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。

掺钢纤维无配筋UHPC矩形梁抗扭性能试验研究

为研究掺钢纤维无配筋超高性能混凝土(UHPC)矩形梁的抗扭性能,分析钢纤维类型对梁体纯扭受力行为的影响,设计制作4根UHPC矩形梁[包括未掺钢纤维试件1根;掺短圆直、长圆直、端钩钢纤维试件各1根(钢纤维长分别为13,20,13 mm,直径均为0.2 mm,体积掺量均为2%)],并设计1套纯扭加载装置进行试件纯扭试验。基于试验结果,分析各试件在纯扭作用下的扭矩~扭率曲线、开裂和极限扭矩、扭矩~应变曲线、裂缝分布等,并推导UHPC矩形梁的抗扭承载力计算公式,将计算值与试验值进行对比验证。结果表明:掺入钢纤维使UHPC试件由脆性破坏变为延性破坏,且开裂和极限扭矩均有明显提升,最大提升幅度分别为45.6%和100.6%;当体积掺量不变时,钢纤维类型对无配筋UHPC梁开裂扭矩和扭率影响较小,但对极限扭矩和扭率以及裂缝分布有较大影响;掺端钩纤维试件和掺长圆直纤维试件的抗扭承载力和延性均优于掺短圆直纤维试件;掺钢纤维UHPC梁在纯扭作用下的主拉和主压应变显著高于未掺试件,表明钢纤维可以有效“桥联”UHPC基体;试件的抗扭承载力试验值和计算值比值的平均值为0.93,标准差为0.09,说明提出的抗扭承载力计算公式具有良好的精度。建议实际工程中的无筋或少筋UHPC构件采用端钩或长圆直纤维,以改善结构的抗扭延性和裂后承载力。

无粘结预应力高性能粉煤灰混凝土桥梁收缩与徐变变形试验研究

结合洛湛线的建设,以8根不同掺量的高性能粉煤灰混凝土无粘结预应力桥梁的收缩、徐变试验为基础,研究了不同掺量高性能粉煤灰混凝土在荷载长期作用下收缩、徐变性能及其上拱随时间的变化规律,探讨了温度、湿度等环境因素对不同掺量高性能粉煤灰混凝土收缩、徐变的影响。300多天的实验观测结果表明:高性能粉煤灰掺量20%～40%混凝土梁不但具有良好的工作性能和力学性能,而且长期性能良好,与同强度的未掺高性能粉煤灰的梁相比,其后期强度和抗压弹性模量增大,收缩徐变减小,具有良好的社会和经济效益。

高性能混凝土梁长期变形性能试验研究

以8根不同掺量的高性能粉煤灰混凝土梁的收缩、徐变试验为基础,研究了不同掺量高性能粉煤灰混凝土在荷载长期作用下的收缩、徐变性能及其上拱随时间的变化规律,探讨了温度、湿度等环境因素对不同掺量高性能粉煤灰混凝土收缩、徐变的影响.实验观测结果表明:高性能粉煤灰掺量20%～40%混凝土梁具有良好的工作性能和力学性能;与同强度的未掺高性能粉煤灰的梁相比,其后期强度和抗压弹性模量增大,收缩徐变减小,具有良好的社会和经济效益.

不同掺量高性能粉煤灰混凝土铁路桥梁试验研究

以9组不同掺量高性能粉煤灰混凝土无粘结预应力模型梁的使用荷载试验和抗弯承载力试验为基础,研究高性能粉煤灰混凝土梁在重复荷载作用下的受力行为。研究结果表明：掺量为20%~40%的高性能粉煤灰混凝土梁在使用荷载作用下,200万次疲劳加载后,梁体仍处于弹性阶段,疲劳加载对位移影响很小;梁的基频在200万次疲劳加载范围以内基本保持不变,表明梁体的刚度基本不变;相同强度高性能粉煤灰混凝土模型梁的开裂荷载和极限荷载均随高性能粉煤灰掺量（20%~40%）的增加有所提高;掺加高性能粉煤灰能显著减小混凝土梁裂缝的间距、宽度、高度,抑制裂缝的扩展,对提高梁体的耐久性有重要意义。因此,掺高性能粉煤灰20%~40%的混凝土用于32 m铁路预应力简支梁是可行的。高性能粉煤灰混凝土梁的抗弯承载力按TB10002.3—99规范计算,具有足够的精度。

无黏结预应力高性能粉煤灰混凝土桥梁疲劳损伤计算方法的研究

结合洛湛线工程项目,以不同掺量的高性能粉煤灰混凝土无黏结预应力桥梁的疲劳试验为基础和基于结构变形的方法计算无黏结预应力筋增量,提出一种考虑钢筋和混凝土两种材料耦合作用的非线性疲劳损伤过程分析方法。该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,通过分段线性的方法进行混凝土构件的非线性损伤过程分析。理论分析与试验结果比较表明,该方法能够较好地描述无黏结预应力混凝土梁疲劳损伤的全过程,并能给出更符合实际情况的疲劳寿命。

钢筋活性粉末混凝土梁全寿命周期疲劳应力计算方法研究

为了分析钢筋活性粉末混凝土梁在疲劳荷载作用下正截面力学性能随疲劳荷载作用次数不断劣化的过程,结合现有的钢筋混凝梁疲劳研究成果和本文钢筋活性粉末混凝土梁疲劳试验,提出了适用于活性粉末混凝土的疲劳变形模量退化模型和疲劳残余应变发展模型,并根据应变等效性假说推导得到了钢筋的弹性模量退化模型。在此基础上,采用钢筋弹性模量和活性粉末混凝土疲劳变形模量作为相应材料的损伤参量,同时考虑活性粉末混凝土残余应变和裂缝不能完全闭合的影响,应用分段线性的方法,提出了钢筋活性粉末混凝土梁全寿命周期正截面疲劳应力的计算方法。由该方法计算得到的理论值与试验值的对比分析表明:理论值与试验值吻合较好,具有一定的精度。该计算方法能较好地对钢筋活性粉末混凝土梁进行疲劳全过程分析,可部分代替费时、费力的疲劳试验。

大悬臂桥面板钢脊骨梁结构模型剪力滞效应有限元分析

以长沙市洪山桥塔梁墩固结节段模型试验为基础 ,应用有限元方法分析大悬臂钢脊骨梁在轴力和弯矩作用下剪力滞效应 ,并进一步研究了轴向力作用下 ,纵向加劲肋、横向加劲肋、横梁、挑梁变化对脊骨梁正应力的变化规律的影响 。

三主桁斜拉桥桥面板剪力滞效应研究

三主桁斜拉桥公路桥面板支撑在钢桁梁上直接承受汽车荷载,桥面板中存在剪力滞后现象.采用了空间有限元模型对三主桁斜拉桥板桁组合结构的混凝土和钢正交异性桥面板的剪力滞后情况进行了分析,计算结果表明,板桁结合梁桥面板中存在较明显剪力滞后效应,尤其在最内索锚固截面和中间支座截面附近纵向应力的横向分布更不均匀,其纵向应力不均匀系数ξ为2.54-3.07之间,因此设计时对这些部位必须予以充分考虑.

钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过对2根具有相同截面和配筋率的钢筋活性粉末混凝土梁的静力和等幅疲劳试验,研究了以出现概率为98.11%的桥梁应力幅值作用下,钢筋活性粉末混凝土梁裂缝、跨中挠度、受压区边缘RPC应变和钢筋应变随疲劳加载次数的变化规律.试验结果表明,采用出现概率为98.11%的桥梁应力幅值进行疲劳加载时,钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳寿命达200万次以上.其裂缝宽度、跨中挠度、受压区边缘RPC应变以及钢筋应变均随着疲劳加载次数的增加均呈现出2阶段发展规律,且200万次疲劳加载结束时的测量值分别为0.12mm、0.438mm、1 010με和987με,远小于静载破坏时的相应值,钢筋活性粉末混凝土梁体现出较好的耐疲劳性能.

无粘结预应力RPC梁疲劳性能试验

目的研究对比两种试验梁的静力及疲劳破坏形态.方法采用静载和等幅疲劳试验的方法,通过测量仪器采集和分析两种RPC梁挠度、裂缝宽度、钢筋应变和RPC应变.结果在出现概率为98%的桥梁应力幅作用下,两种试验梁的疲劳寿命都在200万次以上;对于无粘结预应力RPC梁,梁裂缝宽度﹑受压区边缘应变﹑跨中挠度﹑钢筋应变分别为0. 08 mm﹑814×10^(-6)、7. 6 mm、484×10^(-6),对于普通钢筋RPC梁分别为0. 12 mm、1 147×10^(-6)、10. 3 mm、1 226×10^(-6),远小于静载破坏对应值.结论两种试验梁都体现出了较好的耐疲劳性能,其中无粘结预应力RPC梁的耐疲劳性能强于普通钢筋RPC梁.

无粘结预应力活性粉末混凝土梁疲劳全过程应力计算方法研究

通过对无粘结预应力活性粉末混凝土梁进行等幅疲劳试验研究,得到了RPC应变﹑受拉钢筋应变和无粘结筋应力增量随疲劳循环次数变化的变化值.结合试验结果,提出了适用于活性粉末混凝土的疲劳残余应变演化方程及疲劳变形模量退化方程.基于损伤变量的定义形式及应变等效原理,推导了钢筋弹性模量退化模型及剩余疲劳强度模型;受拉钢筋及无粘结筋弹性模量退化模型及剩余疲劳强度模型的不同通过两者的S-N曲线和屈服强度的不同来体现.基于上述模型采用分段线性原理来代替疲劳非线性过程,并利用材料弹性模量的退化来反应材料的疲劳损伤,提出了无粘结预应力RPC梁疲劳全过程正截面疲劳应力计算方法.将计算结果与试验值进行对比,两者吻合较好具有一定精度.

大型钢脊骨梁剪力滞效应分析

假定纵向位移函数，使位移函数满足力学基本条件，通过变分原理建立大型钢脊梁在弯曲变形下的微分方程，然后用结果与ＳＡＰ９３计算结果进行比较分析，证明该位移函数的准确性。

大悬臂钢脊骨梁结构模型剪力滞效应探讨

以长沙市洪山大桥塔梁墩固结节段模型试验为基础 ,通过对模型的简化 ,给出了在轴力作用下剪力滞效应的解析解 ,并用模型试验进行验证 ;最后应用空间有限元方法分析大悬臂钢脊骨梁在轴力和弯矩作用下剪力滞效应 。

混凝土徐变计算模型及其实用性评述

混凝土的徐变预测关系到结构长期性能的合理确定。目前已有多种混凝土徐变预测模型,为便于设计和研究,对各计算模型的影响因素进行了分析和综述。基于试验实测和参考文献结果,对各预测模型对高强混凝土徐变、早龄混凝土的压缩/拉伸徐变的实用性进行了评价。结果表明:JTG D62―2012和GL 2000模型较适用于高强混凝土;GL 2000模型较适用于早龄混凝土的压缩和拉伸徐变,但压缩徐变误差超过26.4%,拉伸徐变误差大于46.1%,其他预测模型的误差不可接受。因此,既有的混凝土徐变模型不适用于早龄混凝土的拉伸与压缩徐变预测。如要对早龄结构进行受力分析,需采用反映早龄混凝土结构拉伸/压缩徐变特性的徐变模型。

无背索斜拉桥结构模型剪力滞效应实验研究

以长沙市洪山大桥塔梁墩固结节段模型试验为基础,应用有限元方法分析该结构模型在轴力和弯矩作用下该结构在固端的剪力滞效应,即主箱梁和桥面板各承担多少力的变化规律,给出了该结构模型剪力滞效应的变化规律及应力等值线图。

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明:目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。

无粘结预应力混凝土梁的变形分析

对于无粘结预应力混凝土梁的变形,普遍采用与有粘结预应力混凝土梁相同的方法进行近似计算。由于ANSYS软件功能强大,将其用于无粘结预应力混凝土梁变形的精确分析,并通过实例详细介绍了接触分析法,为无粘结预应力混凝土梁的设计和研究提供一种有效的分析方法。

预应力活性粉末混凝土梁疲劳后静力试验研究

通过对2根具有相同截面和配筋率的预应力活性粉末混凝土简支梁进行静力试验,与纯静力试验进行对比,研究预应力活性粉末混凝土梁疲劳次数对极限承载力的影响,结果表明预应力RPC梁体现出较好的抗裂性能.疲劳次数对试验梁刚度有反促进作用.

RPC抗折疲劳寿命的威布尔分布研究

活性粉末混凝土(简称R.PC)是一种新型水泥复合基材料,由于具有超高强度、高韧性、高耐久性等优良性能而受到越来越多的学者的关注与研究,随着我们研究的逐步加深,RPC材料也会越来越多的被应用于实际工程中.通过三种不同钢纤维体积掺量的试件进行抗折疲劳试验,研究了RPC的疲劳寿命分布,疲劳试验获得了试件的抗折疲劳加载次数,并用疲劳统计学理论验证了RPC疲劳寿命的威布尔分布.