波折开孔板连接件基本力学性能试验

为了研究和开发钢与混凝土组合结构中的新型连接件,提出了一种新型连接件——波折开孔板连接件。进行了3个波折开孔板连接件推出试验和3个普通开孔板连接件推出试验,测试了这2种连接件的基本力学性能,对试验结果进行了比较和分析,得到了波折开孔板连接件的荷载-滑移关系,并拟合出在正常使用状态和极限承载力状态下的相对刚度表达式。试验结果表明:波折开孔板连接件具有优越的力学性能,其抗剪强度比普通开孔板连接件提高24%,其抗剪刚度比开孔板连接件也有较大提高,达到极限荷载时其延性为普通开孔板连接件的1.9倍。

开孔波折板连接件在组合梁中连接性能的试验研究

为了研究开孔波折板这一新型连接件在组合梁中的连接性能,设计对3根具有不同参数新型连接件的组合梁试件进行了单调加载试验,通过对试验结果的对比、分析,研究了栓钉、PBL和开孔波折板三种连接件以及不同参数的波折开孔板连接件对组合梁抗弯性能的影响。研究结果表明,上述三种连接件组合梁的破坏形态有较大差异,PBL和波折开孔板连接件组合梁相比传统栓钉连接件组合梁开裂荷载能提高20%以上,研究还表明波折开孔板连接件的波高由50 mm变为70 mm后开裂弯矩Mcr和屈服弯矩My分别提高了12%和26%,间距由150 mm变为100mm后开裂弯矩Mcr和屈服弯矩My分别提高了7%和27%。

开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁力学性能

目的研究开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁的静力力学性能和疲劳性能,为提高组合梁的疲劳性能提供依据.方法通过有限元软件ABAQUS对4组不同参数的开孔波折板连接件的静力推出试件进行数值模拟,探讨不同参数对波折板连接件抗剪承载力的影响,结合荷载-滑移曲线得出波折板连接件抗剪承载力近似公式.在静力分析的基础上,考虑波折板单位长度抗剪承载力,采用局部应力法并结合Goodman平均应力修正曲线对不同橡胶掺量的弹性混凝土组合梁进行疲劳寿命分析.结果随着橡胶掺量的增加,开孔波折板连接的弹性混凝土与钢组合梁静力承载力下降、滑移增大、疲劳寿命总体提高,其中10%橡胶掺量的组合梁的疲劳寿命约为等强度普通混凝土-钢组合梁疲劳寿命的2.1倍.结论开孔波折板连接的组合梁承载力高、整体连接性能强;混凝土板中掺入一定橡胶能有效地提高组合梁的疲劳寿命.

T型开孔波折板连接件抗剪承载力有限元分析

采用ABAQUS建立有限元模型,分析了T型开孔波折板连接件的抗剪性能。研究了连接件构件的荷载-滑移特性、不同构造参数对抗剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、T型开孔波折板连接件的应力随荷载的变化规律。结果表明:T型开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分成弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段;T型开孔波折板连接件焊接边的应力大于自由边,T型开孔波折板连接件的贯穿钢筋下侧拉应变随钢筋直径减小而增加;与开孔波折板连接件相比,T型开孔波折板连接件的受剪承载力提高了27%;提高混凝土强度等级、配置贯穿钢筋以及增加其直径和连接件的高度,可提高T型开孔波折板连接件的抗剪承载力。

开孔波折板连接件在组合柱中连接性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,对已有的设置开孔板的型钢混凝土柱进行模拟分析,应用试验数据验证了模型的合理性。在此基础上,为了研究开孔波折板连接件在组合柱中的连接性能,对具有布置开孔波折板连接件的型钢混凝土柱进行有限元模拟,并将模拟结果与布置开孔板连接件的型钢混凝土柱的模拟结果进行对比,分析了型钢与混凝土接触面处的相对滑移及分布规律、两种连接件的受力情况。研究表明:在组合柱柱身上面布置相同高度的连接件,开孔波折板连接件的连接性能明显优于开孔板连接件。

基于波折开孔钢板连接件组合梁界面特性有限元分析

波折开孔钢板是一种新型剪力连接件。为了研究设置有波折开孔板连接件的组合梁的界面特性,对具有双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁进行了有限元模拟,分析计算了混凝土板与钢梁上翼缘交界面处的相对滑移及其分布规律、应变差及其分布规律、波折开孔板连接件及贯穿钢筋的受力情况。对比试验结果表明,波折开孔钢板连接件的抗滑移性能、抗剪性能良好,混凝土板和钢梁具有良好的协同工作性能。

波折形开孔板连接件在连续组合梁中连接性能的试验研究

为了研究波折形开孔板连接件在钢-混凝土连续组合梁中的连接性能,提出在组合梁中设置不同排列方式的波折形开孔板连接件,并通过单调加载试验研究混凝土板与钢梁上翼缘交界面处的相对滑移量、破坏形态和裂缝分布。结果表明,只在连续梁的反弯点和边支座附近布置剪力连接件的形式可以充分利用连接件的抗剪作用。

波形钢腹板UHPC组合梁开孔波折板连接件有限元分析

为研究波形钢腹板超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)组合梁中波折板连接件的受力性能,对其进行有限元分析。首先,在ABAQUS中建立UHPC的CDP模型,模拟推出试验,对连接件的受力过程进行研究;然后,对该连接件的波高、波角、波长、开孔位置进行参数分析;最后,分析其受力机理。通过分析得出以下结论:开孔波折板连接件的荷载—滑移曲线主要分为3个阶段,即弹性阶段、塑性发展阶段和下降段,屈服承载力大约是极限承载力的60%;增大波高可以提高极限承载力,增大波角可显著提高抗剪刚度,增大波长可提高极限承载力;该类型剪力连接件开孔宜布置在直板上,受力更合理,承载力更高;该连接件抗剪主要靠混凝土键齿、混凝土榫及贯穿钢筋承担,各部分的抗剪贡献有所不同;同等条件下,开孔波折板连接件的极限承载力约是PBL连接件的1.9倍。

基于波折开孔钢板连接件的组合梁受力性能试验研究

波折开孔板是一种新型钢-混凝土组合梁的连接件,为研究设置有波折开孔钢板连接件的组合梁在静载作用下的受力性能,通过双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁模型的两点对称加载试验,探讨组合梁截面应变沿梁高的分布及跨中挠度随荷载变化的规律,分析混凝土板与钢梁交界面的界面特性及贯穿钢筋的受力情况、混凝土板的掀起作用等,对比同等条件下具有平板开孔板连接件的组合梁交界面相对滑移性能。结果表明:该组合梁具有良好的抗弯性能,截面应变符合平截面假定;波折开孔钢板连接件具有较高的抗剪能力和连接性能,混凝土与钢梁交界面相对滑移量小,研究结果为波折开孔板连接件在大型组合结构中的应用提供理论基础。

开孔波折板连接件破坏机理及承载力试验研究

通过18组开孔波折板连接件的静载推出试验,研究了连接件的荷载滑移性能、应变(应力)发展规律和破坏机理,探讨了混凝土强度等级、开孔直径、贯穿钢筋直径及数量、波高、波折角度、开孔个数、双板间距等因素对开孔波折板连接件承载力和抗剪刚度的影响。结果表明,各组试件具有相似的滑移趋势,设置贯穿钢筋的连接件表现出塑性破坏特征;开孔波折板波折面受到较大的混凝土局压作用,焊接边钢板应力大于自由边钢板应力,贯穿钢筋应变随连接件波高的增加而减小;提高混凝土等级、增大开孔直径、增大贯穿钢筋面积和数量、增大波高等措施可提高开孔波折板连接件的受剪承载力,改变波折角度对连接件的受剪承载力影响较小;随着混凝土强度等级、贯穿钢筋面积及波高的增加,试件抗剪刚度也随之增大,而其他因素的改变对抗剪刚度无明显的影响;提出了开孔波折板连接件受剪承载力的计算公式,计算结果能较好地吻合试验值。

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明:开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的vonMises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。

钢-混组合结构开孔波折板剪力件静载推出试验

剪力件是组合梁桥中钢腹板和混凝土上下翼缘板连接的关键构造,研究开孔波折板剪力件的力学性能是该种连接件设计的关键环节。通过38个开孔波折板剪力件试件及8个开孔板(PBL)剪力件对比试件的静载推出试验,研究考虑不同参数影响的开孔波折板剪力件静载作用下的受力性能,并给出开孔波折板剪力件屈服承载力及极限承载力计算公式。研究结果表明:开孔波折板剪力件推出试验过程可以划分为外荷载达到屈服承载力之前的线性阶段、荷载由屈服承载力增加到极限承载力的塑性阶段以及破坏阶段;影响开孔波折板剪力件抗剪承载能力的主要参数为混凝土强度等级、开孔孔径、贯穿钢筋面积、开孔板厚度等。同等条件下,开孔波折板剪力件抗剪承载力比PBL剪力件提高约1.5倍;给出的计算公式物理意义明确,其计算结果与本文试验结果吻合较好,可用于开孔波折板剪力件的设计计算。

开孔波折板剪力键荷载滑移性能试验研究

通过9组18个剪力键推出试件的静载破坏试验,研究开孔波折板剪力键在外荷载作用下的破坏特征及各工作阶段的荷载-滑移性能。对试验数据回归统计分析得出,在弹性段内,开孔波折板剪力键的荷载-滑移关系呈线性,曲线斜率与混凝土榫抗剪刚度有关,在弹塑性段,荷载-滑移关系呈幂函数,曲线斜率主要与贯穿钢筋抗拉强度和混凝土榫抗剪刚度相关,影响开孔波折板剪力键荷载滑移性能的主要影响因素为开孔折板横向投影面积、钢板的开孔面积、混凝土立方体强度,贯穿钢筋抗拉屈服强度,贯穿钢筋的横截面积。最终提出了开孔波折板剪力键的荷载-滑移关系分阶段计算公式。

一种新型抗剪连接件试验研究

抗剪连接件在组合梁中主要用来承受钢筋混凝土翼板与钢梁之间的纵向剪力,是钢腹板与混凝土上、下翼板连接设计的关键环节。提出一种新的翼缘型开孔波折板抗剪连接件,并对传统的开孔直钢板抗剪连接件与这种新型开孔波折板抗剪连接件试件进行推出试验。考察开孔个数、穿筋与否对2种连接件承载力的影响。试验结果表明,在同等条件下,这种开孔波折板抗剪连接件具有更高的承载力。

钢-混组合结构2种新型连接件性能及不同间距对比研究

为研究钢-混凝土组合结构中开孔板和开孔波折板连接件这2种新型剪力连接件的力学性能,对2种连接件的各自4组试件进行推出对比试验,研究2种新型连接件在不同板间距的情况下其试件的破坏形态、滑移性能、承载力等性能及2种连接件之间的性能。结果表明,2种新型连接件的破坏模式为纵向劈裂破坏,开孔波折板连接件延性性能相对于开孔板连接件的延性较好;不同板间距的连接件的荷载～滑移曲线具有相似性,接近极限荷载时,开孔波折板连接件的滑移速率相对较慢;2种双板连接件的承载力随板间距的增加而减小,相同构造参数的开孔波折板连接件的承载力约为开孔板连接件承载力的2倍以上;相对于单板连接件而言,2种双板连接件的承载力有明显提高。

组合梁的两种新型连接件抗剪滑移性能试验研究

开孔板和开孔波折板是钢-混凝土组合结构中的两种新型抗剪连接件。分别设计、制作了不同构造参数的开孔板和开孔波折板连接件剪切试件,完成了对比加载试验。研究了两种新型连接件剪切试件的破坏形态、荷载-滑移特性及相同构造参数下两种连接件的抗剪承载能力。研究结果表明:两种连接件均发生纵向劈裂破坏;开孔板连接件无明显的塑性滑移特性,开孔波折板连接件有明显的塑性滑移特性;波折面的局部承压对开孔波折板连接件的抗剪能力有较大影响;相同构造参数下,开孔波折板连接件的承载力约为开孔板的3倍。