π形开孔板连接件受剪性能试验研究

高性能组合结构中抗剪连接件的研究受到广泛关注,通过6组10个π形开孔板抗剪连接件试件在单调及重复荷载作用下的推出试验,研究其破坏模态、荷载-滑移曲线以及应力发展规律等.分析了贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的布置方向、连接件数量以及加载方式对π形开孔板连接件初始刚度和受剪承载力等力学性能的影响.结果表明:π形开孔板抗剪连接件...     

Shear resistance mechanism and load-slip curve features of perfobond rib connectors during plastic stage

为保证单孔PBL连接件在塑性阶段仍具备较高的残余受剪承载力和较好的延性,对22组未设置贯通钢筋和21组设置贯通钢筋的单孔PBL连接件的荷载-滑移曲线进行了统计分析,研究了板厚不小于9mm的单孔PBL连接件进入塑性阶段后的受剪机理。在此基础上,根据荷载-滑移曲线的延性特征将其进行分类,并给出了判别条件。研究表明：单孔PBL连接件塑性阶段的残余受剪承载力由混凝土榫沿剪切破坏面的黏结力、侧向约束力提供的受剪承载力以及贯通钢筋的销栓作用组成。根据塑性阶段的侧向约束力情况,将单孔PBL连接件荷载-滑移曲线分为Ⅰ类、Ⅱ类与Ⅲ类曲线。可通过控制约束强度比,避免未设置贯通钢筋和设置贯通钢筋的单孔PBL连接件的荷载-滑移曲线出现延性较差的第Ⅲ类曲线,并可通过控制贯通钢筋比,避免设置贯通钢筋的单孔PBL连接件的荷载-滑移曲线出现经济性较差的第Ⅱ类曲线;可通过联合控制约束强度比和构造钢筋比,避免荷载-滑移曲线出现峰值点处荷载突变。     

开孔板连接件受剪性能试验研究

开孔板连接件是钢-混凝土组合梁中常用的一种抗剪连接件。通过21个开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,研究了开孔板的开孔直径、混凝土强度等级、孔中横向贯通钢筋的直径和数量等对开孔板连接件的破坏形态、荷载-滑移特性和受剪承载力等的影响。研究表明:开孔板连接件的荷载-滑移曲线(P-S曲线)大致可分为弹性阶段、塑性发展阶段和下降段;提高混凝土强度等级、增大开孔直径可提高开孔板连接件的受剪承载力,横向贯通钢筋直径由16mm增大至20mm时,试件的受剪承载力提高了21.8%,配置横向贯通钢筋2 16的试件受剪承载力比相应的未配置横向贯通钢筋的试件高19.1%;随着混凝土强度等级的提高,试件抗剪刚度增大,而开孔直径及横向贯通钢筋直径则对抗剪刚度无明显影响。最后,基于试验结果提出了开孔板连接件受剪承载力的计算方法。研究成果可为编制《钢-混凝土组合桥梁设计规范》提供依据和参考。     

双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型的配置L形拉结件的双钢板-混凝土组合剪力墙。通过两组共6个双钢板-混凝土组合剪力墙试件的拟静力试验,对此新型组合剪力墙的抗震性能进行了研究。试件改变参数主要为轴压比和连接件间距,在试验的基础上对试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等进行分析。试验研究表明：L形拉结件的配置既能增强外包钢板对核心内混凝土的约束作用又能抑制外包钢板的屈曲,充分保证了外包钢板和混凝土之间的协同工作,此新型组合剪力墙具有较高的承载力,较好的延性及耗能能力。在达到峰值荷载之前,墙体钢板未发生明显的局部屈曲变形,最终组合剪力墙均因端柱屈曲拉裂而开始破坏;破坏时极限位移角的平均值为1/58;随着距厚比减小,试件的水平承载力和延性系数均显著提高。     

高强型钢高性能混凝土剪力墙抗震性能研究

设计了4片高强型钢高性能混凝土剪力墙试件,对其进行了低周反复加载试验。分析了试件在压、弯、剪共同作用下的破坏过程和破坏机理,讨论了含钢率、配箍特征值等参数对这种剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力以及承载力的影响。研究结果表明,轴压比、配钢率、配箍率以及边缘约束区长度等对这种剪力墙的破坏形态、承载力、延性、滞回特性等均有影响,按《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)中型钢混凝土剪力墙承载力计算公式所得结果与试验结果吻合较好。     

Shear resistance of the perfobond-rib shear connector depending on concrete strength and rib arrangement

In this study, a perfobond-rib shear connector between steel and concrete mixed girder bridge components is described. Push-out tests were conducted and the results were compared with established shear-capacity equations for perfobond shear connectors. Modified shear-capacity equations that consider the perfobond-rib arrangement, including rib height and spacing, are proposed. The test results were compared with studies of the concrete end-bearing zone, of transverse rebars in the rib holes, and of the shear-capacity equations of perfobond ribs. From the push-out tests, the shear capacity of the perfobond-rib shear connector varies in proportion to concrete strength, as indicated by the increase in the contribution to the shear resistance of the concrete. The ductility of the conductor is related to the flexibility limit of the transverse rebar in the rib hole. The shear capacity of a twin perfobond-rib shear connector was reduced to about 80% that of a single perfobond rib by reducing the shear capacity contributed by the concrete end-bearing zone, the concrete dowel, and the transverse rebar in the rib hole. The perfobond rib can be used as a shear connector in composite or mixed structures since it has sufficient ductility as well as high shear capacity.     

钢筋混凝土剪力墙板的剪切滞回性能试验研究

为提高低矮钢筋混凝土剪力墙板的数值模拟精度,完善混凝土在循环荷载作用下的剪切本构理论,进行6个钢筋混凝土剪力墙板的循环剪切试验,研究配筋率及钢筋角度对钢筋混凝土剪力墙板在循环剪切应力作用下滞回性能及累积耗能能力的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、累积耗能能力等。试验结果表明：所有试件均发生剪切破坏模式。配筋率对钢筋混凝土剪力墙板的抗剪承载力有一定影响,对其变形能力影响不明显。钢筋角度对钢筋混凝土剪力墙板的滞回曲线有显著影响,分布钢筋与剪力墙剪切斜裂缝夹角越小,其滞回曲线越饱满,累积塑性剪切角、累积延性比、等效黏滞阻尼比及累积塑性耗能系数越大,但其初始剪切刚度反而越低。该文的试验结果可为完善混凝土的本构理论提供参考。     

Experimental shear resistance evaluation of Y-type perfobond rib shear connector

Recently due to the increase in the construction of the steel–concrete composite structures, researches on shear connector which is capable of composite behavior of two members have been widely studied. This study evaluated the behavior of Y-type perfobond rib shear connector which is superior in shear resistance and ductility than conventional perfobond rib shear connector. Also, it suggested a shear resistance equation based on the push-out test. Firstly, various types of the proposed Y-type perfobond rib shear connectors have been examined to evaluate the effect on design variables such as strength of concrete, transverse rebar, thickness of rib, and Y-shape angle. As a result, the experiment showed that the higher the concrete strength, the shear resistance increased, while ductility decreased. In addition, transverse rebar significantly impacted both shear resistance and ductility to increase. Moreover, as thickness of ribs increased, shear resistance increased and ductility decreased. It was also proven that Y-shape angle has an effect on shear resistance and ductility to grow. Furthermore, it was indicated that Y-type perfobond rib shear connector has higher shear resistance and ductility than the conventional perfobond rib shear connector by comparing and estimating the experimental results. Lastly, the effect of bearing resistance, transverse rebar, dowel resistance by holes, and dowel resistance by Y-shape ribs on shear resistance was estimated by regression analysis. Through the result, the shear resistance equation was suggested to predict shear resistance of Y-type perfobond shear connector.     

玻化微珠再生保温混凝土剪力墙抗震性能试验及模拟分析

对玻化微珠再生保温混凝土剪力墙进行了低周往复荷载试验和ABAQUS有限元分析,得到试件的承载力,耗能能力,荷载-位移滞回曲线,分析了剪跨比对该新型材料剪力墙结构抗震性能的影响。试验结果表明:剪跨比是影响玻化微珠再生保温混凝土剪力墙抗震性能的重要因素,在剪跨比从2.2减小到1.2的过程中,再生保温混凝土剪力墙的承载能力提高,同时其延性耗能能力降低。     

Experimental study on seismic behavior of double-skin corrugated plates and concrete composite shear wall

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响，设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验，观察了试件的破坏过程，获取了应变分布数据，分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比，竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高，承载力及刚度退化更为缓慢，延性更好；在承载力接近的情况下，双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的；设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低，使其破坏阶段的承载力退化减缓，且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性，防止其发生面外破坏；试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力，但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快，延性变差；增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度，对延性和耗能能力影响并不显著；采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算，试验结果与计算值吻合良好。     

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

Behavior of channel shear connectors, Part I: Experimental study

In composite beams, shear connectors are commonly used to transfer longitudinal shear forces across the steel-concrete interface. This paper presents an experimental study on the behavior of channel shear connectors embedded in a solid concrete material slab under monotonic and low-cycle fatigue loading. The latter would be applicable to composite structures subjected to seismic events. Of specific interest are the behavior and effects of different concrete materials. A series of push-out specimens made of plain concrete, reinforced concrete (RC), fiber reinforced concrete (FRC) and engineered cementitious composite (ECC) were tested for this evaluation. The results show that the reversed cyclic shear strength of most specimens is 10%-23% lower than their monotonic strength. Also, using the polypropylene fibers (FRC specimens) has a slight effect on the shear strength and load-displacement behavior of the specimens; however, using the polyvinyl alcohol fibers (ECC specimens) causes considerable increase in ultimate strength and ductility of channel shear connectors. Finally, the experimental load capacities are compared with that suggested by North American design codes.     

预应力预制混凝土剪力墙抗震性能试验研究

通过后张拉高强无黏结预应力筋将分段预制墙板拼装成整体预应力预制混凝土剪力墙,剪力墙根部靠近中间位置布置若干普通钢筋以增加墙体耗能性。为比较该类剪力墙与现浇混凝土剪力墙的抗震性能,进行了3片预应力预制混凝土剪力墙和1片现浇混凝土剪力墙的拟静力试验,研究墙体的破坏过程及破坏形态、滞回及骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化、残余位移等。结果表明：预应力预制混凝土剪力墙的非线性变形集中在墙根部接缝处,导致墙体本身的损伤较小;预应力筋可提供恢复力,能有效减小残余变形;由于耗能钢筋的锚固失效,预制混凝土剪力墙的滞回曲线不如现浇混凝土剪力墙试件饱满;刚度退化早于现浇墙体,但下降段曲线较现浇墙体平缓,其刚度退化较现浇墙体缓慢;锚固失效是由耗能钢筋过密布置导致。     

RC剪力墙地震损伤试验研究

为了研究地震作用下RC剪力墙的损伤演化过程,通过改变轴压比、边缘配箍、混凝土强度和加载方式,对9榀RC剪力墙试件进行单调与低周反复加载试验,考察试件经历不同次数循环加载后其损伤及其力学性能的变化规律,从损伤的角度分析不同设计参数及加载方式对试件荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、变形能力、累积滞回耗能等的影响,同时探讨试件残余变形与位移幅值的关系。结果表明,随着循环次数和位移幅值的增加,试件损伤逐渐累积,使其刚度、强度逐渐退化,耗能能力以及极限变形能力不断降低;变幅循环加载下试件的损伤发展呈先缓后急的特点,而常幅循环加载下试件的损伤演化过程较为缓慢,损伤发展速率较为平稳。研究结果为进一步建立能够描述RC剪力墙损伤程度的地震损伤模型,揭示损伤对RC剪力墙力学性能的影响提供试验支撑。     

斜板PBL剪力键受剪性能试验研究

为缓解间隔式PBL剪力键端部受力集中的问题,提出一种斜板PBL剪力键.通过四组共16个推出试件的加载试验,研究了直板与斜板PBL剪力键的受剪承载力、刚度及变形性能.研究结果表明:直板剪力键与斜板剪力键受剪承载力相当,斜板剪力键具有较高的抗剪刚度和较好的变形能力.当考虑端部承压作用时,斜板剪力键的受剪承载力随肋板角度变化...     

基于ANSYS的不同截面形式带暗柱短肢剪力墙非线性分析

以五组钢筋用量和混凝土用量相同但截面形式不同的带暗柱钢筋混凝土短肢剪力墙结构非线性分析为研究背景,利用ANSYS分别对带暗柱的十字型、T型、L型、]型和Z型五种不同截面形式的钢筋混凝土短肢剪力墙进行单调荷载作用下的非线性分析,研究了不同截面形式的带暗柱短肢剪力墙的承载力、变形能力、刚度、延性、耗能等。分析结果表明,在钢筋用量和混凝土用量相同的情况下,不同截面形式的短肢剪力墙的性能不相同,其中]型和Z型的承载能力相对最好,十字型的延性和变形能力相对最强。在结构设计中,应根据实际需要选取合适截面形式的短肢剪力墙,使结构刚柔适中,经济合理。     

波形钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙、水平波形钢板-混凝土组合剪力墙以及平钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验,研究了波形钢板-混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力和破坏模式,分析了荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段特征荷载和位移值等,以及结构的破坏特征、变形和耗能能力、刚度和承载力退化。试验结果表明：波形钢板-混凝土组合剪力墙具有较大的抗侧刚度、较好的延性和耗能能力;与平钢板-混凝土组合剪力墙相比,波形钢板-混凝土组合剪力墙有较好的界面黏结性能,而平钢板-混凝土剪力墙由钢板变形引起的混凝土剥落严重;波形钢板-混凝土组合剪力墙的初始刚度较平钢板-混凝土组合剪力墙的高,竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力和极限位移较水平波形钢板-混凝土组合剪力墙的高,波形钢板-混凝土组合剪力墙的承载力退化和刚度退化比平钢板-混凝土组合剪力墙的慢,表现出较好的受力性能。采用ABAQUS有限元软件可以较好地模拟试验,有限元分析结果表明,波形钢板的应力分布比较均匀,组合作用效应明显,适合在抗震结构中采用。     

Experimental study on seismic behavior and shear capacity of FRC coupling beams with small span-to-depth ratio

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土（FRC）替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明：8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

预制RC框架内嵌带竖缝剪力墙结构抗震性能研究

为研究预制钢筋混凝土框架内嵌带竖缝剪力墙(PRCFW)结构的抗震性能,对2个单跨两层、缩尺比为1∶2的PRCFW试件进行了拟静力试验研究。考察了PRCFW结构的变形和延性、滞回耗能能力、承载力及刚度退化等性能,分析了框架与内填墙之间的抗剪连接件对结构整体性能的影响。试验结果表明：在加载过程中,设计的抗剪连接件性能可靠,未发生疲劳剪断或锚固破坏;内填墙设置竖缝对PRCFW结构的初期刚度影响较小;进入屈服段后,预制竖缝阻碍了斜裂缝的发展和贯通,缝间墙段以弯曲变形为主,承载力和刚度退化缓慢,使结构整体具有良好的延性和耗能能力。不同轴压比下的框架柱和现浇节点基本完好,破坏主要发生在内填墙和梁端。结合试验和分析结果,提出了PRCFW结构在工程设计时的若干补充计算及构造措施建议。     

π形拼图板式抗剪连接件受剪性能试验研究

为了研究π形拼图板式抗剪连接件受剪性能,以布置贯穿钢筋、腹板间距、翼缘板的朝向、连接件高度及加载方式为变化参数,进行了5组9个组合构件的推出试验。试验结果表明：π形拼图板式抗剪连接件初始抗剪刚度较大,具有良好的延性及耗能能力;布置贯穿钢筋对π形拼图板式抗剪连接件受剪承载力影响较小,对改善组合构件的延性效果明显;随着连接件腹板间距的减小,组合构件的承载力及延性所提高;连接件翼缘板的朝向对组合构件承载力影响较大,翼缘板在下时,组合构件的延性下降明显;连接件高度对承载力影响较大,随着高度增加,初始抗剪刚度及延性增强;在重复荷载作用下,π形拼图板式抗剪连接件仍保留有较高的承载能力,表现出良好的耗能及延性。采用有限元分析方法对连接件受力、破坏模态、传力机制进行分析,利用多元线性回归的分析方法提出承载力计算式。