型钢-钢纤维混凝土局部组合梁性能试验与能耗研究

为解决型钢混凝土结构的施工难题,充分发挥材料性能优势,采用钢纤维代替钢筋笼并将钢纤维混凝土集中应用于受压区,形成型钢-钢纤维混凝土局部组合梁。以组合梁长度、型钢规格、钢纤维掺量和钢纤维混凝土厚度为设计参数,完成了18个梁试件的性能试验,研究了破坏形态和荷载-挠度曲线,定量分析了试件的总能耗及能耗分布。结果表明:受到弯剪扭耦合影响,型钢-钢纤维混凝土局部组合梁的破坏形态可分类为界面破坏、弯扭破坏和弯曲破坏。多数试件的破坏对称性较好,跨中挠度的增长速率快于分载点处挠度的增长速率;少量试件的破坏严重不对称,破坏集中在单侧弯剪段,导致该侧的挠度增长速率甚至快于跨中的挠度增长速率。发生弯扭破坏的试件的平均能耗不仅小于发生弯曲破坏的试件的平均能耗,甚至小于发生界面破坏的试件的平均能耗。其他设计参数相同的情况下,当钢纤维掺量由0增加到1%时,试件的能耗明显增强,而钢纤维掺量由1%增加到2%时,能耗的增强效果并不明显。弯剪段的能耗更容易受到试件长度的影响,随着弯剪段长度的增加,虽然能耗的范围增大,但试件的峰值荷载降低,弯剪段承受的剪切作用减弱,单位长度的能耗反而有所降低。

PBL加劲型矩形钢管混凝土界面粘结-滑移性能

对开孔钢板连接件(PBL)加劲型钢管混凝土构件界面粘结性能进行研究,以PBL加劲肋的开孔间距、开孔孔径、混凝土粗骨料粒径为参数,进行了该类试件抗剪性能的推出试验,并与普通钢管混凝土试件进行了界面粘结强度、抗剪刚度等参数的对比分析,提出了钢管混凝土内PBL加劲肋承载力受混凝土粗骨料含量影响的修正计算方法。结果表明:通过设置PBL加劲肋可以明显提高钢管混凝土的界面抗剪承载力和刚度,其粘结强度受加劲肋开孔参数的影响;引入的PBL抗剪承载力公式修正系数与开孔板内混凝土榫的粗骨料面积比呈线性关系。

集中荷载作用下钢-混凝土组合梁界面滑移及变形

报道了8榀集中荷载作用下钢-混凝土组合简支梁的滑移规律和变形的试验结果。利用Goodman弹性夹层假设,推导了钢-混凝土组合简支梁的界面滑移和挠度变形的理论计算公式。该理论公式既能描述组合梁的界面滑移规律,又可以计算界面滑移对组合梁变形挠度的影响。利用通用有限元软件对钢-混凝土组合梁的界面滑移与变形进行了非线性有限元分析,并将多项计算结果进行了比较。通过大量理论计算,探讨工程设计中合适的剪力连接度。本文所得的理论计算公式,将方便工程设计人员对钢-混凝土组合结构滑移和变形挠度进行计算,并为其极限承载力的有限元计算提供了理论基础。

考虑界面滑移与剪切变形的钢-混凝土组合梁解析方法

为求解钢-混凝土组合梁在界面滑移与剪切变形双重影响下的变形与应力,本文引入Timoshenko梁双广义位移假定,建立了钢-混凝土简支组合梁弹性状态下的计算模型,并以跨中作用集中荷载为例,得到其全梁挠度与截面应力的解析解。同时对4根不同抗剪连接程度的钢-混凝土组合梁试验结果进行分析,与解析计算结果进行对比验证,并讨论了界面剪切刚度的取值对组合梁挠度的影响。结果表明理论计算所得挠度、应力均与试验值吻合良好;界面滑移将增大组合梁挠度,界面剪切刚度对这种增大效应有重要影响;在计算组合梁挠度时,忽略剪切变形在一定程度上不安全。

型钢混凝土构件界面滑移的计算

将型钢混凝土截面以上、下翼缘为界划分成三个不同的理想弹性体,利用弹性分析理论建立了集中荷载作用下型钢混凝土简支梁界面滑移的微分方程组.改变受力状态和边界条件,类似地可以建立型钢混凝土梁在均布荷载、对称集中荷载以及型钢混凝土偏压柱、框架柱界面滑移的微分方程组,为用数学方式描述型钢与混凝土之间的界面滑移奠定了基础.

钢-混凝土组合梁界面滑移及变形性能的试验研究

对5根密实截面钢-混凝土组合梁的变形性能进行了试验研究。试件全部采用简支,跨中两点对称单调静力加载,考虑抗剪连接程度及栓钉布置形式的影响。得到各种情况下组合梁界面滑移分布曲线及弯矩-挠度曲线,分析其变形性能。试验结果及理论分析表明,现行钢结构规范规定的组合梁挠度计算公式对部分剪力连接组合梁来说偏于不安全,提出了相应的计算公式。

高强钢绞线网增强ECC与混凝土界面黏结-滑移关系研究

良好的界面黏结是保证高强钢绞线网增强工程用水泥基复合材料(HSSWM-ECC)与混凝土协同工作的前提,其界面黏结的有效程度决定着HSSWM-ECC材料性能的发挥。为研究HSSWM-ECC与混凝土界面黏结性能,以混凝土抗压强度、界面黏结长度、黏结宽度和界面处理方式为参数,对设计制作的9组27个梁铰式试件进行了界面黏结性能试验。试验结果表明:界面黏结-滑移受力过程呈现明显的两阶段特征:非线性上升段和下降段。基于试验结果,探究了HSSWM-ECC与混凝土间界面黏结破坏特征和受力机理,构建了考虑各参数影响的界面黏结-滑移关系模型;采用微段分析法对模型特征参数进行了分析,结果表明:所建模型及特征参数计算与试验结果吻合良好,可较好表征HSSWM-ECC与混凝土界面黏结-滑移关系力学行为。

型钢-再生混凝土界面粘结滑移性能研究现状

型钢与混凝土组合结构作为新型建筑结构,在当今工程建设项目中应用广泛。近年来,随着我国基础建设的飞速发展,拆除旧建筑物产生的混凝土废料越来越多。再生混凝土材料的广泛应用,有效的缓解了日益建筑垃圾增加的问题,同时减少了对自然界矿物资源的开采,降低了能耗。型钢与混凝土之间是否具有很强的粘结性能,是决定型钢与再生混凝土组合结构是否能发挥出承载力强、抗变形能力大、结构刚度大以及抗震性能好等特性的关键因素,因此,研究型钢与混凝土两者界面间的粘结滑移性能具有深远的科学和工程意义,同时也具有一定的经济价值。

钢-混凝土组合梁界面滑移与剪力滞耦合效应分析

通过定义组合梁截面翘曲位移函数和广义相对滑移函数,利用最小势能原理和变分方法,推导了组合梁在受到相对滑移和剪力滞耦合效应时,其挠度、相对滑移、剪力滞系数的计算通式,并进一步给出了简支钢-混凝土组合梁在均布荷载作用下挠度、相对滑移和剪力滞系数的解析解。分析结果表明:组合梁挠度和剪力滞系数都与相对滑移量和混凝土板最大转角位移差无关,而与相对滑移趋势以及相对转动趋势成正比;相对滑移受到翘曲位移函数的影响。本文计算结果与有限元法结果吻合良好。

建立表层嵌贴FRP板条-混凝土界面黏结-滑移模型的方法

提出一种建立表层嵌贴纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)板条-混凝土界面黏结-滑移模型的高精度数值分析方法.通过该方法,仅利用相关试验中施加的各级荷载值,及其对应的FRP板条加载端与自由端的滑移值,即可确定黏结-滑移模型中的各待定参数.通过MATLAB编程实现了该数值分析方法,并通过一系列拉拔弯曲黏结节点试验数据验证了该方法的可靠性,进而分析了混凝土强度、FRP板条黏结长度等因素对黏结-滑移模型的影响.最后利用得到的界面黏结-滑移模型,探讨了表层嵌贴FRP板条加固混凝土梁的裂缝计算问题.

考虑滑移效应的薄壁型钢-混凝土组合梁抗弯承载能力分析

分析滑移对冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响.通过对组合梁进行理论分析和AN-SYS分析,建立考虑滑移效应的弹性和极限抗弯强度计算公式,计算简支冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁抗弯承载力.理论计算值与试验结果对比表明,考虑滑移效应的弹性弯矩计算值和极限弯矩计算值与试验值吻合较好,滑移对组合梁弹性抗弯强度的降低不能忽略;考虑强度极限状态时,钢梁部分截面进入应力强化阶段的有利影响,滑移对极限抗弯强度的影响可以忽略不计.

考虑界面滑移的钢-混凝土组合梁的新解法

本文利用Goodman弹性夹层假设,可以考虑各种连接情况,通过引入轴向变形转角位移函数,推导了钢-混凝土组合梁在弹性范围内以挠度表达的平衡微分方程,得出了方程的通解和考虑界面滑移的挠度和轴向变形转角位移表达式,进而求出简支组合梁在集中和均布荷载作用下的内力和界面约束弯矩,以及混凝土板和钢梁截面内力和界面滑移量。

钢-混凝土双面结合梁界面在集中荷载作用下的滑移表达

钢-混凝土双面结合梁在内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板,并通过剪力连接件与钢梁共同作用,从而提高了梁的刚度和承载力。运用基本力学方法对钢-混凝土双面结合梁在使用荷载作用阶段的滑移效应进行探索性分析,推导得到集中荷载作用下负弯矩区上、下界面滑移及滑移应变沿梁长分布的表达式。

冻融循环后的型钢混凝土黏结滑移性能研究

冻融后型钢与混凝土间的黏结滑移对型钢混凝土结构在冻融环境下的受力性能具有重要影响,为了研究冻融循环后型钢混凝土的黏结强度与滑移特性,对9个常温及冻融后的型钢混凝土短柱试件进行推出试验.结果表明:冻融循环作用后,型钢混凝土各特征黏结承载力与特征黏结强度下降,而保护层厚度增加,使试件端部与柱身裂缝减少,试件的承载力提高.同时冻融前后的型钢混凝土荷载—滑移曲线与黏结—滑移曲线具有大致相同的形状,并在总结规律的基础上构建了冻融型钢混凝土的黏结-滑移本构模型.结合本次试验数据与以往常温及冻融后的型钢混凝土有关试验数据,回归得到冻融型钢混凝土的各黏结强度特征值与相应滑移计算方法,计算结果与试验数据符合性较好.

超高性能混凝土-普通混凝土组合梁桥界面抗滑移试验与分析研究

UHPC(超高性能混凝土)作为一种新型混凝土材料,具有抗拉压强度高、耐久性好、变形性能优异的特点。为克服UHPC生产工艺复杂、制作成本较高的缺点,提出一种UHPC主梁由工厂预制,NC(普通混凝土)桥面板现浇而成的新型组合桥梁。然而,UHPC-NC组合构件叠合面的力学行为是决定2种材料能否良好共同工作的关键因素。为了研究具有抗剪箍筋作为连接件的组合梁的界面抗滑移性能,对10组UHPC-NC叠合试件进行了推出试验,研究了抗剪箍筋的数量、结合面的粗糙程度、普通混凝土的强度等级、钢纤维的形态等因素对界面粘结强度的影响。结果表明配置一定量的抗剪箍筋、对界面进行凿毛处理、提高NC强度等级可以显著提高界面的抗剪极限承载力,而钢纤维的形态对承载力几乎没有影响。采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行了分析,得到了一个典型试件的粘结滑移曲线及理论抗剪承载能力。实测结果与计算结果吻合较好,表明超高性能混凝土和普通混凝土叠合构件具有良好的协同工作性能。

基于能量法的型钢混凝土构件的界面滑移计算

根据国内外关于型钢混凝土粘结滑移性能的试验研究资料,在已有对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律的基础上,引入能量法求解型钢混凝土界面的相对滑移.以型钢混凝土圆钢管柱为例,建立了型钢与混凝土界面的沿锚固长度方向相对滑移的基本计算公式.计算结果表明,圆钢管混凝土柱中型钢与混凝土界面的相对滑移具有二次曲线分布的基本特征.

钢-混凝土组合简支梁在任意荷载作用下的界面滑移及变形

推导了钢-混凝土简支梁在任意荷载作用下梁界面的滑移和变形的理论计算公式。并且把钢-混凝土组合梁在特殊荷载-集中荷载作用下的梁界面滑移和变形的理论值与文献[1]的实验值作了大量的比较,其结果吻合良好。此公式既可反应在任意荷载作用下梁界面的滑移,也可计算滑移时对组合梁变形挠度的影响。

FRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

结合国内外研究现状,介绍了FRP-混凝土界面粘结-滑移关系的最新研究进展,依据粘结-滑移模型形状将现有模型分为双曲线模型、双线性模型、三段式模型三类,分别从研究方法、考虑的影响参数和模型本身进行了全面分析,总结了目前模型存在的问题。研究表明,制定FRP-混凝土界面试验研究的统一标准,加强影响参数对界面粘结性能影响机理的研究,建立基于裂纹产生和发展机理的界面模型,从而提高模型的准确性和适用性是未来研究的主要方向。

基于有限元模拟的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理浅析

在危旧建筑上张贴FRP材料对危旧建筑进行加固是一种可行方案。而无论是采用哪种FRP材料加固混凝土结构,FRP与混凝土界面之间粘结-滑移机理都是其理论基础。采用有限元模拟方法能对FRP与混凝土界面之间粘结-滑移机理进行进一步的探究。本文主要分析说明了有宏观裂缝和无宏观裂缝情形下的基于有限元模拟的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理,为相关人员提供一定的参考。

π型钢-混凝土组合梁界面的疲劳损伤监测

π型钢-混凝土组合梁新型结构在服役期间长期处于疲劳荷载作用下,对其界面进行疲劳损伤监测是很有必要的。提出了一种基于压电陶瓷的主动传感波动监测方法并进行了监测试验,该方法通过对比每个传感器在健康状态以及不同疲劳加载次数状况下所接收到的时域信号和小波包能量的变化,来判断π型钢-混凝土组合梁界面的损伤状态。试验结果表明,增加循环荷载的疲劳次数,各传感器响应信号的时域信号幅值和小波包能量都会呈现出整体下降的趋势;时域信号分析和小波包能量分析均能反映试件的损伤程度,且小波包能量分析方法的敏感程度更高;π型钢-混凝土组合梁界面具有较好的疲劳黏结性能,基于压电陶瓷的主动传感监测方法具有可行性。