预制钢-UHPC组合梁中橡胶-短栓钉剪力件的抗剪性能试验研究

为了探究钢-UHPC组合梁中橡胶-短栓钉剪力件的抗剪性能,试验设计并制作了10个推出试件,研究橡胶套筒尺寸和加载制度对其抗剪性能的影响规律。试验结果表明:试件以栓钉剪断为主要破坏形式,并伴随栓钉附近局部混凝土压碎。橡胶套筒厚度对剪力件的抗剪承载力影响较小,橡胶套筒厚度为2mm的组合剪力件承载力为普通剪力件的94%。随着橡胶套筒厚度的增加,剪力件的抗剪刚度随之下降,最小为普通剪力件的87%;相对滑移则随着厚度增加而增加,最大为普通剪力件的142%。而随着橡胶套筒的高度增加,剪力件的抗剪承载力随之减少,橡胶套筒高度为50mm的组合剪力件承载力为普通剪力件的89%;随着橡胶套筒高度的增加,剪力件的抗剪刚度随之下降,最小为普通剪力件的75%;相对滑移则随着高度的增加而增加,最大为普通剪力件的137%。

预制桥面板钢板组合梁桥合理结构体系设计研究

预制桥面板钢板组合梁桥的结构形式简单,构件适合工厂化、预制化批量生产。因此,为了适应组合梁桥快速施工的要求,构件制作必须做到标准化。但是,当前关于预制桥面板、钢板梁、横隔梁制作的标准化研究并不多,故针对该问题,通过比较不同主梁间距和根数的钢板组合梁桥结构性能差异,对适应桥梁快速施工要求的钢板组合梁桥的合理桥宽、跨径、主梁根数的设计进行了研究,并认为采用单跨跨径为30 m的4车道(桥宽16.25 m)、少主梁(3根主梁)体系是各钢板组合梁桥中力学性能最优的结构形式;另外,为适应标准化制作预制桥面板钢板组合梁桥各结构构件还给出了一定的建议。

钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓作为钢-预制UHPC组合梁剪力键的抗剪性能,共设计15个推出试件,探究螺栓间距和螺栓数量对试件的破坏模式、荷载-滑移曲线、极限承载力、延性和初始抗剪刚度的影响。试验结果表明,推出试件的主要破坏模式为螺栓剪力键剪断,同时在螺栓剪切面下端有局部UHPC受压剥落,UHPC预制板只在剪力槽四周出现细微裂缝。减小螺栓间距会导致试件的抗剪性能降低;而增加螺栓数量可以有效地提高试件的抗剪性能,但也会导致单栓初始抗剪刚度下降。分析国内外现行钢-混凝土组合梁中剪力键的抗剪承载力计算公式,并以此提出一条更适用于钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪承载力计算公式。对比提出公式的计算值与试验值,两者的平均比值、标准差和变异系数分别为1.02、0.02和0.02。

预制钢板组合梁静载力学试验研究

为了解预制钢板组合梁结构的基本受力性能,以长益高速扩容工程30 m跨的预制钢板组合梁为工程背景,开展多级静载力学试验,通过实测数据和理论计算值的对比分析,评价结构在标准设计荷载作用的承载能力。结果表明:在设计荷载作用下的跨中挠度实测值为16.15 mm,应变实测值为190×10^(-6),实测值均小于理论值,结构实际工作状况比理论状况要好;π形组合梁的各测点挠度和应变的校验系数均小于2.0,相对残余变形均小于0.2,在设计荷载作用下结构处于弹性工作状态,结构具有良好的强度与刚度,满足设计要求,可作为桥梁上部主体结构使用。结论可为同类型桥梁的推广使用提供参考。

预制装配式组合梁栓钉连接件构造优化与安装误差影响试验研究

为对一种预制装配式钢-混凝土组合梁栓钉抗剪连接件的构造设计方法和施工安装误差影响进行深入研究,完成了18个预制装配式栓钉连接件和2个普通现浇栓钉连接件的静力推出试验。在优化预制孔填料强度等级的基础上,主要研究栓钉直径、孔径比(预留孔径和栓钉直径的比值)和施工安装误差对预制装配式栓钉连接件破坏形态、抗剪承载力、抗剪刚度及抗滑移性能的影响规律。试验结果表明:连接件的破坏形态为仅栓钉剪断或伴随混凝土开裂的栓钉剪断,安装误差对抗剪刚度影响较大,对抗剪承载力和极限滑移影响很小。提出了可保证连接件抗剪力学性能稳定并消除安装误差对抗剪承载力和极限滑移不利影响的构造设计方法,即填料强度等级和合理的孔径比工程实用范围。EC4、AISC、GB和CSA等规范中的栓钉连接件抗剪承载力计算公式均可偏于安全地预测所提出的预制装配式栓钉连接件的抗剪承载力,试验和所提构造设计方法可为相关研究与规范编制提供参考。

新型预制钢-混凝土组合梁受力性能分析

为降低预制钢-混凝土组合梁在安装施工过程中的经济成本,推动装配式建筑的发展,提出一种新型预制钢-混凝土组合梁。基于有限元软件ABAQUS建立了预制钢-混凝土组合梁试件非线性模型,研究其在单调载荷作用下不同参数对试件的破坏过程、承载性能和变形性能的影响规律。结果表明:新型预制组合梁的承载性能和变形性能均优于传统截面形式的预制组合梁;各个试件的破坏过程基本相似,均表现为典型的受弯破坏;悬臂段钢梁外伸长度和钢接头埋置长度的增加可以明显提升试件的变形性能,但对其承载性能的影响较小;增加梁内纵向钢筋配筋率明显提高了试件的承载力,但使得延性降低,在设计时新型预制钢-混凝土组合梁内纵向配筋率不宜超过1.5%。

装配式后张法预应力混凝土组合梁桥施工技术研究

为进一步发挥组合梁桥刚度大、承载力高、抗震性能好、构件截面尺寸小、便于施工的优点,以某工程为例,对装配式后张法预应力混凝土组合梁桥施工技术进行研究,包括钻孔桩施工、梁体预制、梁体架设等内容,研究表明,工形梁与T梁的组合方式比较常见,为确保组合梁桥的质量达标,施工人员应加强对相关施工技术的掌握,以提高桥梁建设水平。

超高层建筑预制钢筋混凝土组合梁抗弯性能研究

针对超高层建筑预制钢筋混凝土组合梁的抗弯问题,国内外已经取得了一些研究成果。为研究超高层建筑预制钢筋混凝土组合梁抗弯性能,利用C35型细石混凝土和HRB335二级钢筋制作组合梁试件,并对试件完成分组,设计对比测试实验。通过三分点方法对混合梁完成静态加载,通过千分表获取各个组别梁柱试件截面荷载作用下应变值,实现组合梁抗弯性能的测试。测试结果表明,预制的钢筋混凝土组合梁的抗弯极限承载力、抗弯变形性能、裂缝抗弯形变性能以及弯矩抗弯应变性能均优于单混凝土和单钢筋试件。

钢-混凝土预制板组合梁的试验研究

为研究钢-混凝土预制板组合梁在静载作用下的组合效应,完成了3根钢-混凝土预制板组合梁在跨中集中荷载作用下的试验,结合试验结果与现有的组合梁理论,对钢-混凝土预制板组合梁的抗弯受力性能及其组合效应进行了分析,为该方向的进一步研究提供实用参考价值。

整体预制钢-混凝土组合梁桥合理结构研究

为了在中小跨径桥梁中推广使用钢-混凝土组合结构桥梁,提高桥梁的工业化建造水平和组合梁桥的装配化程度,提出了一种整体预制钢-混凝土组合梁桥结构。结合常用的中小跨径的需求,考虑公路运输条件和吊装能力,构建了整体预制钢-混组合梁结构基本单元,并提出了单元之间的连接方式,进一步形成整体桥梁。计算分析表明:所提出的整体预制钢-混组合梁,在受力性能方面均优于传统分离预制钢-混组合梁,在全寿命周期的经济性能方面优于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁,在施工性能方面相比于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁以及分离预制钢-混组合梁会明显提高施工效率、缩短施工工期,而且更容易保证施工质量,为桥梁工程提供了一种结构合理、施工便捷的结构形式。

钢-混凝土预制板组合梁试验研究

对12个不同预留孔形、孔内不同填充材料的推出试件及2根不同预留孔形的完全剪力连接与1根部分剪力连接的钢-混凝土预制板组合梁进行了试验,结果表明,只要预留孔形设计合理,灌孔混凝土强度得当,钢-混凝土预制板组合梁就具有良好的组合效应和整体工作性能,是一种有发展前途和广泛应用领域的新型组合结构。

浅析钢-混凝土预制板组合梁的组合效应

同时对2根不同预留孔形的完全剪力连接与1根部分剪力连接的钢-混凝土预制板组合梁进行了试验研究,探讨了这类梁组合效应.试验结果表明:3根组合梁均具有良好的组合效应.

海洋石油平台组合梁预制研究

海洋石油平台组合梁预制工作组织落实过程中,施工技术人员首先要检查材料与施工机械的数量和规格是否符合要求。而后,落实划线切割工作。其次,要开展破口准备和组队以及校验工作,保证组合梁组能够稳定的焊接在预设位置上。焊接工作组织落实过程中,最易出现的问题是质量和焊接变形问题,所以,焊接技术操作人员必须严格按照相关规定要求落实操作步骤,同时持证上岗,进一步维护预制组合梁的施工质量以及后期的使用寿命和结构稳定性。

基于节段预制拼装钢板组合梁的旧桥改造快速施工技术研究

为降低旧桥改造对交通的影响,缩短施工周期,提出了以节段预制拼装钢板组合梁作为旧桥改造的施工方案,并根据桥面板施工方案和顺序不同,采用施工高效性函数对三种施工方法的高效性及适用性进行对比,通过在某桥梁进行方案选择与对比,将旧桥改造工期有效缩短,为其他旧桥改造施工提供借鉴。

城市高架简支预制槽形钢混组合梁荷载横向分布研究

以城市高架简支预制槽形钢混组合梁桥为研究对象,选取了桥面板与钢梁之间的滑移效应、跨间横梁的个数、桥面板板厚、桥梁宽度和跨径、以及主梁刚度等参数,应用有限元方法,全面分析了各因素对该桥型荷载最不利横向分布系数的影响。研究表明:组合梁的界面滑移效应对荷载最不利横向分布系数影响在5%以内;保证跨径一定,组合梁跨间横梁的个数对宽桥荷载最不利横向分布系数的影响在8%以内,对窄桥则更小;桥面板板厚的增加会使荷载横向分布更均匀,宽跨比越大的桥,板厚对最不利横向分布系数的影响越大;保证桥宽不变,随着跨径的增大,荷载最不利横向分布系数逐渐减小,主梁数相同时,随着宽跨比的增大,最不利横向分布系数逐渐增大。梁高的增加会使最不利横向分布系数更大,但最大增幅保持在5%以内。在今后的标准化设计中,可取某几种最不利参数将其余参数进行包络,从而节约设计成本、提高设计效率。

部分预制部分外包组合梁短期行为数值模拟

为研究部分预制部分外包组合梁的短期行为。基于表面接触的内聚力模型建立非线性有限元模型,分析混凝土强度等级、工字钢翼缘厚度、纵筋配筋率对短期行为的影响。结果表明:混凝土强度等级对PPEC梁短期刚度和抗弯承载力的影响不明显;增大工字钢翼缘厚度,可显著提高PPEC梁抗弯承载力,但短期刚度仅略有提高;随着纵筋配筋率的增大,短期刚度提高不明显,抗弯承载力有较为明显的提高。考虑弯剪耦合效应的短期挠度计算方法更能准确的预测PPEC梁的短期挠度。

预制UHPC-RAC组合梁受弯性能试验与理论计算

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)和再生混凝土(Recycled aggregate concrete,RAC),碳足迹低,属于“低碳混凝土”。将再生混凝土梁受拉侧或侧壁的部分RAC用UHPC替换,形成“绿色低碳”UHPC-RAC组合截面,以提高力学性能。采用工厂预制工艺,制作了预制UHPC-RAC组合梁。通过四分点抗弯性能试验,分析了受拉UHPC厚度、UHPC-RAC结合面粗糙度和侧壁UHPC高度,对预制UHPC-RAC组合梁破坏机制、承载力、变形和初始刚度的影响规律,提出了承载力计算公式。研究表明:与RAC梁相比,预制UHPC-RAC组合梁随受拉UHPC厚度的增加,形成的UHPC-RAC穿筋结合面,限制了开裂后UHPC剥离脱落;增加界面粗糙度,阻滞了水平裂缝的延展,初始刚度可提高16.6%;随受拉UHPC钢纤维拔出,荷载-位移曲线下降明显,待再生混凝土压溃后,仍有较高的残余强度。预制UHPCRAC组合梁的开裂荷载和极限荷载,分别增加63.1%和22.9%,截面抗弯刚度、初始刚度均得到明显改善。组合截面内钢筋、UHPC和RAC协同受力,应变沿截面高度线性变化,符合平截面假定;将截面应力等效分布后,推导了预制UHPC-RAC组合梁的受弯承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。

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。

预制组合钢板梁桥纵横梁钢-混结合段局部构造分析

预制组合钢板梁桥(VFT-bridge)在德国、波兰和澳大利亚等国使用较多,多用于跨线桥。某大型高架项目采用了上述桥型。基于对该项目的咨询工作,对该高架桥项目标准段30 m跨径预制组合钢板梁钢-混结合段做了局部计算分析,找出了预制组合钢板梁桥钢-混结合段局部构造合理的设计计算方法。

钢-预制HSC组合梁群钉连接件受剪性能研究

为研究钢-预制高强混凝土(high-strength concrete,HSC)组合梁群钉连接件的破坏机制,对8个群钉连接件进行推出试验,研究栓钉直径、混凝土强度和剪力槽的浇筑方法对群钉受剪性能的影响。群钉连接件的破坏模式主要为栓钉根部的受剪破坏和局部混凝土被压碎,由于群钉中个别栓钉存在焊接缺陷,剪切破坏在焊缝处产生。群钉连接件的受剪性能主要受栓钉直径的影响和剪力槽混凝土强度的影响,剪力槽的预制浇筑对群钉的抗剪强度没有影响,与整体浇筑效果基本一致。应用ABAQUS软件建立有限元模型对群钉抗剪强度的影响因素进行参数分析,研究结果表明:当栓钉直径从19 mm增加到30 mm,群钉受剪承载力提高了104%;当栓钉抗拉强度从400 MPa增加到550 MPa,群钉受剪承载力提高了27%;而栓钉高度和混凝土强度的增加对其受剪承载力的影响很小。将参数分析结果与欧洲EN 1994-1-1、美国AISC 360-05和中国GB 50017—2017中相关公式的计算值进行对比,发现群钉的受剪承载力预测值均偏于保守,提出的群钉受剪承载力的计算公式计算值与试验结果吻合良好。