有关钢与钢筋混凝土组合梁设计问题的概述

介绍了钢与钢筋混凝土组合梁的特点及设计内容,并简单归纳了组合梁中钢梁截面设计以及剪切连接件的作用和形式。

粘钢加固钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析

为研究粘钢加固对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,采用ABAQUS有限元分析软件建立精细化数值模型,对1根未加固对照梁和5根粘贴钢板加固的钢筋混凝土梁,以钢板宽度和厚度为不同变量进行数值分析,研究加固后梁的抗弯承载力并评价加固效果。模拟结果表明,与未加固梁相比,加固后的梁损伤较轻,梁底粘贴钢板能够抑制结构挠度变形,单一变量下,增加钢板的厚度或者宽度能较大程度上提高钢筋混凝土梁的承载力,钢板的加固量越多钢筋混凝土梁的极限承载力提高程度越高;在钢板加固量一致的前提下,钢板宽度和厚度为变量对加固梁承载力的影响不大。

工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明:局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l_(0)/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

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。

落久水利枢纽钢衬钢筋混凝土压力管道结构设计

钢衬钢筋混凝土压力管道是将钢衬和钢筋混凝土两种性能迥异的材料组合在一起受力,而且各取适当的安全度后,要使两者刚巧同时达到破坏而造成毁灭性事故的风险就大大降低了。随着我国对钢衬钢筋混凝土压力管道的计算手段及研究逐步完善,这种型式的压力管道也越来越多地在水利水电工程发电厂房中得到使用。本文详细介绍了广西落久水利枢纽发电厂房半埋式钢衬钢筋混凝土压力管道结构的设计。

钢-混凝土组合梁螺栓连接件受剪性能试验研究

传统螺栓连接件的直径小于钢梁预留孔的孔径,导致螺栓与孔壁存在间隙,容易引发钢梁与上部混凝土板间发生相对滑移使组合梁挠度增大。为尽量减小或消除上述间隙,本文引入铰制孔螺栓和螺纹孔螺栓作为组合结构的剪力连接件,并提出锥套自锁螺栓连接件。设计并开展了8个螺栓连接件推出试验,基于各试件的荷载-滑移曲线,研究了3种螺栓连接件与传统螺栓连接件间的抗剪承载力、滑移能力及抗剪刚度等受剪力学性能的具体差异。研究结果表明:3种螺栓连接件的破坏形态与传统螺栓连接件表现一致,均为螺栓杆剪断,混凝土无压溃现象;3种螺栓连接件的抗剪承载力均接近于传统螺栓连接件的抗剪承载力;基于试件的荷载-滑移曲线,3种螺栓连接件均可分为弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;3种螺栓连接件的延性系数和抗剪刚度均明显优于传统螺栓。综合考虑力学性能、施工性能和经济性,本文建议选用铰制孔螺栓用于组合结构的剪力连接件。

新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研究

采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立足尺有限元模型,对新型部分填充钢-混凝土组合梁进行受剪承载力分析。结合试验研究,通过改变剪跨比、型钢强度等级、梁高度、型钢腹板厚度、翼缘栓钉间距等因素对新型组合梁组合截面受剪承载力进行了研究。结果表明,新型组合梁有较好的受剪承载力,混凝土强度等级和新型组合梁高度对峰值承载力的影响不显著,但混凝土显著提高了新型组合梁的整体稳定性;而新型组合梁高度每增加50mm,其峰值剪力值约提高7%~21%;型钢腹板厚度每增大2mm,新型组合梁峰值剪力就提高10%左右,腹板对其受剪承载力影响较大。运用叠加原理,结合腹板、翼缘内侧混凝土、翼缘栓钉和箍筋的受剪贡献,对《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中组合梁截面受剪承载力计算公式进行了优化。结果表明,修正后的计算公式具有良好精度。

高强度钢-混凝土组合梁静力性能分析

为研究高强度钢-混凝土组合梁在跨中荷载作用下的静力性能,设计并制作了组合梁足尺试件。根据静力加载和测点布置方案进行加载试验并获取试验数据,并绘制组合梁整体荷载-挠度曲线和混凝土结构的荷载-应变曲线。分析结果表明:最大挠度出现在荷载为150kN时,试验加卸载过程中,荷载与挠度基本成正比关系;混凝土梁顶部全部受压,底部C1-1处基本受压,C2-1处受拉。利用有限元软件建立三维实体模型进行数值模拟,有限元结果与试验结果吻合较好,表明了有限元模型的合理性和准确性。

车辆荷载作用下钢-混凝土组合梁疲劳应力分析

【目的】随着桥梁服役期延长和车辆荷载增加等多种因素的影响,结构承载力会变得越来越弱,疲劳寿命不断降低,最终可能导致低应力疲劳破坏。因此有必要对车辆荷载下拱桥钢混组合梁的疲劳细节应力进行研究。【方法】采用数值模拟的方法,利用Midas FEA NX软件建立3个标准长度的三维实体精细有限元模型,分析钢混组合梁易损疲劳关键点的位置,并研究车辆荷载横向最不利加载位置和纵向加载下的疲劳细节应力变化规律。【结果】结果表明,组合梁次横梁与中纵梁交点处有三处疲劳关键点;靠近桥梁中线位置是车辆荷载下钢梁疲劳最不利的横向加载位置;四种不同标准的纵向车辆加载时,三个疲劳关键点均出现两次应力峰值,且最大应力幅值均低于常幅疲劳强度的极限值。【结论】研究成果可为钢-混凝土组合梁试验和相关研究提供参考。

新型外包波纹钢-混凝土组合梁抗火性能研究

文中利用ABAQUS建立了组合梁热-力耦合模型,通过分析组合梁跨中挠度、耐火极限随温度变化曲线研究了荷载比、波纹钢腹板厚度、下翼缘钢板厚度和预应力筋保护层厚度对其抗火性能的影响.结果表明:高温作用下,新型组合梁的钢腹板未发生鼓曲、角钢连接件起到较好的抗滑移,耐火性能显著增强.荷载比越大,临界温度越低,当荷载比取0.3~0.5时,新型组合梁具备较好的变形性能,临界状态为形成塑性铰的强度破坏.随波纹钢腹板厚度增加,新型组合梁的耐火极限提升,且提升幅度随荷载比的增大而减小;随下翼缘钢板厚度增加,新型组合梁的耐火极限提升,且提升幅度随荷载比的增大而增大;预应力筋保护层厚度小于40 mm时,组合梁的耐火极限随厚度的减小而降低,大于40 mm时,影响较小.

可拆卸钢-混凝土组合梁抗弯性能有限元分析

为了研究可拆卸钢-混凝土组合梁的抗弯性能,文章采用ABAQUS有限元软件建立可拆卸钢-混凝土组合梁梁式试件的有限元模型,选取钢梁强度、混凝土板强度、插块强度和螺栓强度等级这四个参数,对比分析这四个参数对可拆卸钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响。结果表明,H型钢梁的强度对可拆卸钢-混凝土组合梁的抗弯性能的影响最为明显;混凝土板强度对可拆卸钢-混凝土组合梁抗弯性能存在较小影响;混凝土插块强度对可拆卸钢-混凝土组合梁抗弯性能几乎没有影响。

外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的试验研究

外包钢-混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。采用两种不同的构造形式,设计4个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行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分析,结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较好的受剪承载力、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探讨,提出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。

高层建筑钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术研究

为提高高层建筑结构施工技术水平,满足人们对大空间、多样化、复杂化立面体型的需求,结合高层建筑实例,对具有承载力强、抗震性高、刚度大、空间大等特征的钢结构-钢筋混凝土结构施工技术展开探究,阐述工艺原理与流程,分析钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术。实施效果显示,施工达到设计意图,综合效益显著。

组合梁钢筋混凝土柱框架结构力学性能非线性有限元分析

基于Opensees地震工程数值模拟平台,实现了组合梁钢筋混凝土柱单层单跨平面框架结构在单调水平荷载作用下骨架曲线的有限元模拟,并与相关试验结果进行对比分析.数值模型中,混凝土采用修正的Kent-Park模型,钢材采用理想弹-塑性模型,并采用位移增量法控制加载.基于此,对影响此类框架结构P-Δ曲线的因素进行了参数分析,抗震性能良好.

钢筋混凝土组合梁结合面抗剪模型研究

本文根据混筋混凝土组合梁的受力特点,利用虚功原理,提出了模拟组合梁结合面抗剪性能的有限单元模型及其破坏准则。这种模型由两组相互正交的弹簧组成,弹簧刚度通过试验获得。采用该模型对7根钢筋混凝土组合梁进行了研究分析,结果表明研究分析结果和试验结果符合程度良好。

变截面钢桁腹混凝土组合梁-钢腹杆剪应力计算

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式的适用性。研究结果表明:解析法和有限元法计算结果吻合良好,在变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算中变截面效应的影响不可忽略。在集中荷载作用下,等截面梁与变截面梁等效钢腹板的承剪比最大差值约79.75%;从悬臂梁端部到根部,钢腹杆的剪应力在减小,钢腹杆的承剪比从81.48%降低至10.90%。

收缩徐变对钢-混凝土组合梁界面行为影响的有限元分析

为研究混凝土收缩徐变对长期荷载作用下钢-混组合梁界面剪力和相对滑移的影响,提出一个简单实用的有限元分析方法。在假定荷载-滑移为线性以及钢梁与混凝土层之间无掀起的前提下,基于混凝土收缩徐变分析的初应变法,建立部分剪力连接钢-混凝土组合梁长期性能分析的有限元模型,其中界面行为通过建立混凝土板与钢梁之间对应节点的主从关系及特殊单元予以模拟。对比集中荷载作用下简支梁的计算结果与已有文献,验证所提方法的有效性。在此基础上研究收缩徐变对钢-混组合梁界面剪力和相对滑移的影响。结果表明,收缩徐变共同作用使得简支钢-混组合梁的界面滑移随着时间有较大程度地增加,但单独的收缩效应反而使界面滑移减小,尽管变化量可忽略不计;同时,由于界面剪力与滑移的正相关性,收缩徐变效应也使得端部界面剪力随时间增大,呈现出前期增长很快而后期增长缓慢的特点。