局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明:局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l_(0)/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。

正弦波形腹板PEC梁受弯性能试验研究

部分包覆钢-混凝土组合结构简称为PEC结构,兼具混凝土结构和钢结构的优点,腔体内填充混凝土可以有效提升型钢的抗屈曲能力,翼缘间通过焊接钢筋形成连杆增强对钢翼缘和混凝土的约束作用,从而提高结构的承载力与刚度。目前国内外对平腹板PEC梁已进行了许多研究,但关于波形腹板PEC梁的研究甚少。为研究波形腹板PEC梁的受弯性能,在PEC梁的基础上将H型钢的平腹板替换为正弦波形腹板,提出正弦波形腹板PEC梁,对其受弯性能进行试验研究,以期对该结构的实际应用提供借鉴。设计4根正弦波形腹板PEC梁试件,分别改变其配筋形式与焊缝形式的构造措施,通过四点弯曲加载试验,采集挠度、滑移、应变等数据。通过荷载-跨中挠度曲线分析、承载力分析、变形分析、应变分析、钢-混凝土滑移分析等,探究4根正弦波形腹板PEC梁构件的抗弯强度、延性、黏结滑移等各项性能,对比不同构造的优劣。试验结果表明:试件的实测承载力均大于理论承载力,4种构造形式下的屈服承载力和极限承载力差异不大,可以用边缘屈服准则和全截面塑性准则来计算承载力。对试件波浪腹板与上下翼缘间采用单面角焊缝与采用双面角焊缝进行对比发现,承载力和变形等方面差异不大,故PEC梁的波浪腹板与翼缘板间可采用单面角焊缝焊接,但制作时必须严格保证焊缝质量。试件主钢件沿梁的腹板高度方向应变很小,均未达到屈服应变,在靠近翼缘处应变开始增长,并出现陡增,说明弯曲正应力几乎完全由翼缘承担,主钢件腹板应变不符合平截面假定。4种构造下的PEC梁钢-混凝土滑移量差别不大,支座处滑移较小,最大滑移量基本在1 mm内;跨中腹部由于混凝土开裂严重,滑移量包含了裂缝宽度的影响,导致所测结果偏大很多,数据仅供参考。试验中4种构造形式的正弦波形腹板PEC梁最终均未达到截面破坏,由于挠度过大停止试验,荷载-跨中挠度曲线未下降,后续将考虑改进,按试件最终破坏来控制试验结束,从而进一步探讨试件的性能。