负弯矩作用下腹板开洞组合梁抗剪性能试验研究

通过对集中荷载作用下的腹板开洞钢-混凝土组合梁进行试验,研究在负弯矩作用下腹板开洞组合梁的抗剪力学性能。试验结果表明:负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,洞口区域截面不再符合平截面假定;破坏形式为洞口区混凝土板的剪切破坏,同时洞口区的部分栓钉连接件出现了拔脱现象;另外,通过增加混凝土翼板厚度可以提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,增加纵向钢筋配筋率可以提高其变形能力。研究为负弯矩区腹板开洞组合梁的有限元分析和实际应用提供了试验数据。

负弯矩作用下结合梁挠度计算方法研究

钢 砼结合梁在负弯矩作用下 ,随着荷载逐渐增加 ,混凝土板中的裂缝不断产生和发展 ,梁的刚度也随之逐渐下降 ,荷载 挠度关系趋于非线性 ,因而材料力学中求挠曲线的二次积分法对负弯矩作用下的砼 钢结合梁无法获得解析解。本文提出了求钢 砼结合梁负弯矩作用下挠度的数值积分法 ,把非线性问题转化为短区间的线性问题 ,推导了计算公式 ,建立了计算模型 ,编写了电算程序 ,通过反复迭代计算先获得结合梁截面的弯矩 曲率 (M )关系 ,再根据这一关系进一步求得结合梁各截面的给定荷载下的挠度 ,从而可绘出梁的某一级荷载下的挠曲线或某一截面的荷载 挠度 (p Δ)曲线。本文利用编写的电算程序对芜湖桥的两根大型试验结合梁T1、T2梁进行了试算 ,并与实测结果进行对比 ,计算结果与实测结果吻合较好。

负弯矩作用下钢管混凝土组合框架端板连接节点的抗弯承载力计算方法

为了获悉负弯矩作用下钢管混凝土组合框架端板连接节点的抗弯承载力,给出组合节点的失效模式,建立对称荷载和非对称荷载作用下组合节点的力学模型,详细考虑柱截面类型、端板类型、荷载类型、楼板组合作用的影响。基于节点失效模式,分别提出钢筋抗拉承载力、螺栓抗拉承载力、连接抗压承载力等组件承载力的简化计算方法。根据力学平衡原理和力学模型,利用组件法,确定组合节点受弯中和轴位置,分别提出平齐端板连接和外伸端板连接钢管混凝土组合节点在负弯矩作用下的承载力计算公式。用试验结果验证了所提组合节点抗弯承载力简化计算方法的正确性,研究成果可为建立半刚性钢管混凝土组合框架设计理论提供科学依据。

负弯矩作用下蜂窝组合梁的承载力

蜂窝组合梁能降低建筑层高,为了研究蜂窝组合梁负弯矩区段承载力,设计了两个蜂窝组合梁试件,并进行了静力加载试验,研究了扩张比、第一洞口间距对蜂窝组合梁的强度、刚度和破坏模式的影响.试验结果表明:对于扩张比小于1.3的试件,蜂窝组合梁在近支座截面或第一洞口中心截面发生弯曲破坏;在扩张比给定的情况下,蜂窝组合梁的第一洞口间距主要影响蜂窝组合梁的破坏模式;当近支座截面和第一洞口截面同时为蜂窝组合梁的破坏控制截面时,钢梁扩张比对蜂窝组合梁的强度与刚度影响较大.在试验研究的基础上提出了近支座截面的名义抗弯承载力计算方法,该方法同时考虑了构件的破坏模式与两个控制截面的抗弯承载力,公式计算值与试验值吻合.

负弯矩作用下腹板开洞组合梁极限承载力有限元分析

通过有限元软件ANSYS建立了非线性有限元模型,对负弯矩作用下腹板开洞钢-混凝土组合梁的极限承载力进行了分析计算。将有限元结果与试验结果进行了对比,吻合良好,验证了有限元模型的准确性和可靠性。分析表明:负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,通过增加混凝土板厚度可以显著提高其承载力,而增加混凝土板配筋率能有效提高其变形能力;混凝土翼板对负弯矩区腹板开洞组合梁的抗剪承载力有很大的贡献。

负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明:预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.

部分包覆钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的刚度分析

随着理论研究和工程应用的不断发展,人们发现与普通钢-混凝土组合梁相比,部分包覆钢-混凝土组合梁(PEC梁)不仅具有良好的抗火性能,其承载力、刚度和抗屈曲能力均有大幅度提高。为研究PEC梁在负弯矩作用下的受力性能和刚度计算方法,对3根不同力比的PEC梁和1根钢-混凝土组合梁进行静力弯曲试验,并探讨了部分包覆组合梁在负弯矩作用下其钢梁腹部钢筋混凝土对截面刚度的影响。试验结果表明:在负弯矩作用下,PEC梁的受弯承载力与刚度相较钢-混凝土组合梁分别提高40%和25%,极限承载力随力比的增大而增大;PEC梁的翼板混凝土裂缝宽度要明显小于普通组合梁,PEC梁的翼板混凝土和腹部混凝土的裂缝宽度随着其配置的纵向钢筋截面面积的增大而减小;负弯矩作用下混凝土受拉开裂导致组合梁截面刚度逐渐减小,腹部混凝土随着裂缝的延伸其作用逐渐减弱,但是腹部混凝土受到钢梁制约其裂缝并未贯通,因此对PEC梁的刚度仍有贡献;当荷载趋近极限承载力时,荷载-挠度曲线逐渐趋于平缓,表明PEC梁具有良好的延性;组合梁早期均满足平截面假定,后期随着荷载增大,混凝土板与钢梁间的相对滑移逐渐增加,导致连接界面处混凝土应变与钢梁应变差逐渐增大。在试验研究的基础上,考虑钢梁腹部混凝土及钢梁与混凝土板连接界面相对滑移对组合梁刚度的影响,提出了适合PEC梁在负弯矩作用下的截面刚度计算公式,试验结果验证了所提计算方法的准确性。

负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

为了研究负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能,对3根组合梁试件进行了单调静力试验,其中包括非预应力组合梁、体内预应力组合梁和体外预应力组合梁各1根。试验结果表明:负弯矩作用下,3根试件的破坏均始于钢梁的受压屈服,在达到极限承载力时钢梁均发生了屈曲;与非预应力试件相比,体内预应力试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了120%、35.1%和18.7%;体外预应力试件的开裂荷载较非预应力试件提高了24%,但屈服荷载和极限荷载略有降低;施加体内预应力可以有效地提高组合梁的极限变形能力,但对延性不利;施加体外预应力对组合梁的延性有一定的提高作用。

负弯矩作用下腹板开洞组合梁受力性能试验与有限元分析

为了研究负弯矩作用下腹板开洞钢-混凝土组合梁的极限承载力及相关受力性能,对4根组合梁试件进行了试验研究和有限元分析。结果表明,负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力明显降低,洞口区域应变不再符合平截面假定;通过增加混凝土板厚度可以提高其承载力;混凝土翼板对负弯矩区腹板开洞组合梁的抗剪承载力有很大的贡献;洞口形状对其受力性能有较大的影响。