钢-混凝土双面组合作用梁基本力学性能试验研究与数值模拟

为了研究钢-混凝土双面组合作用梁基本力学性能,设计了2个两跨连续组合梁试件,对其进行静力加载试验,并与有限元模拟结果进行对比。研究结果表明:双面组合作用梁下部混凝土板可分担钢梁压力,其组合作用有利于钢梁下翼缘的稳定性,但对于腹板的稳定性不起作用。组合梁在按照完全抗剪连接进行设计时,可不考虑界面滑移的影响;与普通组合作用梁相比,双面组合作用梁抗弯刚度更大,其负弯矩区长度可延长约28.3%。相同荷载作用下,双面组合作用梁负弯矩值较低,可延缓上部混凝土板的开裂,有效控制混凝土板裂缝宽度和裂缝区范围。下部混凝土板长度按照完全抗剪连接设计的最小长度取值即可,不必过长。ABAQUS有限元模型分析结果与试验结果吻合良好,可较好地模拟组合梁受力性能。提高双面组合作用连续梁下部混凝土板的强度,可有效提高组合梁的承载力和刚度,受力更合理。

钢-混凝土双面组合作用连续梁研究及应用现状综述

新型钢-混凝土双面组合作用连续梁通过在中支座处负弯矩区钢梁下翼缘重新组合一块混凝土板形成整体截面,可有效增强钢梁下翼缘的稳定性,提高截面刚度和极限承载力。从该双面组合梁的应用现状、力学特性、界面滑移和裂缝控制4个方面进行了文献综述,对国内外已开展的相关研究和应用工作进行了分析。综述表明,现有的相关研究和应用工作大多集中在桥梁工程中,而在民用建筑工程领域的研究和应用较少。国内外对该双面组合梁的基本原理和受力性能的研究缺乏系统性,研究成果尚需试验验证;我国对该双面组合梁的研究应用工作尚处于起步阶段,需加快理论计算研究,以满足设计需求。

钢-混凝土双面组合作用连续梁有限元分析与试验设计

钢-混凝土双面组合作用连续梁是一种新型组合梁,采用ABAQUS有限元软件以变参数的方式对其进行了有限元模拟,共开展了10个有限元模型的研究分析,并据此进行试验设计。模型的变化参数包括下部混凝土板的宽度、厚度和长度。分析结果表明:下部混凝土板厚度、长度和宽度均对组合梁刚度影响较大;对组合梁极限承载力影响较大的参数只有下部混凝土板厚度;与钢-混凝土单面组合作用连续梁相比,钢-混凝土双面组合作用连续梁在刚度和承载力方面有明显优势,具有较大的工程应用价值。

基于桁梁实桥试验的钢管混凝土界面传力机制

为分析钢管混凝土桁梁桥的承载性能和钢-混凝土组合作用机理,进行了桁梁上、下弦钢管混凝土界面传力行为实桥试验和全桥板壳-实体有限元参数分析;以主跨71 m的简支半穿式钢桁梁桥为依托,沿其上、下弦杆节间长度范围内共布设102个应变测点,测试并分析了加载车作用下钢管轴向应变分布和钢-混凝土界面传力特征;采用ABAQUS软件建立了试验桥板壳-实体有限元模型,经实测挠度与应变数据验证模型的可靠性后,进行了界面连接状态、界面抗剪刚度、钢管厚度、管内混凝土强度等对钢管混凝土界面传力性能的参数影响分析。分析结果表明:钢管轴向应变分布规律可反映钢管混凝土界面传力的基本特征;钢管混凝土桁架上、下弦杆节点区域均出现界面剪力不均匀分布现象,钢-混凝土界面有效传力范围内钢管轴向应变呈负指数函数分布,其他区域钢管轴向应变保持不变;完全脱黏的钢管混凝土桁架弦杆的钢管轴向应变在节点一定范围内呈二次抛物线函数分布;钢管轴向应变因界面连接状态所表现出的不同应变分布规律和剪力传递长度可用于评价钢管混凝土组合作用强弱和界面工作状态;桁架弦杆的剪力传递长度随钢管厚度和管内混凝土强度的增加而增大,钢管厚度的影响更显著;在钢管混凝土桁架弦杆内设置抗剪连接件可缩短剪力传递长度。