波纹钢-橡胶混凝土组合板界面抗剪行为试验研究

制作7组波纹钢-橡胶混凝土组合板试件开展推出试验,对比分析混凝土种类、栓钉连接件参数(直径、高度、间距)和螺栓连接件对组合板界面剪切滑移特性和抗剪承载力的影响。研究结果表明:橡胶混凝土与波纹钢板组合能够发挥其阻裂和延性优势,界面抗剪承载力与普通混凝土相当(相差仅4%);为防止栓钉发生构造破坏,保证界面连接可靠,栓钉最小间距应设置为8.5倍的栓钉直径,栓钉高度应与波形尺寸匹配;受围焊强度和波纹板受力薄弱区的影响,栓钉连接件比螺栓连接件难以发挥其材料强度;各国规范在计算此类组合板栓钉承载力时存在偏差,应进一步开展设计理论研究。

波纹钢-混凝土组合涵洞在高填方路段的应用研究

为解决山区高速公路桥隧群施工困难、大量弃渣外运和工程造价高等难题,以某高速公路为依托,创新性地提出了波纹钢-混凝土组合涵洞替代桥梁方案,并采用Midas Civil软件对该组合涵洞进行了有限元分析,研究了其受力性能。研究结果表明:该组合涵洞在高填方路基、路面荷载作用下,其强度、刚度均满足设计功能要求,可推广应用于类似山区高速公路建设工程中。

钢-混凝土-UHPC组合板抗冲切性能试验

钢-混凝土(NC)-UHPC组合板将钢-混组合板中部分混凝土替换为UHPC,可提升其抗弯性能和耐久性。UHPC层的使用降低了普通钢-混组合板厚度,其在重载作用下可能出现冲切破坏。因此,需要开展钢-NC-UHPC组合板抗冲切性能研究。本文进行了5块组合板冲切试验,对UHPC层厚度、加载区面积和加载区长宽比等变量的抗冲切效应进行了分析。基于塑性理论,分析了新型组合板的冲切破坏机理,并提出了考虑UHPC抗冲切贡献的承载力计算方法。研究结果表明,UHPC层能显著提升钢-混凝土组合板的承载力和延性,且承载力随UHPC层厚度、加载区面积的增加而增大;新型组合板冲切承载力理论计算结果与试验结果吻合较好。

爆炸荷载作用下曲面钢-混凝土钢组合板的动态响应研究

为探究钢-混凝土-钢组合板(组合板)的抗爆性能,设计四种不同曲率的组合板;利用有限元软件ABAQUS对比研究这四种组合板在爆炸荷载作用下的损伤、位移和能量耗散情况。同时,以曲率为0.75的组合板为例,参数化分析了炸高、炸药量、钢板厚度、混凝土厚度、栓钉间距和直径对其动态响应的影响。研究表明:在相同爆炸作用下,组合板的最大动能和最大跨中位移均随着曲率增大而减小。当内外层钢板总厚度不变时,适度增大内层钢板厚度更有利于降低组合板的最大跨中位移。适度增加组合板的曲率,适度减小栓钉间距或增大栓钉直径均有利于提高组合板的抗爆性。根据非线性回归拟合得到了组合板的最大跨中位移与钢板厚度(或混凝土厚度)和炸药量的两种经验公式。

钢-混凝土-钢组合板爆炸冲击响应分析

基于钢-混凝土-钢(SCS)组合板爆炸试验,采用LS-DYNA显示动力分析程序对其抗爆性能进行数值模拟。通过与试验的对比验证了模型的可靠性,采用该模型分析了比例距离、混凝土厚长比、钢板厚度以及混凝土强度变化对SCS板动态响应的影响。结果表明,该有限元模型能够有效模拟SCS板在爆炸荷载下的动态响应过程;随着比例距离的减小,SCS板跨中位移逐渐增大,并由弹性变形转变为塑性变形;增加混凝土厚长比和钢板厚度能够有效降低SCS板跨中位移,而混凝土强度变化不会对SCS板抗爆性能产生显著影响。

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

波纹钢-橡胶混凝土桥面板组合梁设计

以济南市章丘某波纹钢-橡胶混凝土桥面板组合梁桥为例,利用Midas/Civil建立组合梁仿真模型,分析桥梁结构强度、刚度、抗剪连接件承载力、抗疲劳等,得出相关结论。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

钢波纹板-混凝土组合拱涵影响参数分析

为探究钢波纹板-混凝土组合拱涵的参数影响效应,以某组合拱涵为工程背景,基于控制变量法分别分析填土高度、管径、壁厚与不均匀沉降4个参数对拱涵应力及变形的影响规律。计算结果表明:拱涵变形及应力与填土高度h、管径R呈正相关,h<25 m时,两者随填土高度的增加线性增大,h>25 m时则变为曲线增大;R<4 m时,两者随管径的增加线性增大,R>4 m则变为曲线递增,且变化速率明显加快;壁厚T为2~6 m时两者呈线性增长趋势,T>6 m后,波纹管应力基本不变;水平不均匀沉降对拱涵应力影响明显,而增大管径能有效控制不均匀沉降形成的附加内力。

大跨度钢-混凝土组合空腹板的设计与施工

钢-混凝土组合空腹板是一种新型的组合结构形式。详细介绍并讨论了一跨度为19·5m、平面尺寸19·5m×31m、设计荷载较大的钢-混凝土组合空腹板楼盖的分析、计算、设计及施工,给出了结构的布置和主要受力性能,以及构件和节点构造设计。施工后的检测证明,理论分析可靠,工程效果良好。

钢-混凝土组合板的弹性整体剪切屈曲分析

为了研究钢-混凝土组合板的弹性整体剪切屈曲性能,采用夹层板理论推导了组合板弹性屈曲方程,分析了界面剪切刚度的影响.通过在钢与混凝土之间设置假想的剪切薄层,模拟钢-混凝土组合板界面滑移效应,建立考虑滑移效应的组合板分析模型,推导出四边简支矩形组合板在均匀受剪状态下的弹性屈曲方程,并分析了界面剪切滑移刚度对屈曲荷载的影响.通过参数分析拟合了防止完全剪力连接四边简支组合板整体屈曲所需混凝土板最小厚度的计算公式.结果表明,剪切刚度较小时,屈曲荷载增长较快;剪切刚度较大时,屈曲荷载变化缓慢并逐渐趋于稳定,与完全剪力连接组合板的屈曲值接近.该结果与有限元计算结果吻合较好.

钢-混凝土组合板在某大型烟囱工程中的应用

某大型火力发电厂烟囱结构中采用大跨度圆环形简支板。原设计方案为钢筋混凝土板,后改为钢-混凝土组合板。利用有限元程序对钢筋混凝土板和钢-混凝土组合板两种设计方案进行计算分析和对比,说明钢-混凝土组合板应用于大跨度不规则板结构的优点和经济指标。工程实践表明,应用效果良好。

钢-混凝土叠合板组合梁在苇沟桥改造加固中的应用

钢 -混凝土组合梁以其承载力高、刚度大等优点 ,在我国城市的立体交通建设中应用前景广阔。结合实际工程 ,介绍了钢 -混凝土叠合板组合梁在桥梁改造加固中的应用。实践证明 ,钢 -混凝土叠合板组合梁可以大幅度提高结构承载力 ,降低结构自重 ,减小挠度等 ,另外还可以节省支模 ,缩短施工周期。

高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥稳定性研究

为研究高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定性,依托主跨300 m深茂铁路虎跳门水道特大桥,采用有限元软件ANSYS建立以梁单元为主的空间杆系有限元模型,对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥开展线弹性稳定分析,并进行考虑几何初始变形及材料弹塑性的非线性稳定性分析。结果表明:在弹性稳定分析下,该桥梁的一阶失稳形式为主梁整体纵飘及塔纵弯失稳,二~四阶均为桥塔处的主梁下弦杆首先出现横向偏位而局部失稳;在运营阶段弹性稳定系数最小为7.639,第二、三阶和第四、五阶稳定系数分别相同且失稳形式为对称失稳;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)后,一阶稳定系数减小6.39%;考虑非线性因素影响后稳定系数降低明显,仅考虑几何非线性因素的影响后一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低11.23%、9.01%和10.13%,而考虑几何及材料双重非线性因素影响后,一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低67.78%、60.63%和52.56%,表明材料非线性对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数影响更为显著;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)以及双重非线性因素影响后,铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数为1.985,大于规范1.7的要求。

新型钢-混凝土组合板的力学性能研究

以加劲肋形式、组合板厚度和栓钉布置为参数,进行了9块新型组合板的力学性能试验.试验结果表明,组合板的正截面承载力可按基于修正平截面假定的极限状态计算;组合板的跨中挠度,可在按现行规范计算的基础上,加上考虑界面滑移影响的附加变形值予以修正.

钢-混凝土组合空腹板架静力特性理论研究

钢-混凝土组合空腹楼盖是一种新的构造形式。结合一算例,利用ANSYS有限元软件,建立了组合空腹楼盖的三种计算模型:空间梁单元与壳单元的混合元模型、空间壳单元模型、壳单元和块体单元模型三种理论计算方法,对这三种计算模型作分析对比,得到了静荷载作用下该类结构的内力分布规律及其他一些有价值的结论。

钢-混凝土组合板耐火性能的研究

应用有限元程序分析了钢 -混凝土组合板的温度场。采用数值算法计算了组合板的耐火极限 ,同时分析了影响组合板耐火极限的参数。结果表明 :由于混凝土的吸热作用 ,组合板的耐火性能要优于钢结构 ;随着板厚的增加 ,混凝土强度的提高 ,板的耐火极限增加 ;随着含钢率的增加耐火极限降低。温度场和耐火极限的计算结果得到了有关试验数据的验证 ,两者吻合较好。最后本文对组合板的防火设计进行了研究 。

轻钢-泡沫混凝土组合双向板力学性能研究

钢-混凝土组合结构,因其具有良好的承载力与抗震性能,被广泛的应用到我国城乡建设的各个领域,由此可见,对组合结构进行相关研究就显得非常必要。对3个轻钢-泡沫混凝土组合SXB-1、SXB-2、SXB-3双向板进行试验研究,其中试验的主要内容包括:试件的设计与制作、泡沫混凝土的配合比设计、试件材料力学性能的分析、加载方案与加载制度的选择、应变片与位移计的布置等。通过试验得到了3个组合双向板试件SXB-1、SXB-2、SXB-3的破坏现象与极限承载性能,组合双向板的荷载-挠度变形曲线和沿X轴、Y轴两个方向的挠曲线变化关系,结果表明:轻钢-泡沫混凝土组合双向板从受力到试件破坏的时间段较长,组合双向板的承载性能与整体延性变形能力均较好,试验达到了预期要求。

基于MASW的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别

目的提出一种基于多通道面波分析技术(MASW)的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别方法。方法从Rayleigh波的波动方程出发,结合MASW技术建立钢-混凝土组合板有限元模型,通过激励正弦信号产生Rayleigh波,研究其波速衰减特征,并提出基于波速衰减的MASW损伤识别算法;搭建MASW试验平台,建立多通道超声面波检测系统,并进行多道信号采集和数据处理,验证所提出算法的有效性。结果数值模拟中,组合板的界面剥离损伤使表面波产生"分流"现象并造成表面波速度衰减,其衰减幅度与剥离长度密切相关;MASW试验中,表面波在损伤区域发生了较大程度的波速衰减,其波速衰减的起始道间与剥离损伤的起点和终点相对应。结论波速衰减幅度与剥离长度近似呈正相关的线性关系,所提出的损伤识别方法能够确定剥离损伤的具体范围,识别精度达到厘米级。

内置分块波纹钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

传统的钢板-混凝土组合剪力墙构造复杂、现场施工难度大,由于连续的钢板将剪力墙的混凝土一分为二,还可能导致墙体整体性变差。为克服上述缺陷,本文提出了一种内置分块波纹钢板的新型钢-混凝土组合剪力墙,并对其抗震性能进行了数值分析。基于ABAQUS有限元计算软件,首先验证了本文提出的建模方法的可靠性,进一步建立了内置水平、竖向分块波纹钢板-混凝土组合剪力墙的非线性数值分析模型。计算结果表明:墙体的滞回曲线饱满,具有良好的延性及耗能能力;波纹钢板的放置方向对墙体性能的影响很小;加大轴压比或减小高宽比都会降低墙体的延性。