装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明:除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。

FRP开孔板连接件界面剪切性能研究

为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)开孔板连接件与混凝土的界面剪切性能,对3组不同开孔个数的FRP开孔板与混凝土连接件进行了拔出试验,基于试验数据建立了有限元模型,进一步研究了开孔直径对界面剪切性能的影响。对比分析了试验结果和数值模拟结果,提出并验证了FRP开孔板界面抗剪极限承载力计算公式。结果表明:增大开孔个数和开孔直径可有效提高界面的抗剪能力;简化公式的计算结果与试验和模拟结果吻合较好。

一种新型抗剪连接件试验研究

抗剪连接件在组合梁中主要用来承受钢筋混凝土翼板与钢梁之间的纵向剪力,是钢腹板与混凝土上、下翼板连接设计的关键环节。提出一种新的翼缘型开孔波折板抗剪连接件,并对传统的开孔直钢板抗剪连接件与这种新型开孔波折板抗剪连接件试件进行推出试验。考察开孔个数、穿筋与否对2种连接件承载力的影响。试验结果表明,在同等条件下,这种开孔波折板抗剪连接件具有更高的承载力。

不同波高的波折板连接件的抗剪性能试验研究

波折开孔板连接件是一种新型剪力连接件。通过对设计、制作的6个波折板连接件和两个平开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,主要研究波高不同对连接件抗剪性能的影响。得出了两种连接件试件的荷载-滑移曲线、荷载-应力曲线、横向贯穿钢筋的荷载-应变曲线及破坏形态。结果表明:波折板连接件的荷载-滑移曲线大致可分为无滑移阶段、弹性阶段和塑性发展阶段;其受剪承载力和抗剪刚度随着波高的增加而增大;与平板连接件相比,具有承载力更高、抗滑移性能更好、延性较好等优点。

开孔钢板连接件力学性能的研究进展

介绍了当前研究关注的典型开孔钢板连接件构造形式;从不同连接件试验方法的角度详细阐述了近年来国内外针对相关力学性能的研究;并对开孔钢板连接件已有实验研究成果进行讨论,并展望其发展前景。

基于构造参数的开孔板抗剪连接件连接性能的试验研究

开孔板抗剪连接件是近年来出现的一种新型连接形式。为了研究开孔板抗剪连接件连接性能,制作了不同构造参数的剪力连接件推出试件,通过在单调静力荷载作用下的推出试验,测试了钢梁与混凝土翼板界面的相对滑移量、贯穿钢筋应变、开孔板孔周应力,得到了不同构造参数的开孔板抗剪连接件试件的荷载-相对滑移曲线、荷载-贯穿钢筋应变曲线、荷载-开孔板孔周Mises应力曲线及破坏形态等。结果表明:开孔板中增加穿钢筋及增大贯穿钢筋直径能较大的提高连接件连接性能,增大孔径对提高连接件性能的作用较小。

T型开孔波折板连接件抗剪承载力有限元分析

采用ABAQUS建立有限元模型,分析了T型开孔波折板连接件的抗剪性能。研究了连接件构件的荷载-滑移特性、不同构造参数对抗剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、T型开孔波折板连接件的应力随荷载的变化规律。结果表明:T型开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分成弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段;T型开孔波折板连接件焊接边的应力大于自由边,T型开孔波折板连接件的贯穿钢筋下侧拉应变随钢筋直径减小而增加;与开孔波折板连接件相比,T型开孔波折板连接件的受剪承载力提高了27%;提高混凝土强度等级、配置贯穿钢筋以及增加其直径和连接件的高度,可提高T型开孔波折板连接件的抗剪承载力。

开孔波折板连接件在组合柱中连接性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,对已有的设置开孔板的型钢混凝土柱进行模拟分析,应用试验数据验证了模型的合理性。在此基础上,为了研究开孔波折板连接件在组合柱中的连接性能,对具有布置开孔波折板连接件的型钢混凝土柱进行有限元模拟,并将模拟结果与布置开孔板连接件的型钢混凝土柱的模拟结果进行对比,分析了型钢与混凝土接触面处的相对滑移及分布规律、两种连接件的受力情况。研究表明:在组合柱柱身上面布置相同高度的连接件,开孔波折板连接件的连接性能明显优于开孔板连接件。

PBL剪力连接件的推出及拔出试验力学性能研究

介绍了目前国内外研究中关于PBL连接件较为典型的几种构造形式,不同连接件试验的方法,以及近年来国内学者针对其力学性能改善而做出的新型PBL连接件;采用6个PBL剪力连接件,其中3个在500吨微机控制电液伺服压力实验机进行推出实验,另外3个通过一套自主设计的单调加载装置进行拔出实验,比较了孔径大小、腹板厚度以及埋置深度对试件极限承载能力的影响。研究表明:加大孔径和腹板厚度能有效地提升剪力连接件的极限抗剪承载力;增加埋置深度能显著地增强剪力连接件的极限抗拉拔承载力。

开孔钢板连接件在组合柱中的连接性能试验研究

对3根设置开孔板连接件的型钢混凝土柱在轴力和低周反复水平荷载作用下的滑移性能进行了试验,分析了试件的水平荷载-滑移滞回曲线、水平荷载-滑移骨架曲线。研究了开孔板不同布置方式对钢-混凝土滑移性能的影响。研究结果表明,开孔板连接件对抑制钢-混凝土之间的相对滑移较为有效;选择合理的布置方式,可以在保证抗滑移要求的前提下,减少开孔板连接件的数量。

开孔板连接件在组合柱脚中的连接性能试验研究

开孔板连接件是一种新型剪力连接件,具有剪切刚度大、受剪承载力高、抗疲劳性能好等优点。设置了开孔板连接件的组合柱脚,在轴力和反复荷载作用下的连接性能进行了试验研究。由试验得到了不同埋深比试件的荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、开孔板的荷载-应力曲线等。试验结果表明:开孔板连接件的设置可以有效地提高组合柱脚的抗滑移性能;一定埋深后,加深埋置深度对提高连接件性能的作用较小;开孔板所受应力沿埋置深度方向不断降低。

重复荷载作用下开孔波形板连接件滞回性能的试验研究

开孔波形板连接件是一种新型剪力连接件,通过对6个开孔波形板连接件试件在重复荷载作用下的滞回性能试验,研究了开孔波形板波高、孔径、贯通钢筋直径对波形板连接件滞回性能的影响。结果表明,开孔波形板连接件较传统连接件而言,滞回曲线饱满,耗能能力强。随着波高的增大,滞回环更加饱满,耗能能力更强,且曲线下降平缓,延性得到提高;当孔径增大时,试件的延性和耗能能力同样得到一定的提高;随着贯通钢筋直径增大,试件初始弹性刚度增大,滞回环更为饱满,且具有明显的平缓下降段,延性和耗能能力增强。

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明:开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的vonMises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。

开孔波折板连接件破坏机理及承载力试验研究

通过18组开孔波折板连接件的静载推出试验,研究了连接件的荷载滑移性能、应变(应力)发展规律和破坏机理,探讨了混凝土强度等级、开孔直径、贯穿钢筋直径及数量、波高、波折角度、开孔个数、双板间距等因素对开孔波折板连接件承载力和抗剪刚度的影响。结果表明,各组试件具有相似的滑移趋势,设置贯穿钢筋的连接件表现出塑性破坏特征;开孔波折板波折面受到较大的混凝土局压作用,焊接边钢板应力大于自由边钢板应力,贯穿钢筋应变随连接件波高的增加而减小;提高混凝土等级、增大开孔直径、增大贯穿钢筋面积和数量、增大波高等措施可提高开孔波折板连接件的受剪承载力,改变波折角度对连接件的受剪承载力影响较小;随着混凝土强度等级、贯穿钢筋面积及波高的增加,试件抗剪刚度也随之增大,而其他因素的改变对抗剪刚度无明显的影响;提出了开孔波折板连接件受剪承载力的计算公式,计算结果能较好地吻合试验值。

组合梁的两种新型连接件抗剪滑移性能试验研究

开孔板和开孔波折板是钢-混凝土组合结构中的两种新型抗剪连接件。分别设计、制作了不同构造参数的开孔板和开孔波折板连接件剪切试件,完成了对比加载试验。研究了两种新型连接件剪切试件的破坏形态、荷载-滑移特性及相同构造参数下两种连接件的抗剪承载能力。研究结果表明:两种连接件均发生纵向劈裂破坏;开孔板连接件无明显的塑性滑移特性,开孔波折板连接件有明显的塑性滑移特性;波折面的局部承压对开孔波折板连接件的抗剪能力有较大影响;相同构造参数下,开孔波折板连接件的承载力约为开孔板的3倍。