不同剪力连接度下装配式钢-混组合箱梁受力性能试验研究

采用预制桥面板和集簇式栓钉连接的装配式钢-混组合梁桥,可减少现浇工序,加快施工速度。文中为研究剪力槽孔间距及剪力钉数量对组合梁共同工作程度的影响,制作4片采用不同簇钉群连接参数的钢-混组合箱梁,进行抗弯弹塑性全过程加载试验,研究剪力连接度对组合梁结构受力性能的影响。结果表明,当组合梁剪力连接度由1降低到0.65时,组合梁受弯承载力减少17%;当组合梁剪力连接度大于1时,受弯承载力基本未增加,而结构延性有所下降。在界面滑移方面,随剪力连接度增大,界面滑移量则明显减少。在破坏模式方面,剪力连接度越大,预制混凝土板的纵向劈裂及局部压溃,可能成为破坏控制条件;反之,栓钉剪断及钢梁破坏易成为结构失效控制条件。

剪力连接度对钢-混凝土组合梁桥力学性能的影响

为探究剪力连接度对钢-混凝土组合梁桥力学性能的影响,以某跨径40 m的简支钢-混凝土组合箱梁桥为依托,分析剪力连接度对结构的抗弯承载力、相对滑移和破坏模式的影响。结果表明:当剪力连接度<0.75时,组合梁桥的抗弯承载力与弹塑性阶段的抗弯刚度随剪力连接度的增大而增大,相对滑移随剪力连接度的增大而减小;当剪力连接度≥0.75时,剪力连接度的增加对组合梁桥受力影响较小。调研统计发现,目前国内钢-混凝土组合梁桥剪力连接度的取值较为保守,综合考虑工程结构的受力性能与经济性,建议钢-混凝土组合梁桥剪力连接度的取值范围为0.75~1.25。

剪力连接度对组合梁非线性的影响

在组合梁参数化有限元模型的基础上,改变连接件间距,进行了6根不同剪力连接度组合梁的非线性分析.结果表明:当剪力连接度大于0.6时,适当地改变其大小对组合梁非线性性能影响较小,实际工程中使用部分连接组合梁是切实可行的.

剪力连接度对钢-混凝土组合梁抗震性能的影响

报道了9根不同剪力连接度钢-混凝土组合梁(5根简支组合梁,4根连续梁)的低周竖向反复荷载部分试验研究结果。对钢-混凝土组合梁的破坏形态、滞回规律、耗能能力、刚度退化规律等抗震性能进行了深入的分析,重点探讨了不同剪力连接度对钢-混凝土组合梁抗震性能的影响。

钢-混凝土连续组合梁滑移与挠度耦合分析

钢-混凝土连续组合梁界面滑移在一定程度上减小组合梁刚度, 增大变形, 影响构件性能.为定量研究组合梁界面滑移对构件性能的影响, 对11根钢-混凝土连续组合梁进行了静力试验, 描述了连续组合梁的滑移和挠度分布规律, 建立了不同边界条件和不同荷载作用下的简支组合梁滑移挠度联合微分方程组, 利用叠加法建立了钢-混凝土连续组合梁滑移和挠度的解析解计算公式.利用解析公式对17根连续组合梁试件进行了计算, 计算结果与实测值吻合较好.计算结果表明, 剪力连接程度对挠度有一定影响, 当剪力连接度达到完全连接后, 增大剪力连接度对挠度影响很小;当剪力连接度在0.6～1.0范围内时, 界面滑移引起的挠度增量小于5%;同时, 随连续组合梁剪力连接度的降低, 连续组合梁界面滑移逐渐趋近于无剪力连接的叠合板滑移值.

部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁刚度分析

为探讨部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的变形情况,设计3片不同抗剪连接度的试验梁,并进行单调加载实验.考虑边界条件对刚度的影响,结合组合系数法,推导出适合部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的刚度计算式.理论分析与试验结果表明:在钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中部分充填混凝土可以提高梁体的刚度,当钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中充填60%的混凝土时,其刚度提高最明显,最为合适.

负弯矩荷载下钢-混凝土组合梁抗弯刚度研究

针对负弯矩作用下钢-混凝土组合简支梁的抗弯刚度,考虑剪力连接度与纵横向配筋率等参数的影响,进行13根负弯矩作用下钢-混凝土简支组合的抗弯刚度试验研究,并运用ABAQUS有限元软件对负弯矩作用下钢?混凝土组合梁的力学性能进行模拟,其中栓钉分别采用梁单元和弹簧单元2种建模方法。在试验验证的基础上,通过足尺算例探讨剪力连接度、栓钉布置、栓钉直径、加载位置、纵筋率及跨度等参数对钢?混凝土组合梁负向抗弯刚度的影响规律。研究结果表明:剪力连接度对刚度影响最大,纵筋率的影响其次,其余参数影响不大。结合试验研究与理论分析,建议钢?混凝土组合梁负向抗弯刚度仍按规范《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)提供的表达式,提出考虑混凝土翼板0.6hc有效厚度并计入钢梁与钢筋等抗弯刚度贡献的负弯矩折减刚度法,该方法与现有的钢-混凝土组合梁负向抗弯刚度计算公式相比精度较高。

钢-混凝土组合箱梁剪力滞系数实用计算方法

为了考察剪力滞后效应对钢-混凝土组合箱梁力学性能的影响,利用综合考虑剪力滞、剪切变形和界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁解析计算方法对混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数进行理论计算,主要考察宽跨比、剪力连接度和顶底板厚度3个主要影响因素对组合箱梁剪力滞系数的影响。计算结果表明:随着宽跨比的增大,顶板剪力滞系数及底板剪力滞系数均减小;在宽跨比较大时,顶板厚度对顶板剪力滞系数有较大影响,但对底板剪力滞系数的影响较小;顶板及底板剪力滞系数受剪力连接度的影响非常小,因此,在剪力滞系数计算中可以忽略剪力连接度的影响,采用完全剪力连接度进行计算。在大量计算数据基础上提出较为准确的混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数实用计算公式,计算形式简洁,便于工程应用。

负弯矩作用下含角钢连接件的叠合板组合梁力学性能研究

文章研究叠合板预埋角钢连接件与伸出“胡子筋”2种构造措施的组合梁在受力性能上的差异,分别对2根叠合板组合梁进行单点静力试验,并通过ABAQUS软件对不同剪力连接度情况下含角钢连接件的叠合板组合梁进行有限元模拟.结果表明:相对于出筋构造措施,预埋角钢连接件会增大混凝土板横向开裂风险,减小纵向开裂风险;2个试件的极限承载力几乎一致,含角钢连接件的叠合板组合梁弹性抗弯刚度更大;与增加栓钉数量相比,预埋一定数量的角钢对抗弯刚度的提升效果更加显著;预埋角钢连接件将导致真实栓钉剪力连接度大于相关规范计算值.

钢—混凝土组合梁动力特性试验研究

为了研究钢—混凝土组合梁基本动力特性及强迫振动下的动力响应,以剪力连接度为参数,设计了3片钢—混凝土组合箱梁,分别进行了自振特性试验和不同静载分量、加载幅值及频率的简谐荷载下的动力响应试验,得到了试验梁自振频率和振型、跨中动挠度、跨中加速度以及结合面滑移随剪力连接度的变化规律。试验结果表明:组合梁一阶竖弯和一阶扭转振动频率、结合面的滑移均值和幅值、跨中加速度以及跨中动挠度均随剪力连接度的降低而增大,说明组合梁抗弯和抗扭刚度均与剪力连接度直接相关;组合梁跨中动挠度和结合面滑移均值主要受静态荷载分量影响,滑移幅值主要受加载幅值影响,而跨中加速度则受荷载频率和荷载幅值的影响较大。

钢混组合梁负弯扭作用下的受力性能试验研究

为了研究钢—混组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下(以下简称负弯扭)的受力性能,以初始扭弯比和抗剪连接度为参数,对4片钢—混凝土组合箱梁分别进行不同偏心距下的反向集中力加载实验,得到了荷载—挠度和荷载—扭转角曲线、截面应变和结合面纵横向滑移分布规律,以及混凝土板裂缝开展规律。试验结果表明:在负弯扭联合作用下,组合梁极限承载力和结合面抗剪刚度均随初始扭弯比的减小和剪力连接度的增加而增大;横隔板对截面应变沿横向的分布规律影响较大,有横隔板处,加载侧应变较小,相反侧应变较大;无横隔板处相反;仅受弯矩时混凝土板裂缝为横向裂缝,负弯扭作用下出现倾角40°左右的斜裂缝,横向钢筋的设置对裂缝间距影响较大。

波形钢腹板钢-混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析

为研究波形钢腹板钢-混凝土简支组合箱梁的抗弯受力性能,以剪力连接度为参数,设计3榀波形钢腹板组合箱梁的抗弯试验,并根据试件模型建立波形钢腹板组合箱梁精细有限元数值分析模型。将试验结果与有限元数值计算结果进行比较,证明了数值分析模型的有效性。在此基础上,利用幂函数插值方法,建立任意剪力连接度下波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁的抗弯承载力计算公式。以剪力连接度和腹板高度为变量,将理论公式计算结果分别与有限元数值计算结果和试验结果进行比对,验证了本文所提出公式的有效性。

波纹腹板钢−混组合箱梁抗震性能研究

对3榀不同剪力连接度的波纹腹板钢−混凝土组合箱梁进行竖向低周反复荷载作用下的力学性能试验研究,重点对组合箱梁的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化规律等抗震性能进行试验分析。研究结果表明:在低周反复荷载作用下,波纹腹板钢−混凝土组合箱梁主要有弯曲破坏和弯剪破坏2种破坏形式;荷载−位移滞回环较为饱满,无明显捏缩现象,具有较好的抗震性能;骨架曲线可分为近似弹性、弹塑性和破坏3个阶段;随着剪力连接度的增大,极限位移、破坏位移显著增大,试件耗能能力显著增加,适当增加波纹腹板钢-混凝土组合箱梁的剪力连接度,可有效提高其耗能能力;具有较好的延性,有利于震后的正常使用和修复;由于损失积累,使得正向耗能能力高于反向耗能能力;刚度退化前期受参数影响较为敏感,后期退化规律趋于平缓。

反复荷载下组合梁-钢筋混凝土柱节点的有限元分析

应用非线性有限元法分析了组合梁的剪力连接度对组合梁-钢筋混凝土柱节点抗震性能的影响。利用ANSYS软件建立了端板高强螺栓连接的组合梁-混凝土柱框架节点的有限元模型,同时根据试验的情况对模型施加边界条件,根据实际加载的情况对模型施加荷载。根据ANSYS计算结果画出的各构件的骨架曲线,将之与试验结果进行了耗能、延性等方面的对比,结果表明两者之间规律一致,但存在一定的误差,导致误差主要是有限元分析计算时混凝土本构模型的选取差异,钢筋混凝土非线性有限元分析的准确性在很大程度上依赖于混凝土本构关系的合理性。

钢—混凝土组合梁变形计算的方法分析

介绍了目前有关计算组合梁挠度的各种方法,包括精确法和半经验法等,并通过算例对比分析了不同荷载条件下几种方法计算的组合梁挠度值随着剪力连接度的变化趋势,归纳出了各种方法的特点和适用范围。

钢-混凝土连续组合梁界面滑移效应研究

滑移效应是组合梁的研究和应用中必须重视的问题。考虑组合梁各部分的材料特性和交界面的滑移效应,运用ANSYS 12.0模拟建立了适合于钢-混凝土组合梁非线性分析的有限元模型。分析了钢-混凝土连续组合梁荷载-滑移曲线的变化规律及组合梁的变形情况,并且在此基础上研究了剪力连接度对界面滑移及挠度的影响。计算结果表明,剪力连接度对界面滑移及挠度均有一定影响,当剪力连接度大于0.5时,剪力连接度对界面滑移及挠度的影响可以忽略。

钢-混凝土组合梁在简谐荷载下的动力响应试验研究

为了研究钢-混凝土组合梁在强迫振动下的动力响应,以剪力连接度为参数,设3片钢-混凝土组合箱梁,进行了不同静载分量、加载幅值和频率的简谐荷载下的动力试验研究,得到了跨中动挠度、跨中加速度和结合面滑移随剪力连接度及简谐荷载特性的变化规律。试验结果表明:组合梁结合面的滑移均值和幅值、跨中加速度、以及跨中动挠度时程在简谐荷载下均表现为随时间变化的波动形式,且均随剪力连接度的降低而增大;组合梁跨中动挠度和结合面滑移均值主要受静态荷载分量影响,滑移幅值主要受加载幅值影响,而跨中加速度则受荷载频率和荷载幅值的影响较大。

钢箱-混凝土组合梁滑移有限元分析

以栓钉作为抗剪连接件的钢箱-混凝土组合梁在受弯破坏过程中会发生界面滑移,对其力学性能产生影响。本文使用有限元软件ABAQUS对四根剪力连接度不同的钢箱-混凝土组合梁进行数值模拟来探究组合梁的受力特性及滑移分布规律。结果表明,组合梁的极限承载力随剪力连接度的减小而减小,滑移量随剪力连接度的减小而增大;滑移随荷载的增加逐渐增大,跨中基本无滑移发生,距跨中的距离越远滑移量越大。

钢-混凝土组合箱梁抗震性能试验

进行了4组不同剪力连接度与腹板高厚比的组合箱梁低周反复荷载试验,对组合箱梁的失效模式、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化规律等抗震性能进行了深入研究,重点分析了腹板高厚比和剪力连接度对组合箱梁抗震性能的影响。研究结果表明:由于腹板高厚比和剪力连接度的不同,组合箱梁存在局部屈曲破坏、弯剪破坏、压弯破坏和剪切破坏4种失效模式;荷载-挠度滞回曲线和骨架曲线可分为弹性、弹塑性与破坏3个阶段;不同剪力连接度与腹板高厚比情况下的荷载-挠度滞回环丰满而稳定,没有明显的捏缩现象,体现良好的抗震性能;剪力连接度越大,组合箱梁骨架曲线越饱满,耗能能力越强,但延性变化不明显;腹板高厚比越大,组合箱梁延性越好,耗能能力越强;剪力连接度与腹板高厚比对组合箱梁刚度退化前期有较大影响,后期影响变小。