多主梁钢箱-叠合板组合梁桥成桥试验及构造参数研究

为了解多主梁钢箱-叠合板组合梁桥的受力特性及其影响参数,以某60 m跨多主梁钢箱-叠合板简支组合梁桥右幅桥为背景,开展成桥试验及有限元分析。对该桥分别进行静载试验、环境振动试验、无障碍行车试验,结合有限元计算结果,分析主梁应变、挠度、模态及冲击系数等,并研究钢箱梁高度、混凝土板厚、横向联系梁高度对结构横向受力的影响。结果表明:多主梁钢箱-叠合板组合梁桥在设计荷载下结构均处于弹性状态,钢箱梁与叠合板可以实现协同工作,整体性能良好;钢箱梁高度越小、横向联系梁高度越大,结构整体性能越好,混凝土板厚对结构横向受力的影响较小。

分离式叠合板组合梁抗火性能研究与数值分析

为了研究分离式叠合板组合梁的火灾行为,对四块足尺分离式叠合板组合梁进行了均布荷载作用下的火灾试验。考虑了栓钉间距、后浇层厚度、预制板在钢梁上翼缘搭接长度的影响因素,研究了组合梁在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、混凝土板中钢筋温度、沿钢梁高度温度场分布规律、抗弯刚度以及叠合板与钢梁的整体工作性。并利用ABAQUS对叠合板组合梁在热力耦合作用下的温度场和变形行为进行了数值模拟分析。结果表明:升温过程中,后浇层与预制底板结合界面未发生明显破坏,仍能共同承受荷载;但由于结合界面和预制板拼缝的存在,组合梁的整体抗弯刚度明显降低;热力耦合作用下,预制板在钢梁上翼缘搭接长度对组合梁的变形能力影响显著;对比试验研究结果与数值分析结果,二者吻合良好,验证了数值分析模型的有效性与可行性。

受火后叠合板组合梁受力性能试验研究

为研究受火后叠合板组合梁的受力性能,分别对五个火灾后叠合板组合梁和一个常温下叠合板组合梁进行静力加载试验,研究了后浇层厚度、栓钉间距、预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度、预制底板接缝形式、是否受火等因素对叠合板组合梁的破坏形态、承载能力和抗弯刚度的影响。结果表明:火灾后整体式叠合板组合梁的极限承载力较分离式叠合板组合梁提高9%;后浇层厚度和栓钉间距是影响火灾后整体式叠合板组合梁初始抗弯刚度的主要因素;火灾前后整体式叠合板组合梁在荷载作用下均发生受弯破坏,且破坏形态基本相同,但经历火灾高温作用后,整体式叠合板组合梁出现裂缝的时间提前,其抗弯承载力和延性均有不同程度的降低,本次试验中火灾后整体式叠合板组合梁在荷载作用下的抗弯承载力和延性较常温下分别降低23.3%和55.4%;分离式叠合板组合梁中预制底板接缝的存在,破坏了预制底板的连续性,造成试件发生粘结破坏,但在远离接缝处,叠合板的协同工作性能良好;提出火灾后叠合板组合梁剩余承载力和抗弯刚度的计算方法,该方法具有良好的精度。

分离式叠合板组合梁受力性能试验与模拟研究

分离式叠合板组合梁受力性能的研究可为新型组合梁的理论分析提供参考依据及借鉴作用。文章通过足尺分离式叠合板组合梁的静力试验,对试验梁的破坏形式、加载点处沿截面高度的纵向应变和跨中截面的挠度变化进行分析,并采用ABAQUS软件模拟分析了分离式叠合板组合梁受力性能的影响因素。结果表明:分离式叠合板组合梁中预制板拼缝的存在,削弱了试件的抗剪承载力,造成试件的剪切破坏,但在远离预制板拼缝处,叠合板的协同工作性能良好;分离式叠合板组合梁的受力性能随后浇层厚度的增加和栓钉间距的减小而提高,施工时的预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度宜为40 mm;模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的有效性与可行性。

钢-混凝土叠合板组合梁的非线性分析

通过弹簧单元模拟栓钉连接件的剪切滑移效应和考虑钢筋作用的混凝土单元,建立新型的非线性有限元分析模型。对3根叠合板组合梁进行非线性有限元计算分析,得到相应的荷载-位移过程曲线,并对组合梁的承载能力进行评估。分析结果表明,计算结果与试验结果较为吻合。

二次受火叠合板组合梁抗火性能研究

叠合板组合梁的二次受火性能研究可为建筑结构火灾中的复燃现象提供重要依据。文章对铰接约束下足尺两跨连续梁进行二次受火试验研究,将预制板的不同连接方式作为变量,分析了火灾全过程中叠合板组合梁的试验现象、温度分布、位移变化。结果表明:翼板形式不同的两跨连续梁二次受火后,变形恢复率基本一致,叠合板板底与钢梁上翼缘均未发生相对滑移。但预制板拼缝的存在使分离式叠合板组合梁温度更高,变形更严重,此外二次受火后两叠合板组合梁板顶的裂缝发展趋势不同;水分的迁移蒸发对叠合板组合梁二次受火时的温度分布有重要影响;预制板在叠合板组合梁二次受火时起到阻止热量向上传递的作用。

叠合板组合梁受力性能试验研究

为研究叠合板组合梁的受力性能,对三个足尺叠合板组合梁进行静力加载试验,研究后浇层厚度、预制板之间拼缝形式对叠合板组合梁受力性能的影响以及钢梁与叠合板的协同工作性能。研究结果表明:弹性阶段内,三个叠合板组合梁截面应变符合平截面假定;分离式叠合板组合梁在远离拼缝处,新旧混凝土能够协同工作,预制板拼缝处截面叠合板组合梁刚度减小,剪力较大时发生剪切破坏,分离式叠合板组合梁的抗弯刚度随叠合现浇层厚度的减小而降低;整体式叠合板组合梁中钢梁与叠合板作为整体共同受力,具有良好的协同工作性能。

火灾下分离式叠合板组合梁受力性能研究

为了定量计算火灾全过程叠合板组合梁的抗弯刚度和极限承载力,需要推导出与实际情况相符的计算公式。鉴于叠合板组合梁和传统组合梁构造的不同以及高温对材料性能的影响,在传统组合梁抗弯刚度和极限承载力计算方法的基础上进行推导与计算,提出了火灾全过程叠合板组合梁极限承载力和抗弯刚度的计算方法,计算结果与试验结果的误差在6%以内,说明该计算方法具有良好的计算精度。

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.

基于栓钉剪坏叠合板组合梁剩余静力刚度试验研究

为了解疲劳破坏形态取决于栓钉的叠合板组合梁在不同荷载循环后的荷载-位移性能,对其进行整梁剩余静力刚度(不计入残余变形)退化试验,并对试验结果进行数值拟合,结果表明:叠合板组合梁的剩余静力刚度随反复荷载作用次数的增加而略有减少.直到疲劳破坏发生前试验梁的静力刚度降低不足8.5%,疲劳破坏发生后残余静力刚度降低则高达50%,而残余承载力较高,本次试验梁FSCB-6高达84.5%.这些数值主要取决于组合梁截面几何参数、钢梁的牌号以及剪力连接件型号及其连接程度.

铰接约束下两跨叠合板组合梁抗火数值模拟

为分析铰接约束下两跨叠合板组合梁的抗火性能,基于整体式叠合板组合梁和分离式叠合板组合梁构成的铰接足尺两跨连续梁抗火试验,利用Abaqus软件对叠合板组合梁在热-力耦合作用下的温度分布和位移变化进行数值模拟分析。结果表明:叠合板的新旧混凝土结合界面对叠合板组合梁的温度分布有重要影响;铰接约束下2种叠合板组合梁的变形规律基本一致,翼板形式不同对组合梁挠度的影响较小;火灾下叠合板组合梁的破坏形式主要为钢梁端部腹板和翼缘的屈曲。

新型角钢连接的钢-叠合板组合梁在负弯矩下的受力性能

为研究装配式钢筋桁架叠合板组合梁在负弯矩荷载下的受力性能,同时考虑传统预制底板出筋的形式给运输和现场施工带来的不便和安全隐患,提出一种预埋新型角钢连接件形式的钢-叠合板组合梁,采用反向静力加载试验,对比分析了预埋新型角钢连接件形式和传统预制底板出筋形式钢-叠合板组合梁的裂缝发展、破坏模式、界面滑移规律、加载点沿截面高度的应变以及跨中截面与1/4跨处的荷载-挠度变化,并根据不同计算方法的结果提出计算钢-叠合板组合梁裂前刚度的适用方法,同时采用ABAQUS有限元软件分析了不同叠合板纵向配筋率和新型角钢连接件尺寸对钢-叠合板组合梁受力性能的影响。结果表明:预埋新型角钢连接件的叠合板组合梁与传统预制底板出筋形式的叠合板组合梁的破坏形式基本相似,都发生了弯曲-纵向剪裂的破坏;抗弯承载力两者基本相同,但新型叠合板组合梁抗弯刚度要大于传统预制底板出筋形式的叠合板组合梁,且协同变形能力也更优;叠合板的纵向配筋率和新型角钢连接件的尺寸对钢-叠合板组合梁的受力性能均有影响,提高纵向配筋率以及新型角钢连接件的长度可提升钢-叠合板组合梁的承载力和刚度,而新型角钢连接件的高度对钢-叠合板组合梁无明显影响;通过不同公式对钢-叠合板组合梁的裂前刚度进行计算对比,得出在计算钢-叠合板组合梁的裂前刚度时要考虑混凝土的抗拉作用及钢梁与混凝土间滑移效应的影响,且其与试验结果吻合较好。

Z2类疲劳破坏叠合板组合梁疲劳性能试验研究

为推广装配式建造技术及钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁中的应用,有必要对各类构造细节的组合梁疲劳寿命进行试验研究,本论文通过对6根组合梁(其中5根叠合板组合梁,1根现浇板组合梁)施加等幅疲劳荷载,并采用双对数函数对其中5根发生Z2类构造细节疲劳破坏组合梁试验数据进行线性拟合,得到了基于Z2类构造细节组合梁疲劳破坏时的S-N曲线。试验结果与欧洲钢结构协会(ECCS)的规定十分接近,与GB 50017—2003《钢结构设计规范》符合得很好,但与现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》有一定偏差,主要是因为新旧标准对构造细节分类有所不同。采用新标准结果偏于不安全,现阶段在整梁试验数据有限的情况下进行组合梁的设计时,建议按照GB 50017—2003中的相关规定进行复核。

铰接叠合板组合梁抗火性能试验研究

为研究铰接叠合板组合梁的抗火性能,对2个铰接足尺叠合板组合梁进行了恒载升温试验研究和数值模拟。通过试验得到了叠合板组合梁的温度分布、位移变化和破坏模式。研究结果表明:叠合板的温度分布沿板厚方向逐渐降低,距受火面40 mm以下区域受火影响最为明显。叠合板与钢梁之间存在温度梯度,叠合板对钢梁上翼缘变形有约束;叠合板板顶裂缝主要沿中轴线方向开展,从两端向中间延伸,叠合板中预制底板与后浇层的叠合界面没有开裂,二者在火灾下仍能协同工作;冷却后两试件的变形恢复比例相近,表明叠合板后浇层厚度对变形恢复能力的影响小;叠合板后浇层厚度对叠合板组合梁的抗火性能影响较小。有限元模拟结果与试验结果吻合较好,利用建立的有限元模型可以对叠合板组合梁的抗火性能进行后续参数分析等研究。

基于综合抗裂技术的叠合板组合梁-钢柱节点抗震性能试验研究

叠合板组合梁是一种适应于大跨、重载以及装配化建造的组合梁形式,但是存在负弯矩区混凝土板易受拉开裂的问题。为提高叠合板组合梁负弯矩区混凝土板的抗裂性能,采用开孔钢板抗拔不抗剪连接件和纤维抗裂高性能混凝土现浇层综合抗裂措施。对5个叠合板组合梁-钢柱节点试件进行拟静力试验,参数包括连接件形式、现浇层混凝土材料和钢筋强度。试验结果表明:采用开孔钢板抗拔不抗剪连接件和现浇层采用纤维抗裂高性能混凝土均能提高组合梁的抗裂性能,综合使用这2种抗裂措施效果更好,而现浇层钢筋强度对组合梁抗裂性能影响较小;组合梁负弯矩区承载力受现浇层混凝土材料及钢筋强度的影响均较小;采用开孔钢板连接件可以提高组合梁的抗弯刚度;采用开孔钢板抗拔不抗剪连接件的试件具有良好的抗震性能。

基于栓钉剪坏叠合板组合梁疲劳性能试验研究

钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁应用中的疲劳问题引起了人们的重视。通过对叠合板组合梁进行等幅荷载作用下的疲劳试验,对发生相同疲劳破坏形态的组合梁疲劳寿命采用双对数模型进行数据拟合,得到了发生栓钉剪坏疲劳破坏的叠合板组合梁的S-N曲线。结果表明:与欧洲钢结构协会(ECCS)规定十分接近,可用于组合桥梁的设计;叠合板组合梁与现浇板组合梁表现出了几乎相同的疲劳性能。

组合梁抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力研究

提出一种预埋在叠合板组合梁中预制底板的角钢连接件,该角钢连接件带有焊接的弯起钢筋。该连接件旨在起到代替传统预制底板出筋的作用。基于此,进行了两组叠合板组合梁负弯矩作用下的抗弯试验,其变量为是否带预埋角钢连接件,对两组试件在负弯矩作用的试验结果进行对比分析。同时,由于连接件的预埋位置使其能展现较好的横向抗剪性能,采用横向推出试验模拟对连接件提供的横向抗剪承载力进行研究。结果表明:角钢连接件可以代替出筋,带角钢组合梁抗弯承载力略高于传统组合梁,且滑移更少;单个角钢可以提供142 kN的横向抗剪承载力,角钢承载力随其屈服强度和翼缘厚度增加而增加。

大跨度组合梁与预应力砼梁地震响应对比研究

选择相同跨度的组合梁与预应力梁工程实例,通过计算机仿真软件模拟分析两者在同一地震波作用下的地震响应时程曲线,对比研究两者的抗震性能。

不同组合梁类型对钢管混凝土框架抗连续倒塌承载力影响分析

不同的组合梁构造形式对钢管混凝土框架的抗连续倒塌性能有着显著的影响。参考某实际工程选取一典型2层2跨平面框架,选取钢筋混凝土组合梁、预制空心带肋叠合组合梁以及压型钢板组合梁三种组合梁形式,通过采用Pushdown分析法研究不同类型组合梁对钢管混凝土框架结构抗连续倒塌性能的影响。基于有限元软件ABAQUS,采用精细单元法建立钢管混凝土平面框架进行数值分析,研究其倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、钢梁截面内力。结果表明:三种组合梁框架结构的倒塌破坏都经历弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、混合阶段及悬链线阶段;三种类型的组合梁对组合框架的初始刚度都有明显提高;三种类型组合梁都能延缓塑性铰发生破坏并且对框架结构倒塌过程中各阶段极限承载力都有大幅提升。

Z2类疲劳细节钢-混凝土组合梁残余承载力试验研究

为深入了解最常见的钢-混凝土叠合板组合梁发生Z2类构造细节疲劳破坏后的残余静力承载力,对4根Z2类构造细节疲劳破坏后的叠合板组合梁进行了残余静力荷载试验。试验表明:叠合板组合梁疲劳破坏发生后依然表现出很好的延性,并具有极高的屈服和极限承载力,其值主要取决于疲劳寿命(钢梁的应力幅值)以及栓钉的界限剪力连接程度(是否存在滑移)。相比较而言,发生钢梁下翼缘切割边拉裂的疲劳破坏较之钢梁腹板与下翼缘连接处的热影响区发生疲劳破坏时延性更好,并具有更高更持久的承载能力。