新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研究

采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立足尺有限元模型,对新型部分填充钢-混凝土组合梁进行受剪承载力分析。结合试验研究,通过改变剪跨比、型钢强度等级、梁高度、型钢腹板厚度、翼缘栓钉间距等因素对新型组合梁组合截面受剪承载力进行了研究。结果表明,新型组合梁有较好的受剪承载力,混凝土强度等级和新型组合梁高度对峰值承载力的影响不显著,但混凝土显著提高了新型组合梁的整体稳定性;而新型组合梁高度每增加50mm,其峰值剪力值约提高7%~21%;型钢腹板厚度每增大2mm,新型组合梁峰值剪力就提高10%左右,腹板对其受剪承载力影响较大。运用叠加原理,结合腹板、翼缘内侧混凝土、翼缘栓钉和箍筋的受剪贡献,对《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中组合梁截面受剪承载力计算公式进行了优化。结果表明,修正后的计算公式具有良好精度。

新型部分填充工字钢组合梁受剪性能试验研究

为增大钢材利用率,提高组合梁受剪性能,提出了一种新型部分填充工字钢组合梁,并以栓钉排布方式、剪跨比以及混凝土填充量为参变量,采用“力-位移控制”的加载方式,对4根新型组合梁及对比工字钢梁进行了静力荷载作用下的受剪性能试验研究;对比分析了新型组合梁和对比工字钢梁受力过程中的破坏形态、剪力-转角曲线、剪力-应变曲线以及承载力变化情况。结果表明:剪跨比1.6≤λ≤2.0的组合梁发生剪压破坏,剪跨区有贯通的主斜裂缝;剪跨比为1.15的组合梁发生斜压破坏,剪跨区形成多个受压短柱,混凝土大面积剥落;剪跨比从1.6减小至1.15时,极限承载力相应提高了31.8%;混凝土的存在使新型组合梁的受剪承载力较普通的工字钢梁提高了33.3%;翼缘栓钉的存在提高了组合梁截面的组合作用,使混凝土能充分发挥其抗压能力,极限受剪承载力相应提高了5.8%~29.1%,组合梁延性和刚度也相应增大;结合试验实测数据,基于新型部分填充工字钢组合梁的构造特点,采用组合结构设计规范中受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值吻合较好,该公式可为实际工程中的结构设计提供一定参考。

新型预应力组合梁的力学性能

基于长短期荷载试验 ,对混凝土板和钢梁均施加预应力的新型预应力组合梁的破坏形态、预应力损失、预应力筋的极限应力、抗弯承载力、长短期变形等力学性能进行了较为深入的研究 ,并系统地提出了有关设计建议 .

新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁受力性能

为综合解决传统钢-混凝土组合结构中混凝土桥面板自重偏大和负弯矩区易开裂的问题,引入超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)华夫板代替普通混凝土桥面板,提出一种新型组合梁装配式UHPC 华夫型上翼缘组合梁.以某典型 3 跨连续梁桥为研究对象,分别建立 3 跨连续梁整体和中支座区域梁段的有限元模型,研究了不同荷载工况下新型装配式 UHPC 华夫型上翼缘组合梁的受力性能,分析了 UHPC 华夫型上翼缘关键设计参数对该新型组合梁力学性能的影响规律,对比研究了组合榫型剪力槽与栓钉型剪力槽对该新型组合梁受力性能的影响.研究结果表明:在恒+活组合作用下,中支座负弯矩段华夫型上翼缘纵肋底缘和面板最大拉应力均小于配筋 UHPC 的抗拉强度设计值;当 UHPC 华夫型上翼缘纵、横肋宽 90 mm、高 200 mm,纵肋间距 700 mm,横肋间距 600 mm,面板厚 60 mm 时,UHPC 华夫型上翼缘受力较为合理;组合榫型剪力槽更适用于新型装配式 UHPC 华夫型上翼缘组合梁.

新型U形外包钢-钢筋砼T形截面组合梁的试验

对新型U形外包钢-钢筋混凝土组合简支梁在施工状态下及在正常使用(组合)状态下的性能进行了试验。试验观察到的结构工作性能与试验前对其工作性能的预测基本一致。该组合梁在施工状态下,外部U形钢板独自承担着来自预应力砼预制板构件的偏心荷载,在该偏心荷载作用下,构件产生很小的变形。对于跨度为6m的边梁,在施工过程中需要在梁的跨中截面处设置一个临时支撑,用来阻止U形外包钢的侧边钢板的扭转屈曲变形。在正常使用(组合)状态下,该组合梁的抗剪承载力试验值大大超过有限元软件的理论计算值。试件的荷载-位移曲线表明,该组合梁结构具有很好的延性。在试件破坏前,组合梁中的混凝土和U形外包钢截面之间具有较好的粘结性能。

新型U型外包钢-混凝土组合梁薄弱截面分析

新型U型钢-混凝土组合梁强度高、延性好且便于施工、应用前景广阔。针对这种新型U型钢-混凝土组合梁的两个受力薄弱截面,并根据试验,分析其具体位置和形成原因,对薄弱截面采取抗剪、抗滑移措施,效果良好。

新型外包钢-混凝土组合梁的技术经济性能比较研究

设计了新型外包钢—混凝土梁、传统的I型钢—混凝土组合梁、普通钢筋混凝土三种形式的结构体系,通过MATLAB计算软件和EXCEL数据分析软件比较研究在不同跨度和跨高比条件下,三种梁的抗弯承载力、抗剪承载力、抗弯刚度、跨中挠度和造价曲线,为新型外包钢—混凝土梁结构体系实际应用提供依据。

新型外包钢—混凝土组合梁扭矩计算

在对5根新型外包钢—混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭试验的基础上,研究了这种新型组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态、工作机理以及裂缝发展分布的情况,比较分析了新型外包钢—混凝土组合梁的扭矩—扭率、荷载—应变、弯矩—挠度、荷载—裂缝之间的相互关系。通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析,提出了组合梁纯扭及复合受扭作用下开裂扭矩的计算公式;采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式,理论公式计算结果与试验结果吻合良好。为评估结构的安全稳定性提供了依据,丰富了组合梁受扭性能的研究方法和内容。

新型外包钢—混凝土组合梁中栓钉应力分析

新型外包钢——混凝土组合梁强度高、延性好、便于施工,应用前景广阔。目前对这种新型外包钢—混凝土组合梁中栓钉应力研究并不是很充分,应用有限元软件对一根新型外包钢—混凝土组合梁中的栓钉的应力分布进行了模拟分析计算,为进一步研究新型外包钢—混凝土组合梁中栓钉的布置和应用提供了理论基础。

新型预应力外包波纹钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

为研究新型预应力外包波纹钢-混凝土组合梁的受弯性能,以预应力、抗剪连接件数量和混凝土翼缘板有效宽度为参数,进行4根试件的受弯试验,结果表明:波纹钢能较好地与混凝土协同工作,有效加强钢-混界面,避免纵向滑移破坏的发生,但是波纹钢轴向刚度较小,几乎没有抗弯贡献;预应力和混凝土翼缘板对组合梁的抗弯贡献较大;抗剪连接件数量不足时组合梁发生纵向水平剪切破坏。在试验基础上进行有限元模型模拟计算,发现新型组合梁能充分发挥各组成部分间的组合作用,提高试件的抗弯承载力与延性;相比于直钢板组合梁,波纹钢组合梁有较好的刚度和较高的承载能力;随着混凝土强度提高,承载力略有提升;下翼缘钢板厚度增加,承载力显著提高,对刚度影响不大;刚度、承载力随预应力度提高而提高,但是延性变差。最后,建立了新型预应力外包波纹钢-混凝土组合梁受弯承载力计算公式。

新型外包钢－混凝土组合梁受扭的非线性有限元分析

基于5根新型外包钢-T形截面混凝土组合梁受纯扭作用的试验成果,采用ANYSY参数化程序设计语言(APDL)编制了命令流,对纯扭作用下组合梁的受扭性能进行了非线性有限元分析(FEM)。FEM分析考虑了钢筋和混凝土间的相互作用,以及外包钢和混凝土间的相互作用,较好地模拟了新型外包钢—混凝土T形截面组合梁以及T形截面钢筋混凝土梁受扭构件的受力、破坏全过程。模拟得到构件的扭矩-扭率关系曲线以及构件的极限扭矩与试验结果吻合较好,验证了所建模型分析组合梁受扭全过程分析方法的可行性,以及所编制的APDL命令流程序对组合梁受扭计算的有效性,为组合梁受扭设计提供了实用的计算软件。

低周反复荷载下新型组合框架结构受力性能的试验

按照现行规范的有关规定设计制作了1榀2跨单层新型外包钢—混凝土组合梁—普通钢混凝土柱的组合框架结构模型,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载,对模型框架进行了抗震性能试验研究。分析了新型组合框架滞回性能、变形能力、承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等受力性能。试验表明,新型组合框架结构具有良好的抗震能力。

外包钢-混凝土组合梁受扭性能

为了研究外包钢-混凝土组合梁的扭转性能,对8根外包钢-混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭实验。研究了组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态,工作机理以及裂缝发展分布的情况,比较分析了组合梁扭矩-扭率、荷载-应变、弯矩-挠度、荷载-裂缝之间的相互关系。通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析,提出了组合梁纯扭及复合受扭作用下开裂扭矩的计算公式;采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式,理论公式计算结果与试验结果吻合良好。

新型组合结构梁柱节点滞回性能试验研究

为研究新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,开展了新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验研究,对这种类型节点的滞回性能进行了研究,在实验研究的基础上,提出了新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型,结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近。

管翼缘钢-混凝土组合梁桥在黄延扩能工程中的应用

黄陵至延安高速公路扩能工程是国家高速公路包头至茂名线G65在陕西境内的重要组成路段,K18+496.141车行天桥上跨黄延高速,采用了新型管翼缘钢-混凝土组合梁结构,具有较强的技术经济优势,为同类环境工程建设提供借鉴与参考。

新型外包钢-混凝土组合梁与普通钢-混凝土组合梁性能对比分析

新型外包钢-混凝土组合梁与普通钢-混凝土组合梁相比具有受力性能好,防火性能高,综合经济指标提升等优势。运用ANSYS有限元分析软件从完全剪力连接和部分剪力连接两个方面对新型外包钢-混凝土组合梁和普通钢-混凝土组合梁进行受力性能对比和分析,得出新型外包钢-混凝土组合梁性能优于普通钢-混凝土组合梁的结论。

型钢加固混凝土板的试验研究

进行了3根二次成型的组合梁的试验,不同的构件主要区别就是连接方式和剪力连接程度的差异,着重分析了该类构件的破坏形态、荷载—挠度曲线、荷载—应变曲线和沿截面高度方向的应变分布,通过试验研究较好的把握了这种新型组合梁的工作性能和受力特点。

G109线跨高速公路桥的设计与技术研究

以G109线改扩建工程中跨高速公路桥为工程实例,对新型管翼缘组合梁桥的受力及关键技术进行分析.归纳出新型管翼缘组合梁桥若干设计特点,开拓此类桥梁的设计思路,为管翼缘组合桥梁设计提供了研究参考.