带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁开孔腹板的抗剪性能

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁腹板成排开孔后,主要削弱了其抗剪稳定性和抗剪强度。为探明这一新型桥梁结构的力学特点,采用有限元方法对钢-混凝土组合蜂窝梁开孔腹板的抗剪性能进行了深入研究。对不同边界条件下的开孔腹板进行弹性剪切屈曲分析,考虑孔洞的影响引入径高比和宽高比参数,对实腹板剪切屈曲系数加以修正,并引入约束系数表征约束程度,推导得到了开孔腹板剪切屈曲系数的计算公式。建立开孔腹板抗剪极限承载能力有限元计算模型,考虑材料、几何双重非线性,对不同参数开孔腹板的抗剪承载能力进行了大量的有限元分析,在数据分析基础上量化弹性屈曲荷载和屈曲后荷载对开孔腹板抗剪承载能力的贡献。引入腹板的开孔率参数,提出了开孔腹板抗剪极限承载力的计算公式,同时分析了不同初始几何缺陷对开孔腹板抗剪性能的影响。结果表明:不同边界条件下的开孔腹板剪切屈曲系数公式与有限元值吻合良好;开孔腹板仍可发展一部分屈曲后强度,屈曲后强度可偏保守地表示为开孔腹板塑性强度的30%,开孔腹板抗剪极限承载力计算公式与有限元计算结果吻合较好,且总体偏于安全;不同的初始几何缺陷对开孔腹板荷载-位移曲线形式有较大影响,但对其抗剪承载能力影响很小。

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁承载能力试验

为了给带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁这一新型桥梁结构形式的设计和施工提供参考,对其进行了承载能力的模型试验研究,分析了该结构的变形特征、破坏模式、承载能力和极限状态。根据弯矩-剪力相关方程推导了组合蜂窝梁的承载能力计算公式,并将分析结果与试验结果进行了对比;最后建立组合蜂窝梁的有限元计算模型,对主要参数进行了数值分析。结果表明:承载能力计算值与试验值吻合良好;开孔截面加劲前,组合蜂窝梁由于孔洞边缘局部屈曲而丧失承载能力;开孔截面加劲后,其破坏形态为弯曲破坏。

部分包覆T形蜂窝钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

进行了2个主钢件为T形蜂窝钢的部分包覆钢-混凝土组合梁(PECCS-T梁)的静力单调弯矩加载试验研究,并将其与已有的部分包覆H形蜂窝钢-混凝土组合梁(PECCS梁)的试验研究结果进行对比,考察主钢件受压翼缘对组合梁受弯性能的影响,并研究用钢量相近情况下增大蜂窝式主钢件截面扩张比对PECCS-T梁受弯性能的影响。研究结果表明:PECCS-T梁的破坏模式与PECCS梁的破坏模式不同,表现为受拉钢翼缘屈服后受压区混凝土被压碎。组合梁中的受压钢翼缘能有效地约束混凝土,显著提高组合梁的抗弯承载力、变形能力和延性。PECCS-T梁按主钢件最大削弱截面计算得到的理论值Mu与试验值Mtest比较接近。增大T形主钢件的截面扩张比,能够有效提高PECCS-T梁的抗弯承载力,且保持变形能力不降低。

装配式桁架钢筋混凝土叠合板-圆孔蜂窝组合扁梁力学试验研究

针对目前装配式钢结构住宅施工焊接量大,防火防腐处理复杂等问题,为了提高施工效率,将桁架钢筋混凝土叠合板与圆孔蜂窝钢梁进行组合,形成装配式桁架钢筋混凝土叠合板-圆孔蜂窝组合扁梁。通过两组组合扁梁试件的力学试验,对其承载能力、变形能力、破坏规律等方面进行分析和研究。结果表明:组合扁梁的破坏经历了三个阶段即弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段;蜂窝钢梁沿截面高度方向上的应变直线分布;组合扁梁屈服时,弯矩试验值比公式计算值提高了20%～60%,剪力试验值约为公式计算值的0.8倍;考虑组合扁梁翼缘板影响的挠度折减系数α为0.5。由于叠合板的约束作用,组合扁梁在整个加载过程中没有出现局部变形、平面外失稳及现浇层与叠合层之间的脱离和滑移现象,有较好的整体性和变形能力。

装配式桁架钢筋叠合板-圆孔蜂窝组合扁梁的设计及安装工艺

在装配式钢结构住宅中,将蜂窝梁和桁架钢筋叠合板进行合理连接形成新型装配式组合扁梁楼盖,可以有效提高空间使用率和防火、防腐等性能,并达到节能减排的目的。文章在对本地预制构件生产企业和设计单位进行调研,同时结合相关文献和工程案例,针对装配式桁架钢筋叠合板-蜂窝组合扁梁的设计、构造方法以及安装工艺和技术要点进行了归纳。

圆孔型蜂窝梁及其组合梁受力性能研究

为研究圆孔型蜂窝梁(包括圆孔型蜂窝钢梁和圆孔型腹板开孔钢梁)的强度、整体稳定性、局部稳定性和刚度等力学性能,对3根简支圆孔型蜂窝钢梁和3根钢-混凝土组合蜂窝梁进行试验研究和有限元方法模拟,对比分析不同成孔方法(腹板有无焊缝)、翼缘宽度、孔洞大小、梁墩宽度和组合作用等因素对圆孔型蜂窝梁的受力性能的影响,并得到蜂窝梁和组合蜂窝梁的加载点、支座孔洞周围及梁墩处的应力分布规律。试验和有限元分析结果表明:考虑焊缝对蜂窝梁的承载力和刚度影响程度一般在20%以内;加宽蜂窝梁翼缘,设置加劲肋和增加梁墩宽度,可以提高圆孔型蜂窝梁的承载能力;组合蜂窝梁的承载能力和初始刚度较非组合梁有明显提高。

装配式钢结构住宅体系的优化研究

为了加快建筑产业现代化的步伐,解决当前钢结构住宅存在的问题,通过实地考察和研究针对装配式钢结构住宅体系提出几种新的做法。该体系柱采用矩形管内灌混凝土;梁采用开孔扁梁,钢筋桁架组合楼板下承于钢梁下翼缘,既能保证钢梁的稳定性又提高了钢梁的防火性能;梁柱采用半刚性节点缓解了节点处焊接导致的应力集中,提高了安装效率。该体系能有效解决钢结构住宅的防火、防腐以及保温隔音等问题。