矩形钢管-波折钢板组合墙端顶部承压性能与传力路径试验研究

矩形钢管-波折钢板组合墙是一种新型剪力墙,通过横置波折钢板连接两侧钢管形成预制钢构件,然后在钢管内及双波折钢板间填充混凝土形成组合墙。为研究矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载作用下的承载性能,以管间墙肢长度和栓钉间距为变化参数,完成了5个仅在墙端钢管混凝土柱顶加载的组合剪力墙试件抗压静力试验。在试验过程中,主要对加载端柱的竖向位移和组合墙三个不同高度截面应变进行了测量。试验结果表明,竖向荷载由组合墙边缘构件矩形钢管混凝土柱传递至剪力墙整体截面,需要一定的传力长度。管间墙肢长度以及栓钉间距是影响荷载传递路径长短和截面竖向应变分布平截面程度的主要因素。当管间墙肢长度不大于5倍墙厚以及栓钉间距小于200 mm时,在组合墙边缘构件破坏前,荷载经过1.07倍墙宽的传递长度可以传递至组合墙全截面。研究结果为进一步提出矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载下的承载力计算方法提供了基础性试验依据。

简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。

风积沙地基斜柱基础上拔水平力组合荷载试验

对不同埋深、不同底板宽度和不同露头高度的风积沙地基斜柱式扩展基础,在上拔与水平力组合荷载作用下的承载变形特性、基础底板与风积沙地基之间的接触压力变化规律开展现场试验研究。结果表明,由于风积沙地基的散体结构特性,上拔与水平力组合荷载作用下斜柱式扩展基础的强度机理可概括为:风积沙地基被压缩挤密-塑性区出现和发展-整体上拔破坏的渐进破坏过程,地基破裂面具有不对称性。水平荷载大小、深宽比及嵌固程度是决定斜柱式扩展基础抗拔承载力的重要因素,增加基础深宽比及嵌固程度可有效提高基础稳定性。

隔震加固中竖向荷载作用下钢-砌体组合托梁内力修正系数研究

针对隔震加固中的钢-砌体组合托梁,结合托梁上墙体有无开洞情况,设计了墙上无开洞和开洞两组试件,对其进行了竖向荷载作用下的受力性能试验。研究了托梁上墙体的破坏特点,给出了破坏形式;对比分析了两种状态下托梁截面应力,给出了两种状态下不同截面的受力状态。采用正交试验和线性回归方法,分析了钢-砌体组合托梁的内力修正系数,给出了墙体不开洞与开洞两种不同情况下支座弯矩、轴力和跨中弯矩的修正系数公式。

车辆荷载作用下钢-混凝土组合梁桥的受力性能研究

目的车辆荷载是影响桥梁力学性能以及引起桥梁疲劳破坏的重要因素之一。方法为研究斜交钢-混凝土组合梁桥在车辆荷载下的力学性能,采用有限元方法,探究了斜交桥支座反力的分布情况以及该桥梁在车辆荷载作用下的静力学性能。结果斜梁桥支座反力呈不均匀分布,在钝角处的反力最大,在锐角处的反力最小,出现了负反力,使锐角向上翘。在静力学分析中,最大应力发生在4号主梁跨中处。最后通过车辆荷载的横向加载确定了在疲劳寿命研究中车辆纵向加载的位置以及疲劳关注点。结论钢-混凝土组合梁桥在车辆荷载作用下,导致桥梁跨中处的工字钢梁腹板和下翼缘连接处应力最大,容易产生疲劳损伤,在桥梁的运营维护中需要重点关注。

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明:非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。

地下连续墙-桩组合基础的水平承载性能

地下连续墙-桩组合基础是将地下连续墙与桩基础结合的一种新型变刚度基础形式。从设计理念上讲,地下连续墙-桩组合基础具有较好的抵抗侧向变形的能力且兼具经济型,然而目前还缺乏从受力特性角度对该新型基础形式的受力机理进行系统的研究。基于开展的大比尺现场模型试验真实模拟新型组合基础在水平荷载下的受力,将试验和数值模拟结果对比得出基础的荷载与位移的变化规律。通过分析不同等级荷载下组合基础的变形特性,揭示基础的荷载传递规律,并对桩墙组合基础的水平承载力进行了初步近似计算。结果表明:水平荷载作用下组合基础出现整体倾斜破坏;墙身弯矩远大于桩身弯矩,桩墙弯矩随加载等级的递增而逐渐增大,且弯矩最大处位置与弯矩峰值位置不变;随埋深、荷载的增加,墙侧土压力呈现非线性变化,地连墙边侧土压力大于中间土压力,并且最大土压力出现在连续墙中下部。

装配式组合梁新型剪力键受力性能试验研究

为解决装配式组合梁剪力键存在的问题,通过在预制混凝土桥面板中预埋栓钉和钢板,再与钢梁翼缘焊接的方式改进剪力键的设计,并对新型栓钉剪力键试件进行推出试验,研究其破坏形态、荷载-滑移曲线、抗剪刚度等。结果表明:试件破坏时栓钉均被剪断,表现出延性破坏;试件的荷载-滑移曲线可以划分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段3个阶段;在相对滑移量约为2 mm时,试件达到极限承载力,随着栓钉数目的增加,栓钉的承载力和抗剪刚度均减小。通过计算可知,该新型栓钉剪力键的承载力能够满足工程设计的需要。

钢桁-混凝土组合连续梁桥面板负弯矩区抗裂技术研究

为解决大跨度连续组合桁架桥面板负弯矩区开裂问题,分别以主跨80,120 m的钢桁-混凝土连续组合梁为研究对象,采用midas Civil 2021软件建立空间杆系模型,并分别按优化施工顺序法、预加荷载法、施加预应力法、抗拔不抗剪剪力钉连接技术,以及综合抗裂技术等方法进行抗裂性能对比分析。结果表明,采用优化施工顺序使桥面板负弯矩区拉应力降低明显,但由于钢桁梁节点处的剪力集中效应,全桥桥面板拉应力仍较高;预加荷载法在预加力超过一定限值后,对负弯矩区抗裂能力再无贡献;施加预应力法可直接解决负弯矩区开裂问题,但预应力产生的次内力对主桁受力影响较大;抗拔不抗剪连接件可有效释放负弯矩区拉应力,但难以降低桥面板整体拉应力水平;综合抗裂技术在采用抗拔不抗剪连接件的同时,优化施工顺序,分期张拉钢束并改变桥面板的叠合时机,具有良好的的抗裂性能。

V型刚构-拱组合桥受力行为、施工监控与成桥荷载试验分析

V型连续刚构-拱组合桥是将拱圈与V型墩刚构刚性连接,共同承担荷载的新型桥梁体系。该桥型受力性能良好、造型新颖,具有广阔的发展前景,但其结构复杂,在设计计算、施工控制方面难度较大,对其进行施工监控是保证桥梁施工质量和施工安全的关键。目前,V型刚构-拱组合桥在国内的研究还处于起步阶段,缺乏完善的规范体系和成熟的经验,在设计、施工监控、荷载试验、施工技术上均存在一些技术难点。该文以寨子坪大桥为例,对其施工监控、成桥荷载试验进行介绍,可供业内人士参考。

框架-剪力墙铰结体系在水平荷载下的计算方法研究

随着建筑物结构层数的增加,水平荷载的效应(内力及位移)逐渐增大;在高层建筑中,水平荷载将成为控制因素。高层建筑设计不仅需要较大的承载力,而且需要较大的刚度,使水平荷载产生的侧向变形限制在一定范围内,因而抗侧力结构设计成为高层建筑设计的关键。高层建筑结构承受水平荷载的分析分为以下二方面:(l)总水平力在各抗侧力构件间的分配;(2)计算各抗侧力构件在分到的水平荷载作用下的内力及整个结构的位移。

新型外包钢-砼组合梁的受力性能分析

针对普通钢-混凝土组合梁存在的一些问题,提出了一种新型的组合梁外包钢 -混凝土组合梁。为了研究其受力性能,进行了三根足尺简支梁的试验研究,并通过对构件荷载 -位移曲线、荷载-应变曲线和应变沿截面高度分布的分析,认为外包钢 -混凝土组合梁有较优越的力学性能和良好的应用前景。基于组合梁弹塑性理论,推导出梁的正截面承载力的计算公式,与试验结果比较吻合。最后,为了便于其工程中的应用,根据试验结果,提出了适于该种组合梁的一些构造措施。

水平荷载作用下砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构扭转的近似计算

扭转近似计算建立在平面结构及楼板在自身平面内无限刚性这两个基本假定的基础上.先作平移下的内力分析,然后考虑扭转作用对内力及位移作修正.提出在水平荷载作用下考虑扭转作用的剪力修正公式.公式简单实用,可用于水平地震作用下砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构扭转的近似计算.

加筋木-混凝土组合梁承载力计算及尺寸设计方法

基于加筋木-混凝土组合梁受力特点,建立了加筋木-混凝土组合梁极限抗弯承载力计算模型,提出了组合梁极限抗弯承载力公式。为验证公式的正确性,设计并制作了四根加筋程度不同的木-混凝土组合梁构件。加载试验结果表明:理论推导公式与试验结果吻合较好,适用于加筋木-混凝土组合梁的极限抗弯承载力计算。同时结合极限抗弯承载力计算模型,提出了加筋木-混凝土组合梁尺寸设计方法,为木-混凝土组合梁的设计提供了参考。

钢-UHPC-NC组合梁负弯矩区受力性能试验研究

为解决钢-混组合梁负弯矩区混凝土面板的开裂问题,采用薄层超高性能混凝土(UHPC)替代部分普通混凝土(NC),制作钢-UHPC-NC组合梁,对组合梁负弯矩作用下的受力性能进行研究。设计制作了2根钢-UHPC-NC组合梁(21cm厚的C50混凝土+4cm厚的UHPC)和1根钢-NC组合梁试件(25cm厚的C50混凝土),通过负弯矩静力加载对组合梁的裂缝特征、开裂荷载、承载力等进行对比分析。结果表明:采用薄层UHPC替代部分组合梁负弯矩区混凝土翼缘的表层,与C50混凝土层相比,UHPC层裂缝分布呈现数量多、宽度小、长度短的特征;同等配筋率下刚度提升7%,对极限承载力影响不大;钢-UHPC-NC组合梁开裂荷载为1400 kN,远高于钢-NC组合梁300kN的开裂荷载。采用UHPC薄层可提高混凝土的开裂荷载,可有效解决组合梁负弯矩区混凝土面板的开裂问题。

考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩p–y曲线

为揭示砂土中上拔荷载对水平受荷斜桩性状的影响规律,开展了9根斜/直桩模型试验,实测获得了上拔与水平荷载共同作用下的桩顶荷载位移曲线及桩身应变,计算得到了桩侧土抗力p及相应的桩身横向位移y,建构了考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩双曲线型p–y曲线,给出了地基土初始反力模量及极限土抗力的确定方法。该p–y曲线能反映水平与上拔荷载共同作用下斜桩与桩侧土之间复杂的挤压、剪切相互作用。基于文中建立的p–y曲线,编写程序分析了斜桩的承载变形性状及内力分布规律,研究了桩顶上拔荷载大小、桩顶约束条件对水平受荷斜桩承载性状和内力分布的影响,结果表明:①不论桩顶自由还是固支,上拔荷载增大时,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均减小,而负斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均增大;②相同的水平及上拔荷载作用下,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均小于负斜桩;③相同的上拔荷载作用下,水平受荷斜桩在桩顶固支条件下桩身横向位移、弯矩及剪力较小,而桩顶自由条件下则较大。

轴心受压钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱承载力

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压有限元模型,通过后处理得到组合短柱的荷载纵向应变关系曲线,并与试验的荷载纵向应变曲线进行对比分析。分析了典型试件受力全过程以及最终破坏形态,同时比对了不同类别组合短柱轴心受压承载力简化计算公式,最后给出最优简化计算公式。

水平荷载下地下连续墙一桩组合基础数值分析

鉴于地下连续墙用材量较大的缺陷,研究一种新型基础形式——地下连续墙与桩组合基础,为地下连续墙新技术的发展提供理论依据。文章针对水平荷载作用下地下连续墙-桩组合基础的水平承载性状,采用有限差分软件FLAC3D进行数值模拟分析,通过数值计算测点的位移、弯矩曲线研究,分析了组合基础在不同水平荷载、不同长度比、有无竖向荷载、土体弹性模量、内摩擦角、粘聚力等因素影响下的水平变形及内力变化规律。结果表明:荷载等级和墙桩长度比对组合基础的水平变形和内力变化影响敏感度较为突出,地下连续墙与桩的长度比为4:6时设计更合理;组合基础顶部以下1/2的部分是承担大部分水平变形和内力变化的位置,新型组合基础的受力特性符合了变刚度设计新理念,即变形大的位置增加刚度,减小变形,而变形小的地方则减小刚度,节省费用;新型组合基础上部和地下连续墙与桩的连接处存在两个最不利影响作用部位,需要着重考虑最不利影响问题。

上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。

配筋率对GFRP板-混凝土组合梁受力性能的影响

为研究配筋率对FRP板-混凝土组合梁受力性能的影响规律,利用ABAQUS有限元软件建立4种不同配筋率情况下的碳纤维增强复合材料(GFRP)加固混凝土梁模型,通过组合梁的荷载-跨中挠度曲线和承载力两个方面验证了模型建立方法的合理性.研究结果表明,随着配筋率的增大,组合梁的极限承载力也增大,相同荷载下,配筋率大的梁变形较小,说明增大配筋率可以有效提高组合梁的极限承载力,同时减小梁的变形.但是在相同条件下增大混凝土强度等级,能使组合梁承受的极限承载力和变形更大一些.因此,说明组合梁的受力性能不仅会受配筋率的影响,还会受到混凝土强度的影响.