压型钢板-混凝土组合板纵向抗剪性能研究进展

压型钢板-混凝土组合板具有承载力高、自重轻、施工便捷等优点,广泛应用于工业厂房、高层建筑及桥梁中。压型钢板-混凝土组合板的纵向抗剪性能是一个重要的研究方向,通过其对理论研究、试验研究以及数值模拟研究三方面进行梳理,分析了目前国内外压型钢板-混凝土组合板纵向抗剪性能的研究成果。结果表明:目前对组合板的纵向抗剪性能研究主要是以试验与数值模拟相结合的方式,基于试验结果建立的有限元模型,能够有效模拟组合板的受力状况。并基于研究现状,对压型钢板-混凝土组合板进一步的研究方向和思路提出建议,以期对下一步的研究应用提供参考。

缩口型压型钢板-混凝土组合板的承载力及变形(一):试验研究及纵向抗剪承载力

共进行了8块组合板试验,研究了缩口型压型钢板-混凝土组合板的破坏特征、纵向抗剪、抗弯等力学性能。试验结果表明,对组合板承载力起控制作用的是纵向剪切破坏和弯曲破坏,对于端部无栓钉的组合板,随剪跨比Ls/dp的增大,破坏形态会逐渐由纵向剪切破坏向弯曲破坏过渡;端部栓钉可以有效改善组合板在极限状态时的受力性能。在试验研究的基础上,分别采用m-k法和部分剪力连接法回归得到了计算该类型压型钢板组合板纵向抗剪承载力的必要参数,同时分析了端部栓钉的有利作用。两种方法均能较准确地预测板的极限承载力。

闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳性能试验研究

为研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳性能,完成14块闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳试验研究。试验主要考察组合板端部栓钉布置、组合板板厚、疲劳荷载水平及组合板加载剪跨比等4个主要因素对组合板疲劳破坏模式及疲劳损伤程度的影响。试验过程中对组合板在各个关键阶段的动挠度、动滑移、压型钢板及混凝土应变、组合板残余挠度及组合板剩余承载能力等参数进行测量和分析。在试验研究基础上,根据组合板疲劳破坏形态及损伤发展情况,着重对组合板的疲劳性能进行较全面研究,初步提出组合板疲劳性能水平评估方法及组合板疲劳设计建议。试验研究结果表明,无栓钉组合板的疲劳性能明显差于带栓钉组合板,布置栓钉可大大提高组合板疲劳性能;无栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为40%的静力极限荷载,而带栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为60%的静力极限荷载。研究结果为闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳设计计算提供有利依据。

按部分剪力连接计算压型钢板-混凝土组合板承载力的简化方法

提出多种荷载作用下,简支压型钢板-混凝土组合板承载力的部分剪力连接简化计算方法。分析组合板纵向剪切破坏的部分剪力连接理论模型,阐明组合板纵向剪切破坏的机理,以及控制截面位置和极限荷载的求解思路。通过公式推导,分别得到了组合板在两点对称荷载和均布荷载作用下的承载力计算公式。在此基础上,提出点荷载和均布荷载共同作用下的组合板承载力计算方法,通过参数分析,对该方法进行简化,得到多个荷载作用下组合板承载力的简化计算公式。结合12个简支组合板的静力试验结果,进行公式验证,计算结果与试验值吻合良好。通过小比例滑块试验得到压型钢板与混凝土的界面强度参数,即可用该方法计算组合板的承载力。

缩口型压型钢板-混凝土组合板的承载力及变形(二):考虑滑移效应的折减刚度

压型钢板与混凝土之间的相对滑移对压型钢板-混凝土组合板的变形影响较大。现行有关规范在计算组合板挠度时,未考虑滑移效应,导致变形计算值偏低,偏于不安全。在钢-混凝土组合梁挠度计算的折减刚度法基础上,考虑组合板自身的受力特点,提出了考虑滑移效应的组合板折减刚度公式。试验结果表明,该法能较准确地预测组合板在正常使用状态下的挠度。

钢板-混凝土组合板在横向集中荷载作用下的破坏模式分析

采用ANSYS有限元与试验相结合的方法,研究了板件截面抗弯承载力与抗剪承载力随剪跨比变化的趋势,分析了在跨中单点(两点对称)加载下剪跨比对板件破坏模式的影响规律.结果表明:钢板剥离破坏仅发生在抗剪连接件不完全剪力连接时的板件;在跨中单点(两点对称)加载下,剪跨比小于7.5(7)时,截面抗弯承载力较抗剪承载力充足,试件发生剪切破坏;剪跨比在7.5(7)与10(9)之间时,截面抗弯与抗剪承载力均不足,试件发生弯剪破坏;剪跨比大于10(9)时,截面抗弯承载力较抗剪承载力不足,试件发生弯曲破坏.

考虑滑移效应的钢板-混凝土组合板刚度分析

采用折减刚度法分析了钢板-混凝土组合板在受弯状态下交界面的滑移情况,建立了界面剪力关于剪跨段长度的函数,进而推导了跨中一点加载和两点加载情况下组合板跨中挠度的计算式.此外,将钢板-混凝土组合板看作是底部纵向受拉钢筋锚固在底面的混凝土结构,基于钢筋混凝土梁的抗弯刚度计算式,并采用修正的折减钢板宽度系数法近似考虑钢板与混凝土滑移的影响,得到了组合板抗弯刚度计算式,进而利用材料力学公式进一步计算组合板跨中挠度.将这2种方法的计算结果与4组共9块简支组合板的试验结果进行对比,发现计算结果与试验结果吻合良好,2种方法均可用于计算钢板-混凝土组合板跨中挠度,且第2种方法具有一定的安全储备,方便实际工程的设计应用.

压型钢板-混凝土组合板的现状与发展趋势

介绍了压型钢板-混凝土组合板的性能特点,阐述了该组合板国内、外的发展概况及存在的问题,并深入探讨了压型钢板-混凝土组合板的发展趋势,为进一步研究组合结构体系提供了参考。

压型钢板-混凝土组合板的应用研究

探讨了压型钢板-混凝土组合板的发展概况及发展趋势.在介绍工程应用实例的基础上,提出了压型钢板-混凝土组合板实际应用中应注意的问题,以供借鉴及推广应用.

简支钢板-混凝土组合板考虑滑移效应的弯矩修正

对于按规范方法计算钢板-混凝土叠合梁板抗弯承载力与实际情况比较,由于没有考虑交界面的相对滑移,造成了计算值的偏大,从而在设计运用中可能偏于不安全。本文根据简支钢板-混凝土组合板在跨中集中荷载的试验情况下得到极限弯矩对应的极限荷载,同时根据理论推导考虑滑移效应的极限弯矩公式,再运用多元非线性回归分析根据试验值对理论公式进行修正,这样可以进一步减小由于理论推导中的某些假定带来的偏差,从而使公式相对于设计规范的方法更接近实际。

闭口型压型钢板-混凝土组合板受力性能特点分析

闭口型压型钢板-混凝土组合板在国内外应用日趋广泛。通过对闭口型压型钢板-混凝土组合板与开口型压型钢板-混凝土组合板在承载能力、纵向剪切粘结性能及综合经济效益等方面的比较研究,探讨了闭口型压型钢板-混凝土组合板受力特点和性能优势。分析结果表明,闭口型压型钢板-混凝土组合板在高层建筑中具有较好的应用前景和较大的推广潜力。

钢板-混凝土组合板受弯性能试验研究

以钢板代替受力钢筋,通过栓钉将外侧钢板与内部混凝土板相连,二者共同作用形成钢板-混凝土组合板。根据钢板布置形式的不同,可将钢板-混凝土组合板分为单面钢板-混凝土组合板(SSC)和双面钢板-混凝土组合板(DSC)。通过对4个SSC试件和3个DSC试件的受弯试验研究,分析了不同钢板厚度、抗剪连接程度以及构造钢筋配置对组合板受弯性能和破坏形态的影响。试验结果表明,按完全抗剪连接设计的试件破坏形态与适筋梁相似,具有良好的受弯承载能力和延性;当受拉区钢板采用部分抗剪连接设计时,剪跨区栓钉易剪断导致承载力明显降低;当受压区钢板采用部分抗剪连接设计时,顶层钢板易发生局部屈曲,导致试件承载力和延性有所降低。基于试验结果,给出了钢板-混凝土组合板的受弯承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。

简支钢板-混凝土组合板受弯性能及承载力分析

对9块钢板-混凝土组合板试件进行了单点和两点对称集中加载静力试验研究,分析了组合板中栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度和组合板几何尺寸等因素对组合板受弯承载性能的影响。对组合板试件的破坏形态、钢板与混凝土应变发展情况、裂缝发展情况及组合板承载能力进行了研究。试验结果表明:钢板-混凝土组合板的破坏形式主要有钢板剥离破坏、混合破坏、剪切破坏;在加载过程中,截面纵向应变沿组合板高度基本符合平截面假定;栓钉间距、混凝土板厚对组合承载力影响较大,两者变化时对应的承载力最大增幅分别为45%和42%,而钢板厚度影响次之,承载力增幅最大为20%,组合板几何尺寸影响最小。推导了考虑交界面滑移效应的组合板受弯承载力的计算式,计算结果与试验结果吻合良好。

小剪跨比钢板-混凝土组合板抗剪性能的试验研究

通过2块小剪跨比钢板-混凝土组合板试件在集中力作用下抗剪性能试验,对组合板抗剪性能进行了初步分析。试验中主要变化了钢板厚度,得到组合板的极限承载力、变形、受剪破坏形态以及裂缝的发展情况。试验结果表明:小剪跨比钢板-混凝土组合板试件中混凝土最终破坏以斜压破坏为主;通过栓钉的连接,钢板和混凝土协同工作性能良好;截面应变分布基本符合平截面假定。钢板通过栓钉与混凝土的组合效应,显著提高了混凝土的抗剪能力,同时也改善了构件整体延性,该试验的组合板中钢板承担的剪力占总剪力的50%左右。

带型钢加劲肋的钢板-混凝土组合板的力学性能

基于临时应急和长期使用相结合的特殊需要,提出了带型钢加劲肋的钢板-混凝土组合板这一新型组合板,型钢加劲肋分别采用工字钢、矩形钢管和由工字钢剖分而成的T字钢三种形式。以加劲肋形式、组合板厚度和栓钉布置为参数,进行了9块组合板的力学性能试验。试验结果表明,通过适当地选择型钢加劲肋形式,合理地布置栓钉和确定混凝土厚度,可以保证带肋钢板和混凝土组合作用的发挥。组合板的正截面承载力可按基于修正平截面假定的极限状态计算;组合板的跨中挠度,可在按现行规范计算的基础上,加上考虑界面滑移影响的附加变形值予以修正。计算值与试验值吻合较好。

钢板-混凝土组合板抗剪承载性能的试验研究与数值分析

主要通过试验研究与数值模拟,分析钢板-混凝土组合板在受剪状态下的承载力、变形、裂缝发展情况以及钢板与混凝土参与抗剪程度等。进行了3块钢板-混凝土组合板试件和1块无钢板混凝土试件的抗剪承载力试验。结果表明:钢板-混凝土组合板试件的剪切破坏形式主要是斜拉破坏;钢板承担了约50%以上总剪力,由于钢板的协同作用,混凝土承担的剪力与按照规范计算的混凝土抗剪承载力相比有较大幅度的提高;随着栓钉间距的增大,构件的抗剪承载力减小。基于修正压力场理论对ABAQUS进行了材料层面的二次开发,建立了适合钢板-混凝土组合板抗剪分析的数值仿真模型,模拟结果与试验结果吻合较好。

简支钢板-混凝土组合板抗弯承载性能的有限元分析

主要分析钢板-混凝土组合板各参数对简支组合板抗弯承载性能的影响。利用有限元软件ANSYS软件对4组影响钢板-混凝土组合板性能的主要参数进行了分析,包括栓钉间距、钢板厚度、剪跨比、试件的长宽比等。模拟了构件加载的全过程,并将其计算结果与采用截面分析法的计算结果作对比。分析结果表明,提高剪力连接程度可以使钢和混凝土的材料性能得到充分发挥;钢板厚度的增加会对抗弯承载力有不同程度的提高作用;加载点越靠近支座,组合板的长宽比越小,组合板的抗弯承载力越大。截面分析法对于分析完全剪力连接的钢板-混凝土组合板效果良好。

闭口型压型钢板-混凝土组合板振动特性研究

随着压型钢板-混凝土组合板结构在工业厂房、电厂以及城市桥梁中的应用,组合板振动特性逐渐受到业主和设计人员关注。本文对四种类型共16块两端简支的BONDEKⅡ型闭口型压型型钢板-混凝土组合板进行模态试验,得到了闭口型压型钢板-混凝土组合板第1阶至第3阶自振频率。采用ANSYS程序对四种类型试件进行了数值模态分析,并按现有规程提供方法计算了试件的第1阶自振频率。通过比较模态试验、数值模拟和理论计算三种方法的计算结果,对所采用数值模态分析技术进行了验证。最后进一步对一系列不同跨度和边界条件下的组合板进行数值模态分析,得到不同跨度和边界条件下组合板各阶振型和自振频率,为组合板振动设计提供有益的参考和依据。

闭口型压型钢板-混凝土组合楼板刚度试验研究

由于闭口型压型钢板与开口型的板型不同,二者在受力变形时存在一定差异。为了研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的刚度,采用7块闭口型压型钢板-混凝土组合楼板进行载荷试验,并加入4块开口型组合板作为对照。文章通过分析试验结果,得到了端部栓钉、钢板厚度、剪跨比、混凝土板厚影响闭口型组合板刚度的影响规律,并比较在相同影响因素下开口型与闭口型组合板受载刚度变化的区别。

压型钢板-混凝土双向组合板实用计算方法

根据压型钢板-混凝土组合板的受力特点,讨论单、双向组合板的判断标准;提出双向组合板实用计算中考虑泊松比影响的跨中弯矩修正方法;对双向组合板荷载传递与各向同性的普通混凝土楼板的区别进行比较,提出方便实用的荷载传递计算方法。