考虑滑移效应的薄壁型钢-混凝土组合梁抗弯承载能力分析

分析滑移对冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响.通过对组合梁进行理论分析和AN-SYS分析,建立考虑滑移效应的弹性和极限抗弯强度计算公式,计算简支冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁抗弯承载力.理论计算值与试验结果对比表明,考虑滑移效应的弹性弯矩计算值和极限弯矩计算值与试验值吻合较好,滑移对组合梁弹性抗弯强度的降低不能忽略;考虑强度极限状态时,钢梁部分截面进入应力强化阶段的有利影响,滑移对极限抗弯强度的影响可以忽略不计.

薄壁型钢-混凝土组合梁弹性强度的理论计算

文章针对普通的钢-混凝土组合梁存在混凝土和型钢之间滑移大、竖向掀起大、横向稳定性差等问题,从而提出了薄壁型钢-混凝土组合梁。为研究其弹性受弯承载力,采用应力积分法和换算截面法分别建立了薄壁型钢-混凝土组合梁的弹性受弯承载力。根据试验结果,验证了薄壁型钢-混凝土组合梁的弹性受弯承载力计算公式。

H型钢-混凝土组合梁桥冲击系数计算研究

为研究H型钢-混凝土组合梁桥在车载下冲击系数的变化规律,基于车桥动力学原理,综合考虑桥面不平度的影响,提出H型钢-混凝土组合梁桥车桥耦合振动分析方法,重点分析剪力键间距和桥面不平度变化时桥梁典型截面冲击系数影响。结果表明:随着剪力键间距增大,桥梁各片梁冲击系数差异性增加,且中梁挠度冲击系数为边梁的1.8倍;而桥面不平度对桥梁冲击系数的影响较为显著,是桥梁冲击系数增大的主要影响因素。

U型钢-混凝土组合梁交叉节点抗弯性能试验研究

针对U型钢-混凝土组合梁交叉节点处U型钢腹板传力路径中断、节点受力复杂、现有钢筋过渡节点现场焊接量大的难题,提出了L形连接板传递钢腹板内力的新型节点(LLTC),对节点抗弯性能进行了试验研究。LLTC由套筒、L形连接板和套丝钢筋组成,与焊接钢筋型纵向过渡钢筋(WLTR)传递钢腹板内力的传统梁交叉节点(WLTR-UCJs)相比,LLTC能够有效传递钢腹板内力,且实现了节点的装配式连接。通过四端简支静力试验,研究了WLTR-UCJs和装配连接型U型钢-混凝土组合梁交叉节点(LLTC-UCJs)的抗弯性能,明晰了纵向传力构件形式、WLTR直径、LLTC套丝钢数量和LLTC套丝钢强度等对节点承载能力与变形能力的影响。试验结果表明,WLTR-UCJs的破坏模式为钢腹板屈曲和顶部纵向钢筋屈曲,LLTC-UCJs的破坏模式为U型钢翼缘屈服。与WLTR-UCJs相比,LLTC-UCJs的受压区材料屈曲程度较低,具有更高的承载力和更强的变形能力。

轻钢-混凝土组合梁极限承载力研究

轻钢-混凝土组合梁作为冷弯薄壁型钢结构体系中主要的受力构件,应具备良好的受弯性能以保证竖向荷载的有效传递。参照冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的抗弯试验,建立试验试件有限元分析模型,通过与试验结果对比,验证了有限元建模方法的可靠性。基于验证后的有限元模型,对组合梁跨度、楼盖梁跨高比以及楼盖梁高厚比等关键因素进行了变参数分析。结果表明,跨度影响组合梁的破坏模式是受剪控制或是受弯控制的重要因素。在设计组合梁时,建议通过减小跨度、增加楼盖梁高度和厚度的方式来提高组合梁的极限承载能力。

冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁受弯承载力数值模拟分析

冷弯薄壁型钢常被应用于轻钢结构建筑中,本身具备良好的受力性能、承载能力、轻质高强、便于施工安装,但国内对于冷弯薄壁卷边型钢以及混凝土的组合结构研究较少。为了研究冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁结构的受弯性能,通过有限元软件建立三维模型进行数值分析研究。通过对比同截面高度、用钢量情况下以及与工字形钢-混凝土组合梁结构构件的受力性能之间的差异,分析冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁的受力变形机理。研究结果表明:卷边型钢对于混凝土的约束作用能够较大程度提升组合梁的受弯承载能力;同截面高度的情况下,冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁比工字形钢-混凝土组合梁的受弯承载能力高;同用钢量情况下,有构造措施的腹板开槽冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁的受弯承载能力远高于实腹的冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁;FL梁比同截面高度的PEC梁承载能力低12.7%,但前者比后者用钢量少了29.8%。

冷弯薄壁型钢-细石混凝土组合梁抗弯性能研究

为研究冷弯薄壁型钢-细石混凝土组合梁的抗弯性能,对3个不同抗剪构造的组合梁进行了单调静载试验,考察了组合梁的破坏形式、承载能力等.组合梁的破坏特征为托梁腹板剪切破坏并出现扭转,托梁上翼缘屈服、部分抗剪螺钉拔起、混凝土出现贯通裂缝继而组合梁发生整体破坏.试验结果表明:设置抗剪件对组合梁极限承载力无显著影响但可提高组合梁抗弯刚度.建立ANSYS有限元模型进行数值模拟,并对验证后的有限元模型进行变参数分析,研究结果表明:减小螺钉间距、提高钢材强度、增加托梁腹板高度、增加混凝土厚度均会提高组合梁承载力.最后,基于考虑托梁腹板高度、螺钉间距等影响因素修正系数η,提出了组合梁抗弯极限承载力公式,并与试验结果、有限元结果对比,验证了公式的正确性.

帽形冷弯薄壁型钢混凝土组合梁的试验研究

为探讨帽形冷弯薄壁型钢 混凝土组合梁的受力和变形性能 ,对三根足尺组合梁试件进行了两根简支、一根两跨连续梁的静力加载试验。详细介绍了三根试件的试验情况 ,依据钢结构规范中的等效矩形应力图法验证了该结构形式的可行性与可靠性 ,提出了尚待研究的问题 。

外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点试验研究

介绍了2个外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点,并对其进行了低周反复荷载作用下的试验研究.对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析.试验结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求.在此基础上对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好.

型钢组合梁梁端构造连接性能试验与优化设计研究

为解决组合梁梁端钢与混凝土连接性能设计要求与梁端布置空间局促之间的矛盾,避免型钢梁端锈蚀劣化等问题,提出现浇钢骨混凝土和剪力钉协同的组合梁梁端连接新型构造。为检验该种新型梁端构造连接力学性能,对基本还原依托工程桥梁梁端局部区域结构形式的子结构足尺模型开展试验研究,并针对试验研究和工程实践中发现的问题,探究型钢-混凝土组合梁梁端构造优化设计方法。

冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁的试验研究及应用

对冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁进行了试验研究.成果已经成功地应用于2幢高层建筑楼层结构的设计,取得了良好的技术经济效益和社会效益.

新型钢-混凝土组合梁抗剪性能试验

提出了一种新型钢-混凝土组合梁,即取消传统钢-混凝土组合梁钢部件的上翼缘,在腹板上开洞,并在混凝土翼板中布置蛇形钢筋;对3根不同剪跨比的新型钢-混凝土组合梁的抗剪性能进行了试验研究,并与1根普通栓钉组合梁进行了对比;分析了剪跨比对新型钢-混凝土组合梁的破坏形态、变形能力及抗剪承载力的影响,并对新型组合梁的破坏机理和受力特点进行了详细阐述。结果表明:新型钢-混凝土组合梁相对于栓钉组合梁具有较高的抗剪承载力和变形能力。

工字型钢-混凝土连续组合梁腹板局部稳定性分析

对工字型钢-混凝土连续组合梁负弯矩区腹板在复合应力作用下的力学性能进行了研究,提出了工字型组合梁腹板在复合应力作用下的局部稳定性计算模型,建立了相应的临界屈曲应力计算公式;基于组合梁腹板的稳定性特点和偏心受压与剪切作用下的相关方程,计算了工字型组合梁腹板在复合应力状态下的弹性屈曲因数,采用势能驻值原理分析得出了连续组合梁负弯矩区腹板稳定的临界应力,提出了弹性受力阶段腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。计算结果表明:该计算方法有广泛的适用性,且大部分情况下可以放宽对高厚比的限制,为工字型组合梁负弯矩区腹板的合理优化设计提供了参考。

型钢-混凝土组合梁加固和粘钢加固的对比分析

基于型钢-混凝土组合梁和粘钢加固框架梁的受力机理,分析比较两种加固方法的承载力极限值,提出各自的适用范围。经工程验证,分析结果符合实际情况,合理实用。

大尺度预应力型钢-混凝土组合梁变形性能参数分析

为研究大尺度预应力型钢-混凝土组合梁变形性能,对已有试验的预应力型钢-混凝土组合梁建立模型,验证建模分析的可靠性。基于分析结果,设计7根大尺度预应力型钢-混凝土组合梁构件,考虑型钢对混凝土区域约束效应的影响,将混凝土划分为"核心"区和"非核心"区,采用不同的本构关系模型,分析其变形性能,探讨型钢含钢量、预应力度、混凝土强度等级等参数的变化对模拟梁变形性能的影响。数值分析结果表明:型钢含钢量和预应力度的增强能够有效地提高构件抗变形性能。提出考虑核心约束效应的预应力型钢-混凝土组合梁新型建模分析方法,为工程实践提供依据的同时,也为大尺度预应力型钢-混凝土组合梁变形设计提供参考。

冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁考虑滑移效应的挠度计算

以薄壁U型钢-混凝土组合梁为研究对象,推导了组合梁的滑移微分方程并在此基础上建立了组合梁在跨中两点对称荷载作用下的挠度计算公式。分别采用文中的挠度计算公式和现行规范中的方法计算了6根薄壁U型钢-混凝土组合梁在此荷载作用下的跨中挠度值,并与相关文献的试验值进行了对比分析。结果表明:按文中的挠度计算方法与按现行规范中的方法计算的跨中挠度值误差不到1%,并且按这两种方法计算的组合梁跨中挠度值与试验值的平均误差较小,这说明现行规范中的挠度计算公式不仅可以用来计算传统工字型钢-混凝土组合梁的挠度,而且和文中提出的挠度计算公式一样也可以用来计算薄壁U型钢-混凝土组合梁的挠度。

冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受弯性能有限元分析

以冷弯薄壁型钢、胶合木为材料,利用胶合木将冷弯薄壁型钢包裹的连接方式构建新型箱形截面冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁;运用有限元软件ABAQUS建立5组共10根组合梁模型,分析钢板厚度、钢材强度、胶合木层厚度、连接方式对组合梁抗弯性能的影响,探索组合梁在受弯破坏时的破坏形态以及破坏机理。结果表明:在有限元模拟加载过程中,组合梁的胶合木层下翼缘先于上翼缘达到抗拉强度,由此导致组合梁跨中产生弯曲裂缝,发生弯曲破坏,跨中下部胶合木层随着荷载增大出现局部顺纹剪切破坏。钢板厚度、钢材强度、胶合木层厚度、钢木连接方式对冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁的抗弯性能均有不同程度的影响,尤以连接方式影响程度最大。将冷弯薄壁型钢与胶合木两种不同材料组合在一起,能充分发挥各自性能特长,以承担外部荷载并使组合梁的抗弯承载力比纯钢梁有大幅度提高。

型钢-混凝土组合梁桥面连续抗裂性能

为了掌握常规设计方法下型钢-混凝土组合梁桥面连续的开裂特征和破坏模式,从而优化结构设计,对此类结构开展足尺模型试验和有限元分析。试验结果表明:常规设计方法下桥面连续构造抗裂性能差,在较低荷载下便会出现开裂;裂缝分布集中在桥面连续区域1.2 m范围内,裂缝数量少;试件破坏模式是剪力钉被剪断随后连接板钢筋屈服。基于试验结果,建立有限元模型进行进一步分析,分析结果表明:与不考虑滑移的梁相比,考虑滑移的组合梁的开裂荷载将提高,极限荷载取决于剪力连接件抗剪强度;栓钉间距、连接板厚度的增加能提高桥面连续的开裂荷载和极限承载力,栓钉直径对桥面连续的开裂荷载影响不大,但对其承载力影响较大;连接板底部与钢梁做无粘接处理可以大幅提高桥面连续开裂荷载。

H型钢-再生混凝土板组合梁抗剪性能试验

目前H型钢-再生混凝土板组合梁抗剪性能的试验研究较少。进行了5个H型钢-再生混凝土板组合梁足尺试件抗剪性能试验,各试件尺寸一致:梁净跨3 000 mm,H型钢型号采用HN200×200×6×6,再生混凝土板宽300 mm、厚100 mm;H型钢与再生混凝土板通过栓钉连接。试件的再生粗骨料取代率分为0%、50%、100%,混凝土强度等级分为C30、C60。对比分析了不同设计参数试件的抗剪性能,以及设计参数对试件抗剪性能的影响,结果表明:H型钢-再生混凝土板组合梁,采用栓钉连接构造受力可靠,H型钢与再生混凝土板共同工作性能良好;不同再生粗骨料取代率下H型钢-再生混凝土板组合梁受剪性能和破坏形态接近;提高再生混凝土强度可以显著提高试件的抗剪承载力、刚度和变形能力。

π型钢-混凝土组合梁界面的疲劳损伤监测

π型钢-混凝土组合梁新型结构在服役期间长期处于疲劳荷载作用下,对其界面进行疲劳损伤监测是很有必要的。提出了一种基于压电陶瓷的主动传感波动监测方法并进行了监测试验,该方法通过对比每个传感器在健康状态以及不同疲劳加载次数状况下所接收到的时域信号和小波包能量的变化,来判断π型钢-混凝土组合梁界面的损伤状态。试验结果表明,增加循环荷载的疲劳次数,各传感器响应信号的时域信号幅值和小波包能量都会呈现出整体下降的趋势;时域信号分析和小波包能量分析均能反映试件的损伤程度,且小波包能量分析方法的敏感程度更高;π型钢-混凝土组合梁界面具有较好的疲劳黏结性能,基于压电陶瓷的主动传感监测方法具有可行性。