工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括:单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。

纵向V型肋卷边C形不锈钢梁抗弯承载力试验研究

为研究在冷弯薄壁C形不锈钢梁腹板增设纵向加劲肋后对其极限抗弯承载力的影响,本文考虑腹板高度、高宽比以及加劲肋尺寸的不同,进行4组试件的对照试验研究。结果表明:对卷边C形不锈钢梁腹板进行加肋能良好地抑制腹板鼓曲,有效提高其极限抗弯承载力;加大加劲肋的尺寸会略微提高其极限抗弯承载力,但刚度略有降低;增加卷边C形不锈钢梁的腹板高度可有效提升其极限抗弯承载力和抵抗变形的能力。

地下工程咬合型管幕构件抗弯承载力研究

基于咬合型管幕试件的抗弯性能试验,研究了咬合型管幕试件的力学性能及破坏形态。为进一步研究关键结构参数对咬合型管幕试件抗弯性能的影响,运用ABAQUS建立了咬合型管幕试件的有限元模型,并通过室内试验验证了模型的正确性;进而分析了钢管咬合程度、钢管壁厚及钢筋直径对咬合型管幕试件抗弯性能的影响。结果表明:咬合型管幕试件抗弯性能良好,试件最终发生延性破坏;钢管咬合程度、钢管壁厚对试件的抗弯承载力影响显著,钢筋直径对试件的抗弯承载力影响不明显。最后,给出了钢管咬合程度、钢管壁厚及钢筋直径与抗弯承载力的关系式;并通过多元线性回归得到了咬合型管幕试件抗弯承载力简化计算公式。

钢筋正截面抗弯承载力极限测试

用HRB400钢筋为纵向受拉钢筋、HPB235钢筋为纵向受压钢筋,浇筑混凝土,制备配筋率分别为0.57%、1.01%、1.58%的3种建筑钢筋试件。对试件加载,测试每组试件的抗弯承载力。结果表明:当配筋率为0.57%时,试件的跨中挠度较大,易出现疲劳和损伤,且钢筋应变较小,刚度退化较严重,正截面裂缝宽度较高;当配筋率为1.58%时,试件的抗弯承载力极限可达238.64 kN,为较高水平,且试件的正截面屈服弯矩与开裂弯矩较高,当受到较大载荷时,钢筋试件的应变水平良好。由此可见,当配筋率为1.58%时,建筑钢筋正截面抗弯承载力较好。

活性粉末混凝土盖板抗弯承载力与无损检测参数的相关性试验

为了有效预测实际工程中活性粉末混凝土(RPC)盖板开裂强度与破坏强度,收集了27块实际工程中使用的RPC盖板,测试其表面硬度、表面回弹值、超声波波速、剪压值、名义开裂强度、名义破坏强度。线性拟合了不同检测参数与名义破坏强度、名义开裂强度之间的关系。结果表明:砂浆型回弹仪测得的RPC盖板表面回弹值与名义破坏强度线性相关性较强,相关系数为0.82。实际工程中推荐使用砂浆型回弹仪测试RPC盖板表面回弹值,预测其抗弯承载力。

装配式压型钢-空心混凝土组合板抗弯承载力数值模拟

提出一种新型装配式压型钢-空心混凝土组合板,利用ABAQUS软件建立不同设计参数的有限元模型,对比不同结构形式的组合板抗弯承载力,分析组合板厚度、压型钢厚度、空心半径对抗弯承载力的影响规律。研究表明,组合板使用压型钢的抗弯承载力比使用压型钢板提升了15.4%;相同厚度下,装配式压型钢-空心混凝土组合板的抗弯承载力比普通压型钢板-实心混凝土组合板提升了14.7%,组合板质量降低了20.5%;组合板厚度从120 mm增加到160 mm,极限承载力提高了46.2%;压型钢厚度从0.6 mm增加到1.0 mm,极限承载力提高了54.7%;混凝土空心半径对抗弯承载力的影响较小,随着空心半径的增加,抗弯承载力降低。

UHPC加固钢筋混凝土T梁的抗弯承载力计算

综合考虑结构设计原理与现行桥梁加固规范,推导了UHPC加固钢筋混凝土T梁的抗弯承载力基本假定及计算公式,采用非线性有限元软件建立了试件的三维实体模型,进行了四点弯曲模拟试验,并对比分析了理论公式计算值与数值模拟试验值。结果表明:在截面高度增加10~20 cm的情况下,UHPC加固试件的抗弯承载力有显著提升;加固试件的抗弯承载力数值模拟试验值均大于理论计算值,平均相对误差为14.4%,理论公式具有一定的安全储备;推导的理论计算公式能简单、快速地预测试件的抗弯承载力,可为UHPC加固钢筋混凝土T梁的理论计算与工程应用提供参考。

T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板的抗弯承载力

为研究考虑T型加劲肋贡献的组合桥面板抗弯承载力,采用经试验验证的有限元模型开展关键参数分析,主要影响参数包括纤维混凝土层厚度、纤维混凝土强度、钢顶板厚度、钢板强度和钢筋直径。结果表明:正弯矩抗弯承载力随纤维混凝土板厚度、纤维混凝土强度、钢顶板厚度和钢板强度的增加而提高;负弯矩抗弯承载力随钢顶板厚度、钢筋直径和钢板强度的提高呈线性增长趋势,但不随纤维混凝土强度增加而提升。基于组合桥面板的受力特性与破坏模式对其正负弯矩区的抗弯承载力公式进行研究,提出考虑T肋贡献修正系数的组合桥面板正弯矩区抗弯承载力修正计算公式,并推导出考虑T肋参与受力的组合桥面板负弯矩区抗弯承载力计算公式,均具有较好的计算精度。

UHPC加固钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究

为研究普通钢筋混凝土梁不同受力区域加固超高性能混凝土(UHPC)后抗弯承载力的变化情况,设计、制作了3根试验梁[未加固钢筋混凝土梁(RC)、受压区UHPC加固梁(UC)和受拉区UHPC加固梁(UT)],采用四点加载法进行抗弯试验,分析加固前后试验梁的破坏模式、荷载-挠度曲线及承载力变化规律。结果表明:试验梁UC和UT相较于RC,刚度和承载力大幅提高,其中承载力分别提高61.2%和96.9%;提出了钢筋混凝土梁受压区、受拉区(考虑纤维贡献)加固UHPC后的抗弯承载力简化计算公式,计算值和试验值误差小于5%,具有较高的计算精度和适用性。

一种钢管支架咬合式节点插座尺寸优化及抗弯承载力研究

本文主要对比分析了节点插座的不同外形尺寸、壁厚对一种新型钢管支架咬合式节点轴向拉、压承载力以及抗剪承载力的影响,得到了优化后的节点插座尺寸,并进一步分析研究了优化尺寸形成的组装节点抗弯承载力,结果表明该新型支架节点承载能力远超市场现有节点。

矩形钢管偏心相贯梁柱节点平面内抗弯承载力

为研究矩形钢管偏心相贯梁柱节点的平面内抗弯性能,完成了节点的平面内抗弯承载性能试验,得到其承载力和破坏模式,并通过有限元参数分析对理论式进行改进,结合回归分析,建立节点平面内抗弯承载力的实用计算式.结果表明,节点的破坏模式为主管翼缘管壁屈服与腹板压屈的组合破坏.加劲肋可有效提高矩形管偏心相贯梁柱节点的抗弯承载力.通过参数分析,得到了梁柱翼缘宽度比、梁截面高度与柱翼缘宽度比、柱截面管壁宽厚比、梁柱截面壁厚比等参数对矩形管偏心相贯梁柱节点承载性能的影响规律,结果表明,增大梁高以及增大柱壁厚对于提高承载力最为有效.最后拟合得到矩形管偏心相贯梁柱节点的承载力计算式,通过和试验结果及数值计算结果的对比,验证了计算式的准确性.

CFRP板加固H型钢梁抗弯承载力计算方法

为进一步研究碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固H型钢梁的抗弯承载力计算方法,在现有的理论公式推导基础上,以H型钢受拉翼缘达到屈服强度为标准,采用叠加法对加固钢梁在弹性工作阶段的屈服弯矩进行推导,得到CFRP板加固H型钢梁抗弯承载力计算公式。将已有文献的试验数据与推导的公式计算值进行对比分析的结果表明,公式计算结果与试验结果基本吻合。本文推导的计算公式可以为非预应力CFRP材料加固钢梁抗弯承载力计算提供一定的参考。

外贴FRP加固RC短梁抗弯承载力公式

采用外贴FRP布加固钢筋混凝土短梁时,现有抗弯承载力计算公式大多基于无下降段的混凝土受压本构模型,导致公式计算结果存在误差。为此,提出将带下降段的Hognestad混凝土受压应力-应变曲线引入计算过程,以考虑受压区混凝土的实际受力状态。根据加固短梁的破坏模式推导了4种破坏形式的抗弯承载力计算公式,包含FRP布未被拉断的适筋破坏、FRP布被拉断的少筋破坏、超筋破坏和剥离破坏,最后通过一批试验短梁数据验证了公式的准确性。结果表明:采用完整混凝土受压本构模型能提供更准确的加固短梁承载力评估值,所推导公式的计算结果与试验结果的平均值为1.03,标准差为0.04,变异系数为4.22%,离散性较小,说明公式具有较好的可靠性。

国内外钢筋UHPC梁抗弯承载力计算方法研究

为研究钢筋超高性能混凝土(UHPC)梁抗弯承载力计算方法,对4片HRB500和1片HRB400钢筋UHPC梁开展抗弯试验,分析试验梁的破坏模式和荷载~位移曲线,提出适筋UHPC梁承载力计算方法,并与国内外UHPC设计规范、部分学者给出的方法进行对比。结果表明:适筋UHPC梁呈延性破坏,承载力随配筋率的增加而增加,钢筋等级对截面的刚度和开裂基本无影响,仅影响试验梁的承载力;法国规范计算的抗弯承载力精度最高,但需结合UHPC本构曲线进行迭代和试算,不便于设计人员采用;瑞士规范等将受压区UHPC应力简化为三角形,计算精度较高,但计算假定对中、高配筋UHPC梁是不合理的;湖南省地标和袁娜未考虑UHPC的抗拉贡献,计算值分别偏小12.5%和15.7%,而未对抗拉贡献进行折减会导致承载力普遍被高估;本文提出的简化计算方法偏安全取受拉区等效系数为0.55,具有较高的计算精度,符合我国规范的计算原则。

基于有效宽度的蝶形腹板箱梁抗弯承载力

为研究蝶形腹板箱梁有效宽度及抗弯承载力,设计、制作了试验模型,并进行了静力加载试验;通过建立与试验条件一致的ABAQUS有限元模型,分析其受力性能;依据平截面假定,结合中、美、日三国规范计算其有效宽度,引入蝶形腹板折减系数 ,建立了蝶形腹板箱梁极限抗弯承载力计算公式;通过承载力计算值与试验值、有限元值对比,结果表明:蝶形腹板与顶底板之间协同工作,受力性能良好;依据中美规范计算蝶形腹板箱梁有效宽度较为合理;在此基础上,蝶形腹板箱梁抗弯承载力计算值与试验值较为吻合,且结果偏安全。

U型钢筋预制拼装水池壁板湿接缝抗弯承载力研究

本文通过建立非线性有限元模型进行四点弯曲静力加载模拟,研究了湿接缝长度、纵向钢筋直径、横向钢筋直径、搭接长度对U型钢筋预制拼装板的抗弯承载能力的影响。基于极限平衡状态分析的方法,提出了抗弯承载力计算公式、受压区高度提高系数,利用受压区高度提高系数γ判别预制拼装板的破坏模式。研究结果表明:在保证有效的搭接距离下,湿接缝长度、横向钢筋直径、U型钢筋搭接长度对于抗弯极限承载力的影响有限,增大纵向钢筋直径能有效提高板的承载力;湿接缝通过U型钢筋搭接的连接方式,提高了混凝土与钢筋之间的锚固性能,充分利用了钢筋的承载能力;提出的公式能较为准确的计算出U型钢筋预制拼装板的极限抗弯承载力;当受压区高度提高系数γ的值大于1时,预制拼装板为适筋破坏,小于1时,为超筋破坏。

采用BP-ANN模型的梁柱平齐端板连接节点极限抗弯承载力预测研究

筛选文献中报道的143组试验数据,采用误差反向传播人工神经网络(BP-ANN)建立和训练了1个2层BP-ANN模型,对梁柱平齐端板连接节点的极限抗弯承载力进行了预测。该模型利用20个组件特征参数作为输入,以极限抗弯承载力作为输出。通过与传统机器学习算法预测结果对比,验证了方法和模型的有效性,并依据模型推导出一个实用简化的极限抗弯承载力数学表达式。统计分析结果显示:经过训练的BP-ANN模型,在测试集上的平均绝对百分比误差(MAPE)为5.28%,均方误差(MSE)为5.79×10^(-4)。另外,对特征参数进行敏感性分析,得到了组件特征对节点极限抗弯承载力的影响程度。研究结果表明:采用BP-ANN模型能够综合考虑组件特征对节点极限抗弯承载力的影响,预测结果较为准确;该模型为梁柱连接性能评估和改进提供了智能化的解决方案,可作为数值模拟和结构试验研究的有力补充。

CFRP板加固RC梁极限抗弯承载力试验

为了解CFRP板加固RC梁裂缝抑制及极限抗弯承载力影响效果,以孟加拉邦戈邦都大桥为背景,选取典型箱梁顶板结构单元,制作1∶1实体模型进行极限抗弯承载力试验,将试验结果与有限元和理论分析结果进行对比。结果表明:在RC梁发生极限破坏过程中CFRP板从中间向两端逐渐剥离并弹出,受压区混凝土未发生异样;未加固的RC梁平均裂缝宽度为2.75 mm,梁端最大位移为11.23 mm,平均极限抗弯承载力为90.8 kN·m,加固的RC梁平均裂缝宽度为0.61 mm,梁端最大位移为5.65 mm,平均极限抗弯承载力为159.6 kN·m,与未加固的RC梁相比,加固的RC梁极限抗弯承载力实际提高约76%;在RC梁发生极限破坏时,CFRP板约发挥了自身抗拉强度的23%;RC梁极限抗弯承载力加固前理论计算值小于有限元计算值,加固后理论计算值大于有限元计算值,加固前、后有限元计算值与实测值几乎相同。

带锈蚀栓钉的组合梁疲劳后抗弯承载力影响因素分析

为了探索钢-混组合梁锈蚀和疲劳后抗弯承载力的影响因素,开展了组合梁的理论和试验研究.基于断裂力学和疲劳剩余强度理论得到栓钉、钢梁和混凝土的剩余强度,在此基础上建立了一种组合梁抗弯承载力的计算方法,并利用5个试验梁进行了验证,最后选取混凝土强度、栓钉直径、疲劳加载上限、栓钉锈蚀率等影响因素进行参数分析.结果表明:随着栓钉锈蚀率增大,抗弯承载力呈现先慢后快的退化趋势,当锈蚀率为20%时,组合梁抗弯承载力下降9.1%;所建模型与试验值较为吻合,表明该模型具有良好的适用性;混凝土强度、疲劳加载上限、栓钉锈蚀率以及栓钉数是影响组合梁抗弯承载力的主要因素.

单元式幕墙组装节点抗弯承载力研究

鉴于建筑幕墙中带有竖向装饰条单元式幕墙大量应用,导致单元式幕墙的组装节点(横梁与公母立柱连接节点)必须有相应抗弯承载力才能需要传递装饰条传递给横梁的弯矩,而不是以前常规处理:忽略其抗弯承载力。由于该类节点的抗弯承载力现有幕墙相关规范中没有相应承载力计算公式,本文通过介绍屈服线原理进行理论推导,并通过试验和有限元两种方式进行验证,得出单元式幕墙组装节点的抗弯承载力理论计算方法。