胶合竹-混凝土组合梁研究进展

对胶合竹-混凝土组合梁(BCC梁)的发展和研究现状进行阐述,并对国内外的研究成果进行分析和总结。对比分析了木-混凝土组合梁(TCC梁)和BCC梁剪力连接件的抗剪性能,并对足尺梁的破坏模式、组合效应进行分析和总结。最后,根据EN:1995-1-1:2004中已有的有效刚度公式进行理论推导。综述发现,国外TCC梁的试验研究已开展较多,国内BCC梁的研究正在兴起,但针对不同种类剪力连接件的BCC梁的破坏模式和受力机理仍缺乏系统的总结。此外,BCC梁的研究迫切需要一套能满足设计要求的计算理论和设计方法。

胶合竹-混凝土组合梁RPC-钢复合连接件试验研究

针对现有凹槽连接件与销连接件性能上的不足,提出了一种适用于装配式胶合竹-混凝土组合梁的活性粉末混凝土(RPC)-钢复合连接件,复合连接件由带轴向开孔的螺杆外包RPC组成.对6组复合连接件开展了推出试验,研究参数包括外包RPC厚度和螺杆直径.获取了荷载-滑移曲线、抗滑移刚度、抗剪承载力等力学指标.试验结果表明,外包RPC对复合连接件的抗滑移刚度有显著贡献,对抗剪承载力也有一定的提高作用,但复合连接件的抗剪承载力主要取决于螺杆直径.相比于凹槽连接件,复合连接件的单位面积受力效率更高;相比于销连接件,复合连接件的抗滑移刚度显著提高.复合连接件结合了凹槽连接高刚度与销连接高延性的优点,且便于现场装配,在性能上具有突出优势.基于试验结果,提出了复合连接件的设计原则与尺寸范围.

部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁受力性能分析

为研究部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁中抗剪连接件不同分布情况对其受力性能的影响,运用ANSYS有限元软件建立4组模型试件,对抗剪连接件进行分段布置,其他相关参数和条件均保持不变,对4组试件的滑移、挠度和剪力进行建模分析。有限元计算结果表明:抗剪连接件分段布置的3组试件滑移和挠度均比沿全梁等间距布置抗剪连接件的试件小,荷载总量相同时对称集中荷载对组合梁滑移和挠度的影响更大;间距为150 mm试件(GCB-4)的抗剪连接件布置方式最合适,该试件的界面滑移和挠度最小,且抗剪连接件的分布方式在实际施工时更方便,只需计算出布置区域并按固定间距布置即可。

装配式胶合竹-混凝土组合梁试验研究

针对现有凹槽连接件与销连接件性能上的不足,提出一种螺杆外包活性粉末混凝土(RPC)的装配式复合连接件。推出试验结果表明:外包RPC层对复合连接件的抗剪性能有显著贡献,抗滑移刚度和抗剪承载力都随外包RPC厚度的增加而增大;影响连接件抗剪性能最重要的因素是连接件的外径,而不是螺杆直径;复合连接件同时具备高刚度和高延性,且适于装配施工。对采用复合连接件的两根装配式胶合竹-混凝土组合(BCC)梁开展了四点抗弯试验,结果表明:装配式BCC梁在受弯过程中表现为部分组合效应,靠近端部的复合连接件产生较为显著的剪切变形,使得组合梁在破坏前具有明显的征兆,复合连接件的竖向抗拔构造措施可靠;设置轻骨料混凝土叠合层,能在有效控制自重的前提下,显著提高BCC梁的抗弯刚度和承载力;采用欧洲标准5(EC 5)中的γ法对BCC梁的抗弯承载力进行了预测,结果显示该方法明显高估了试件的承载力,不能直接用于BCC梁抗弯承载力的预测。

胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件推出试验研究

胶合木-混凝土组合梁中的剪力连接件是整个组合梁中至关重要的一部分。为了抵抗木梁与混凝土板之间的纵向剪力和滑移,不仅要求剪力连接件具有一定刚度,还必须具有足够的受剪承载力。为了研究胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件的受力性能,对10组共30个胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件进行推出试验研究。根据试验结果,探讨了螺钉连接件的受力特性和破坏机制,分析了螺钉直径、螺钉嵌入长细比、混凝土强度、螺钉布置方式等因素对螺钉连接件受剪承载力的影响。结果表明,螺钉连接件受剪承载力随螺钉直径的增大而增大;螺钉连接件受剪承载力随螺钉嵌入木材部分长细比的增大而增大,但增长幅度趋于平缓;混凝土强度和螺钉布置方式对受剪承载力的影响很小。研究结果可以为胶合木-混凝土组合梁的设计和工程应用提供参考。

碳纤维增强复合材料增强胶合木-混凝土组合梁静力试验

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)增强胶合木-混凝土组合梁在静荷载作用下的受力性能,进行了4根完全剪力连接胶合木混凝土简支组合梁的试验,其中1根为未增强组合梁,3根为不同CFRP增强程度的组合梁,考察了CFRP增强胶合木-混凝土组合梁的变形发展过程与破坏形态,得到了试件跨中的荷载挠度曲线、胶合木梁与混凝土翼板交界面的荷载滑移曲线、试件跨中沿截面高度方向的纵向应变分布、试件剪跨段混凝土板横向应变分布,并分析了CFRP增强程度对组合梁受弯承载力以及挠度的影响。结果表明:CFRP可延缓胶合木混凝土组合梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对组合梁受弯性能的影响,充分利用混凝土的抗压强度并显著提高胶合木-混凝土组合梁的承载力和刚度。

胶合竹-混凝土组合结构形式试验研究及应用

胶合竹材是一种新型的建筑材料,具有良好的力学性能、加工性能及环保特性,可以作为一种结构用材应用于建筑结构、桥梁等领域。现代竹结构就是应用现代竹结构理论且以胶合竹材为主要材料的一种新型结构,胶合竹-混凝土组合结构形式也应运而生。目前,对胶合竹-混凝土组合结构的研究还刚开始,因此研究胶合竹-混凝土组合梁基本力学性能,选取能够应用于该组合结构的连接方式便具有重要的理论意义与实用价值。

胶合竹混凝土组合梁的应用探讨与参数计算

胶合竹混凝土组合梁与欧美叠合木混凝土组合梁相似，与混凝土结构相比具有质量轻、建造快、受弯时高抗拉强度等特点。组合梁的工程应用对现代竹结构在建筑领域的发展具有积极地推动作用。本文基于现有国内外胶合竹的科研成果，提出更前沿的研究方向，探析现代竹混凝土组合梁体系在房屋和桥梁建设中的应用前景，对胶合竹混凝土组合梁的本构参数进行理论分析。

圆竹——混凝土组合梁受弯性能分析

文中对圆竹、圆竹-混凝土组合梁进行受弯承载力试验,分析其破坏特征以及混凝土对组合构件承载性能的影响。采用ANSYS有限元分析软件,建立了圆竹-混凝土组合梁的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行对比分析。结果表明:混凝土有效提高了组合试件的承载力,圆竹-混凝土组合梁的分析结果与试验结果基本吻合,证明了有限元分析的可行性,为竹混组合结构构件的应用研究提供了参考。

胶合木-混凝土简支组合梁力学性能研究

胶合木-混凝土简支组合梁结合了胶合木与混凝土两种材料的结构力学特性,木梁通过剪力连接件与混凝土板形成一个整体,以此达到共同工作的作用。目前,在多高层建筑以及木结构建筑中得到了广泛的应用。另外,木结构符合绿色建筑的发展理念,发展木结构建筑可以降低建筑行业对环境的影响,具有十分重要的意义。为研究荷载形式和栓钉布置方式对胶合木-混凝土简支组合梁的滑移、挠度以及内力的影响,主要利用ANSYS软件进行建模分析,并与均匀情况布置下的栓钉进行对比分析,从而验证模型的正确性。基本假设为胶合木与混凝土为理想的线弹性材料,不考虑混凝土的开裂,基于此,讨论荷载形式、栓钉布置方式对滑移、挠度和内力的影响。建模思路:对于混凝土C30采用Solid 65单元进行建模,木梁则采用Solid 45单元,而栓钉则采用Conbine 39,栓钉本构采用Lukaszewska E中所拟合出的SST+S型号的连接件。同时进行参数化分析,输出组合梁的滑移、挠度和内力,并与胶合木-混凝土简支组合梁理论值做对比分析。结果表明:虽然木材是一种正交各向异性的材料,但是可以按材料力学的相关理论取与受力方向一致的弹性模量,通过钢-混组合梁的理论公式来推导胶合木-混凝土组合梁的公式,并且其滑移分布规律与钢-混组合梁分布规律一致,呈现出梁端大、中间小的分布规律,其有效刚度可以采用欧洲规范EN 1995-1-1中的“γ”进行计算,误差非常小;可以通过钢-混组合梁滑移理论的思路来推导胶合木-混凝土组合梁滑移理论公式,误差在7%左右;在剪力图面积大小相等时,对称集中荷载下组合梁的滑移及挠度最大,在工程中应尽量避免;在大多数荷载作用下,应根据滑移图合理分段布置栓钉,可以有效减少组合梁的滑移和挠度;ANSYS有限元软件可以正确模拟胶合木-混凝土简支组合梁,且具有很高的精度,为考虑正交各向异性的材料提供了方法和思路。

足尺胶合木-轻骨料混凝土组合梁受弯性能试验研究

试验中设计了3根足尺的胶合木-轻骨料混凝土组合梁,对其进行了四点弯曲作用下的受力性能试验,主要研究参数为胶合木与轻骨料混凝土间的剪力连接件数量,即剪力连接程度;作为对比,同时进行了1根足尺的胶合木梁的四点弯曲试验。分析了胶合木和混凝土板两者界面的滑移曲线、梁的跨中荷载-挠度曲线等。结果表明:剪力连接件数量越多,其剪力连接程度越高,抗弯刚度越大;随着剪力连接程度的提高,胶合木-轻骨料混凝土的组合效应增加。

胶合木-混凝土组合梁抗弯刚度分析

结合正常使用阶段胶合木-混凝土组合梁的梁截面受力特点和对试验资料分析,建立了胶合木-混凝土组合梁刚度计算模型,提出了考虑滑移影响后的简化抗弯刚度公式,使组合梁的抗弯刚度公式得到优化。为验证公式正确性,设计并建造了3根剪力连接程度不同的胶合木-混凝土组合梁构件。通过加载试验,结果表明:理论推导公式与试验结果吻合较好,传统抗弯刚度计算公式不再适用于组合梁,应给以适当折减。

胶合木-混凝土组合梁斜向螺钉连接件受剪性能研究

为研究斜向螺钉连接件在胶合木-混凝土组合梁中的受剪性能,对8组24个采用斜向螺钉连接件的胶合木-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了嵌入方式和嵌入角度对螺钉连接件的破坏模式、荷载-滑移特性和受剪性能的影响。研究结果表明:沿剪力方向单向倾斜螺钉连接件的破坏模式主要为螺钉单铰弯曲破坏和螺钉双铰弯曲破坏;斜交螺钉连接件的破坏模式主要为受压剪作用螺钉的周围混凝土锥体破坏和受拉剪作用螺钉拔出破坏;随着斜向螺钉连接件与界面夹角逐渐增大,螺钉连接件的受剪承载力和抗剪刚度逐渐减小;沿剪力方向45°单向倾斜螺钉连接件的受剪承载力和抗剪刚度较垂直嵌入木梁的螺钉连接件的受剪承载力和抗剪刚度分别提高了21. 8%和51. 6%;±45°斜交螺钉连接件的受剪承载力与垂直嵌入木梁的螺钉连接件的受剪承载力相差不大,但其抗剪刚度较垂直嵌入木梁的螺钉连接件的抗剪刚度提高了76. 6%。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合梁斜向螺钉连接件受剪承载力的计算方法,该公式的计算结果与试验结果吻合较好,并验证了现有抗剪刚度计算公式的适用性。

胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体抗震性能试验研究

木-混凝土组合楼盖已经得到了广泛的应用,但在木结构节点设计中一般均忽略混凝土楼板对节点受力性能的影响。为研究混凝土楼板的组合作用和混凝土板内纵向钢筋配筋率对胶合木-混凝土组合节点抗震性能的影响,对3个胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体和1个胶合木梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,研究了试件变形特征与破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及组合梁界面相对滑移等的变化规律,探讨了试件承载力、刚度退化及耗能能力等抗震性能指标,并对比分析了纯木与带有混凝土楼板的试件的抗震性能。研究结果表明,胶合木梁与混凝土板的组合作用能显著提高试件的承载力和耗能能力等,且混凝土板对节点的约束作用可以有效抑制其刚度退化;在一定范围内,混凝土板配筋率越大,其对节点的约束作用越大,对刚度退化的抑制作用也越强,从而可有效提高试件的抗震性能。

胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉连接件抗剪刚度计算方法研究

为了研究胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉连接件抗剪刚度计算方法,进行了7组共计21个胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉连接件的推出试验,得到了斜交螺钉连接件的荷载-滑移曲线,分析了混凝土强度等级、螺钉直径、螺钉嵌入角度对胶合木-混凝土组合梁斜交螺钉抗剪连接件抗剪刚度的影响,探讨了斜交螺钉连接件在胶合木-混凝土组合梁中的受力机理。基于弹性地基梁理论,提出了斜交螺钉连接件抗剪刚度计算公式。研究结果表明:增大螺钉直径可以有效提高斜交螺钉连接件的抗剪刚度;随着斜交螺钉连接件嵌入木梁角度逐渐减小,斜交螺钉连接件的抗剪刚度逐渐降低。抗剪刚度计算公式反映了螺钉直径、螺钉嵌入角度、螺钉抗剪刚度、木材顺纹刚度系数以及木材横纹刚度系数的影响,且计算结果与试验结果吻合较好。

胶合竹-混凝土复合式凹槽连接性能的试验研究

组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。