钢-混凝土预制混合梁变形性能研究

基于两端固定边界条件下预制混合梁的静力受弯试验,研究了此类预制构件在跨中集中荷载作用下的变形性能。采用奇异函数法建立了预制混合梁的挠曲线计算公式,分析了钢梁与混凝土梁抗弯刚度比、长跨比以及高跨比对变形性能的影响。结果表明:各试件考虑剪切变形影响的挠度计算值与试验值吻合较好,与预制混凝土梁相比,剪切变形对预制混合梁变形性能影响更为显著;由剪切变形引起的附加挠度与总挠度比值随长跨比增加呈线性增长趋势,相同长跨比下其比值随高跨比的增加而增大;建议预制混合梁在高跨比大于1/12时考虑剪切变形的影响。

端板与柱间灌浆层对端板连接RCS节点抗震性能影响的试验研究

为研究端板与柱间灌浆层对端板连接RCS节点抗震性能的影响,以端板与柱间灌浆层厚度、灌浆层强度以及螺栓预拉力为主要研究参数,进行了4个端板连接RCS节点试件的低周反复加载试验.基于试验数据,研究了各试件的破坏形态、滞回性能、承载能力、刚度退化规律、延性、耗能能力和变形组成等.试验结果表明:强柱弱梁型端板连接RCS节点的破坏形态为梁铰破坏机制,灌浆层出现压碎脱落现象,整个受力过程中钢梁端板、灌浆层和柱面之间连接紧密,未出现滑移现象,端板和RCS节点之间的连接和传力可靠,表现出良好的受力性能.各试件滞回曲线呈梭形,梁端塑性铰充分耗散能量,具有较好的抗震性能;反复荷载作用下端板与柱间灌浆层的损伤累积导致节点延性和耗能能力降低,其降低幅度随灌浆层损伤程度增加而增大;各试件刚度退化规律基本一致,灌浆层的损伤累积导致刚度退化加剧;节点的变形主要来自钢梁的变形,在整个加载过程中,各试件端板连接变形较小,在极限位移角时,试件RCS1、RCS3和RCS4由端板连接变形引起的位移所占比例分别为1.5%、1.8%和2.7%.各试件弯矩-转角关系曲线呈现出明显的非线性特征,试件RCS1~RCS4按刚度分类均属于半刚接节点,节点初始转动刚度随灌浆层厚度增加而提高,但提高幅度有限.

钢-混凝土预制混合梁受弯性能有限元分析

基于两端固定边界条件下钢-混凝土预制混合梁的受弯性能试验,采用ABAQUS软件对其受弯性能进行非线性有限元分析.通过与试验结果对比,验证了材料本构模型、单元类型、接触关系和边界条件等建模方法的可靠性.利用验证的有限元模型研究了钢梁长度以及钢梁与混凝土梁设计受弯承载力比对受弯性能的影响.结果表明:该有限元模型能有效地模拟钢-混凝土预制混合梁在静力集中荷载作用下的受弯性能;初始刚度随钢梁长度的增加呈线性降低;随着钢梁长度的增加,极限荷载先增后减,当钢梁长度超过400,mm后,极限荷载降低缓慢,钢梁所受最大弯矩基本保持不变.当钢梁长度为200~400,mm、钢梁与混凝土梁设计受弯承载力比为1.0~1.2时,钢梁强度可得到充分利用,且钢材用量相对较少.

设置灌浆层端板螺栓连接装配式混合框架梁柱节点抗震性能

为研究设置灌浆层端板螺栓连接装配式混合框架(PRCS)节点的抗震性能,通过4个足尺试件的低周反复荷载试验和精细化ABAQUS模型有限元分析,研究不同灌浆层厚度、端板厚度、钢梁高跨比等因素对PRCS节点的承载力、刚度、延性、耗能能力和螺栓受力的影响,分析低周反复荷载作用下节点受力机理。结果表明:设置灌浆层对节点承载力与初始刚度提高有限,增幅在5%以内,灌浆层厚度增加会对螺栓受力产生不利影响,建议灌浆层厚度不大于20 mm;不同端板厚度节点的刚度退化规律一致,破坏时节点刚度约为初始刚度的15%,端板厚度增加会使节点由混合破坏机制向梁铰破坏机制转变;随钢梁高跨比提高,节点连接界面呈现剪切破坏趋势。

钢-混凝土预制混合梁受力性能分析

通过对4个钢-混凝土预制混合梁试件进行拟静力试验,研究了该预制试件的破坏模式、受力过程及受力机理。采用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土预制混合梁的受力性能进行模拟,研究了钢材屈服强度、纵筋配筋率和钢梁长度对其受力性能的影响,并分析了钢、混凝土梁两者间刚度及承载力的匹配关系。研究结果表明:钢-混凝土预制混合梁最终破坏表现为混凝土梁端出现塑性铰,而端部钢梁在整个加载过程中保持完好,钢与混凝土连接节点能可靠传递两者间应力。提高钢材屈服强度和增加纵筋配筋率可提高承载力,其中增加纵筋配筋率的提高效果更明显;随着钢梁长度的增加,承载力逐渐增大,但初始刚度呈线性降低。根据研究结果给出了该类型预制构件的设计建议:混凝土梁与钢梁设计受弯承载力比(Mc/Ms)取值范围宜为0.8～1.0,端部钢梁长度取值范围宜为100～200 mm;箍筋加密区范围起算点应取混凝土梁端截面而不应取柱边。