距、跨高比、两侧钢板厚度和内填混凝土板厚度等参数对这种剪力墙抗剪性能的影响。分析结果表明:加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力高;跨度和钢板厚度是影响加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的主要因素,随着跨高比、钢板厚度的增大,承载力明显提高;最后基于承载力叠加原理提出加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力计算公式。     

波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能试验

为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明：波纹钢板混凝土组合构件主要发生黏结劈裂破坏和黏结锚固破坏,试件荷载-滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、陡降段、缓降段及残余段;在荷载上升段,波纹钢板应变沿埋置长度呈指数分布形式,钢板自由端应变可能出现过零点现象;通过分析混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度对波纹钢板-混凝土界面黏结强度的影响,线性拟合得出特征黏结强度计算式,理论值与试验值误差较小;基于波纹钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,通过ABAQUS软件对典型试件进行数值模拟,有限元模型曲线与试验曲线吻合度较高。