C型外包花纹钢-混凝土界面粘结强度推出试验研究

为探究带拉条式C型外包花纹钢-混凝土的粘结强度及粘结滑移性能,考虑钢板的花纹高度、混凝土强度、拉条间距、截面宽度和翼缘截面形式对试件粘结强度的影响,设计制作了12个带拉条的C型外包花纹钢-混凝土推出试件。分析各试件的破坏过程、荷载-滑移曲线、钢板应变沿纵向分布规律及特征粘结强度;综合考虑各影响因素,统计回归得出特征粘结强度的计算公式。研究结果表明:增大花纹高度是改善粘结性能最有效的途径;特征粘结强度随着混凝土强度的增大呈增大趋势,随着截面宽高比和拉条间距的增大呈减小趋势;在同等条件下,翼缘内翻试件的粘结性能优于翼缘外翻试件;特征粘结强度的回归公式能够较好地拟合试验结果。

U型Twin-PBL剪力键承载力的推出试验研究

由于端部承压可提高Twin-PBL剪力键承载力,提出了一种新型的间断式U型Twin-PBL剪力键,通过在两片开孔钢板间设置端部钢板,增大了端部承压混凝土面积。以7个试件的推出试验,研究了这种新型剪力键的极限承载力和破坏特征。结果表明:U型Twin-PBL剪力键通过增大端部承压面积有效提高了抗剪承载力和刚度,根据破坏形态、荷载-位移曲线、贯穿钢筋应变-荷载曲线分析,探明了剪力键承载时的传力途径和顺序,加载前期主要由端部承压混凝土提供承载力,发生较大变形后贯穿钢筋和混凝土榫开始承受荷载,混凝土强度对剪力键极限承载力影响明显,而孔中混凝土榫和贯穿钢筋的影响较小。研究结果为装配式钢-混凝土组合梁桥提供了一种新的间断式剪力键的设计思路。

基于高强螺栓连接的装配式组合梁推出试验研究

为适应装配式建筑的发展需求,并实现钢–混组合梁的快速装配化,提出了一种基于高强螺栓连接的装配式组合梁,混凝土板和钢梁可在工厂预制,剪力连接件由高强螺栓和钢盖板组成,通过焊接在钢梁上的凹槽导轨将螺栓滑入到导轨中的指定位置,最后灌入CGM高强无收缩灌浆料,从而完成钢–混凝土组合梁的装配。为研究该高强螺栓剪力连接件的抗剪性能,设计了两个推出试件,通过推出试验对其抗剪性能进行研究,观察试验中试件的破坏形态、荷载–滑移曲线、以及荷载作用下混凝土板的横向分离量。试验和分析结果表明:试件在高强螺栓连接件作用下呈现出良好的组合作用、试件破坏形态为二次灌浆混凝土的局部压溃;横向布置的钢筋在试件抗剪过程中发挥了一定作用;随着混凝土翼板横向分离量的增大,试件的抗剪性能逐渐减弱。可参照我国现行《钢结构设计标准》(GB50017-2020)对该高强螺栓的抗剪承载力进行计算。

叠合型PBL连接件推出试验及承载力研究

PBL连接件由于其较高的承载力和刚度,良好的延性和抗疲劳性能,在组合结构中被广泛应用。为进一步研究约束强弱对叠合型PBL连接件受力性能的影响,考虑贯穿钢筋直径、开孔孔径以及约束状态3个影响因素,设计制作7组叠合型PBL连接件,进行推出试验,观察试件的破坏过程和破坏模式。基于国内外推出的试验结果,量化分析了横向钢筋约束、贯穿钢筋直径及开孔尺寸等因素对PBL连接件受剪承载力的影响,建立了抗剪承载力计算公式。结果表明:PBL连接件孔内混凝土榫发生双面剪切破坏,贯穿钢筋产生弯剪变形,且内部混凝土榫剪切面平滑度和孔中贯穿钢筋的弯剪变形程度受到横向钢筋约束强弱的影响。配有贯穿钢筋及横向钢筋试件的荷载-滑移曲线均出现了二次强化效应,横向钢筋的约束使连接件荷载-滑移曲线峰值后保持稳定的持荷能力,显著提高了连接件的承载能力。考虑了横向钢筋约束非线性影响和多孔耦合作用的PBL连接件承载力计算公式具有更好的精度,可适用于有、无贯穿钢筋的构件设计,物理意义明确,应用范围更加广泛。

栓钉推出试验及有限元仿真研究

【目的】钢-混组合梁借助栓钉实现相互连接,栓钉能抵抗钢梁与混凝土之间的纵向分离,也可传递纵向剪力,是研究两者组合在一起的重点。【方法】本研究使用ABAQUS有限元分析软件对栓钉进行仿真研究,在已有的单层栓钉推出试验的基础上,有限元仿真结果与试验结果吻合较好。在有限元较精确的情况下进行参数化数值分析,研究混凝土强度、栓钉极限抗拉强度对栓钉抗剪承载力的影响。【结果】由计算结果可知,栓钉抗剪承载力随混凝土强度及栓钉极限抗拉强度的增大而提高,并对试验结果与有限元结果进行分析。【结论】在提高混凝土强度时,超过C50混凝土强度对栓钉抗剪承载力提高较小,要考虑其经济性。在提高栓钉极限抗拉强度时,为了满足混凝土与连接件共同工作的情况,要与相应混凝土强度等级相适应,避免一方先行被破坏。

钢管再生混凝土黏结滑移推出试验及黏结强度计算

为了揭示钢管再生混凝土界面黏结滑移的作用机理,采用服役满50年的混凝土作为再生粗骨料来源,设计25根钢管再生混凝土短柱试件进行推出试验。考虑试件的截面形式、再生粗骨料取代率、混凝土强度等级、长径比及界面埋置长度5个变化参数对其黏结性能的影响,获取两类不同钢管再生混凝土的荷载滑移曲线、黏结应变和黏结力分布规律,推导黏结剪力传递长度公式,并运用相关强度公式对钢管再生混凝土的黏结强度进行对比计算。研究结果表明:加载端和自由端的荷载滑移全过程曲线具有相似性,但自由端的初始滑移发展较慢。钢管纵向应变在加载初期和加载末期分别呈负指数分布和线性分布,实测强度较名义黏结强度大。对比得到圆形试件的黏结性能优于方形试件;圆形试件的黏结强度随骨料取代率的变化具有一定的波动性;方形试件的黏结强度随取代率的增大而略为增大;当混凝土强度较高时,其极限黏结强度会有所提高;钢管再生混凝土的黏结强度随长径比的增加而有所降低。

PBL剪力键静载力学性能推出试验研究

通过7组21个PBL剪力键(开孔钢板连接件)试件的推出试验,研究PBL剪力键的弹性承载力、极限承载力、滑移量及延性系数等静载力学性能。运用推出试验的非线性有限元仿真分析,研究PBL剪力键的传力和破坏过程。结果表明:PBL剪力键的极限承载力高,延性系数大;按照荷载-滑移曲线及内部应力状态,PBL剪力键的破坏过程可分为线性阶段、弹性阶段及塑性阶段;弹性阶段之前承载力主要由孔洞内混凝土提供,弹性阶段之后承载力主要由贯穿钢筋提供。由于PBL剪力键的力学性能指标尚无明确的定义和标准化的推出试验方法,使得各试验者得到的PBL剪力键承载力回归公式没有普适性。为使PBL键得到更广泛的应用,应尽快规范PBL键推出试验方法。

两类PBL剪力键推出试验的对比研究

根据钢-混结合梁与钢-混结合段中PBL剪力键不同的受力状态,设计了两种试验构造类型共9组36个PBL剪力键试件的推出试验,测试了各组试件的相对滑移及构件应力水平。试验结果表明:两种构造形式的PBL剪力键试件的荷载-滑移曲线、破坏过程及破坏形态截然不同;在构造参数相同的情况下,钢-混结合段中PBL剪力键的极限承载力、极限荷载、抗剪刚度和延性系数都要优于钢-混结合梁中的PBL剪力键;在进行PBL剪力键的推出试验研究时,有必要根据其受力状态选择相对应的试验构造;PBL剪力键的承载力、抗剪刚度、延性系数的影响因素有混凝土强度、开孔直径、开孔钢板厚度、贯穿钢筋直径、键群的布置形式以及试验构造等。需要尽快制定PBL剪力键的标准试验方法,以方便对其进行系统的研究以及促进其在钢-混组合结构中的应用。

多排焊钉推出试验试件力学性能

单排焊钉推出试验与多排焊钉推出试验得到的单钉承载力有一定的差别,为了明确焊钉排数对多排焊钉的抗剪承载力的影响,进行了1组单排焊钉基本力学试验和4组不同排数的多排焊钉力学性能试验.试验结果表明,焊钉排数对焊钉的抗剪承载力有影响,换算得到的单个焊钉承载力随排数的增加而降低,焊钉排数的影响随排数的增加而趋于稳定,其影响值在15%以内.结合试验结果,给出了焊钉排数对其抗剪承载力影响的表达式.此外,根据多排焊钉的荷载滑移曲线,给出了多排焊钉的荷载滑移关系表达式,与试验结果比较表明,所给表达式的结果与试验结果吻合较好.

钢管混凝土界面抗剪粘结强度的推出试验

为考察钢管混凝土界面抗剪粘结性能,研究钢管截面形式对钢管混凝土界面抗剪粘结性能的影响,完成了6根方钢管混凝土和5根圆钢管混凝土共11个试件的反复推出试验。根据试验结果,探讨了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、抗剪粘结破坏特点以及钢管混凝土界面抗剪粘结强度的主要影响因素。试验结果表明,方、圆钢管混凝土界面具有相似抗剪粘结滑移曲线;圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土的大,混凝土强度对圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度的影响较小。

群钉连接件推出试验及塑性分析

为探明群钉连接件的承载能力及群钉受力的传递过程,通过推出试验测出试件的荷载～位移曲线和破坏形式,得出焊钉的极限承载力和抗剪刚度,并建立推出试件的有限元模型,分析群钉和混凝土局部受力的不均匀性。试验及分析表明:随加载的增大,群钉根部应力分布从上往下由马鞍形变为逐排递减;同排焊钉边缘的应力比内部大,不均匀受力相差均在5%以内;与焊钉接触混凝土局部受力呈现上下两排大、中间两排最小的规律,最大受力差值超出50%。群钉效应使焊钉承载力折减约5%,单钉平均受力大于按多个国家规范计算的焊钉抗剪极限承载力,在正常使用状态设计时应按局部混凝土的极限强度控制,焊钉的抗剪承载力约为极限承载力的30%。

新型全装配钢-混凝土组合梁连接件推出试验研究

该文主要研究一种新型全装配钢-混凝土组合梁,由预制楼板和钢梁通过新型抗剪连接件(以下简称“紧固件”)组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,预制混凝土楼板和钢梁界面的荷载传递主要通过紧固件和钢导槽之间的摩擦来实现。为了更好地研究紧固件和钢导槽的性能,对3组试件进行推出试验,研究了不同钢导槽形式、循环加载及紧固件数量对抗剪性能的影响。试验结果表明:紧固件和钢导槽都表现出较好的性能,试件的荷载-滑移曲线可分为3段;钢导槽截面高度较小时约束作用明显;循环加载可提升紧固件的抗剪承载力和刚度;该文推导的抗剪承载力计算公式与试验结果吻合较好。

考虑剪力环、泥皮和防腐涂层作用的钢管复合桩推出试验研究

依托港珠澳大桥建设,开展5组钢管复合桩推出试验,其中2组试件设有剪力环,研究钢管内置剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩黏结-滑移性能的影响规律。试验结果表明:考虑剪力环、泥皮和防腐涂层作用的钢管复合桩的平均黏结强度为0.242~0.404MPa;剪力环、泥皮和防腐涂层的存在显著影响了其黏结-滑移性能;剪力环明显改善了钢管的受力和变形,同时增强了钢管与核心混凝土之间的联结,使钢管复合桩的平均黏结强度提高67%,而泥皮和防腐涂层使两者间的黏结强度降低;当剪力环间距为1D(D为桩径)时,泥皮和防腐涂层对钢管复合桩的不利影响可不计,钢管与混凝土两者黏结可靠;在泥皮和防腐涂层作用的条件下,剪力环试件的界面黏结应力沿轴向降低,无剪力环试件界面黏结力沿轴向变化不明显。

钢管混凝土推出试验的力学行为分析

目的为了提高钢管混凝土复合结构的承载能力,研究一种钢管混凝土推出试验及其力学行为的分析方法.方法利用微段分析法,得到在线弹性范围内,钢管混凝土粘接层粘接切应力近似微分方程.结果给出了给定边界条件下粘接切应力方程.推导了核心混凝土轴力与轴向位移、钢管轴力与轴向位移以及核心混凝土与钢管相对轴向位移方程.粘接切应力方程为双曲正弦函数,在加载端,粘接切应力发生应力集中,应力集中的程度随切变模量的增大而减弱.轴向相对位移在加载端为正,随着加载端的远离,钢管轴力逐渐增大的缘故,轴向相对位移却可能为负.结论利用提出的钢管混凝土推出试验可以测量钢管混凝土之间粘接层的力学性能,钢管混凝土粘接层受剪力学行为分析方法为模拟钢管混凝土之间滑移现象提供理论基础.

高性能混凝土复合铺装短栓钉推出试验研究

针对正交异性钢桥面中高性能混凝土复合铺装薄层中剪力钉的长径比不满足钢结构设计规范要求的情况,采用推出试验,并且建立推出有限元弹塑性模型,对此类短栓钉力学性能展开研究。在推出试验中,栓钉在靠近焊缝处剪切破坏,栓钉周围混凝土无明显开裂或压溃现象。考察推出试件的破坏形态及其承载力的试验情况,综合分析栓钉受力性能的有限元结果可知,短栓钉具有良好的延性,其荷载~滑移曲线与栓钉材料的应力~应变关系密切相关,短栓钉距离其焊接位置15mm以外的部分对其抗剪能力贡献较小;短栓钉在高性能混凝土中仍具有良好的抗剪性能。将推出试验数值与各国规范计算值比较发现,我国现行规范的设计值偏于保守,建议可采用欧洲规范或者美国规范设计值进行相关设计工作。

型钢混凝土粘结滑移性能的推出试验及其分析(英文)

根据16个型钢混凝土标准试件和4个对比试件的推出试验,观察了构件的开裂和破坏过程,得到了荷载-滑移关系特征曲线.分析了各加载阶段沿型钢埋置长度上应变和滑移的分布规律.在对比试验中,将型钢腹板和翼缘内侧与混凝土相隔离.结果表明,型钢翼缘外侧和内侧(腹板)与混凝土之间的粘结应力在极限荷载时相差不大,而在水平残余阶段有一定差别.

花纹型钢混凝土组合结构粘结滑移推出试验及粘结强度研究

为改善型钢与混凝土之间的粘结性能和协同工作能力,将花纹钢板引入型钢混凝土组合结构中,利用花纹钢板的凸起花纹来提高接触面的粘结强度。制作了10个花纹工字型钢混凝土试件和1个普通型钢混凝土试件进行推出试验,研究花纹高度、花纹钢板设置位置和横向配箍率三个因素对粘结滑移性能的影响。对试件的破坏过程、破坏机理以及加载端荷载-滑移曲线、型钢应变沿其锚固长度的分布曲线进行了分析,回归拟合出各特征粘结强度的计算公式。试验结果表明,将花纹钢板引入型钢混凝土结构中,可显著提高型钢与混凝土接触面的粘结强度,同时试件的极限粘结强度和残余粘结强度随花纹高度和配箍率的增大而增大;花纹钢板设置在型钢不同位置时,对粘结强度的贡献不同,其中设置在型钢外翼缘对粘结强度的提高最为有利,设置在型钢内翼缘次之,设置在型钢腹板最小;建立的特征粘结强度计算公式能够较好地预测试验结果。

开孔钢板铰缝连接构造推出试验与数值模拟

目的针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,从而解决混凝土铰缝破坏后单板受力的安全问题.方法通过铰缝结构的推出试验,并观察试件的破坏过程和破坏形态,分析开孔板铰缝连接构造的破坏机理;针对铰缝结构的抗剪性能,采用有限元与推出试验相结合的方法,对开孔板铰缝连接构造进行数值模拟.结果在试验荷载刚开始作用于试件时,由于本身静摩擦力存在,结合面未发生滑移;随着荷载增加,结合面内部开始产生微裂纹,并逐步形成较大裂缝,开孔板、贯穿钢筋、混凝土榫及铰缝结合面共同承受外荷载;铰缝结合面产生贯穿裂缝,界面剪力完全由开孔板、钢筋混凝土榫承担,直至完全破坏.结论推出试验荷载-滑移曲线及试件的破坏形态验证了数值模拟方法的正确性,可为进一步对该新型结构抗剪性能及计算方法研究提供依据.

改良式微推出试验评价化学处理玻璃纤维桩表面后与树脂水门汀的粘接强度

目的:建立一种改良式微推出方式测试玻璃纤维桩表面经35%磷酸+硅烷偶联剂处理后与树脂水门汀的粘接强度,探讨此种测试模式评价玻璃纤维桩与树脂水门汀粘接强度的价值。方法:先将40支玻璃纤维桩随机分成2大组,每组20支,组1为磷酸+硅烷化组,组2为对照组。再将每一大组随机分为M(改良)和T(传统)两个小组,每组10支,分别用改良式微推出试验和传统微推出试验测定纤维桩与树脂水门汀的粘接强度并观察破坏模式。结果:组1M(磷酸+硅烷化组-改良)微推出粘接强度为(18.85±1.42)MPa,组1T(磷酸+硅烷化组-传统)为(19.39±1.35)MPa,组2M(对照组-改良)为(11.26±1.57)MPa,组2T(对照组-传统)为(11.27±1.83)MPa,在改良组和传统组中,磷酸+硅烷化组粘接强度值均显著高于对照组(P<0.01),且改良组中断裂模式100%为桩/树脂界面破坏,相比传统组的65.7%,更加集中体现界面粘接强度的变化。结论:相较于传统组,改良组微推出试验能更有效地评价纤维桩与树脂水门汀之间的粘接强度,且35%磷酸+硅烷化处理玻璃纤维桩表面可以更有效地提高其与树脂水门汀的粘接强度。

基于刘家峡钢管混凝土桥塔的推出试验研究

刘家峡悬索大桥是目前国内最大的钢-混结构桥塔。对于这种新型结构而言,钢管和混凝土之间的相互作用效应是其受力复杂性和安全可靠性所在。通过对刘家峡悬索桥钢-混桥塔缩尺模型进行推出试验,得出钢-混界面极限粘结强度与粘结破坏时的滑移距离,进而与ANSYS建立的非线性有限元仿真结果进行对比,证实了采用有限元仿真能够有效模拟钢管混凝土结构。利用该有限元模型研究焊钉对钢-混结构粘结滑移的影响,结果显示:焊钉对钢管与混凝土之间的初始粘结状态影响甚微,但初始粘结破坏后,能显著减小钢管与混凝土之间的滑动距离。这对钢管混凝土工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。