PBL剪力连接件承载力试验

设计、制作了15组不同的PBL试件共44个,完成了极限承载力试验,研究分析了各种因素对PBL键极限承载力的影响,并将试验结果与栓钉极限承载力作了比较,也与各国专家提出的PBL键承载力计算公式所得结果作了比较。结果表明:PBL键承载力大、延性好;影响PBL键极限承载力的主要因素是钢板孔洞大小、贯通钢筋的大小和强度、混凝土强度和箍筋强弱;每个试件的孔洞个数和贯通钢筋个数以及试件尺寸等对PBL键单孔承载力也有影响;非紧套型试件的单孔极限承载力远大于与PBL键贯通钢筋同直径栓钉的单钉承载力,而且也大于贯通钢筋与混凝土榫的抗剪极限承载力之和;紧套型PBL键试件单孔极限承载力与同直径栓钉的极限承载力接近。

风机基础开孔板连接件剪切受力机理试验研究

鉴于目前国内出现了多台问题风机基础中穿孔钢筋疲劳脆断的工程事故,该文基于风机基础常采用的开孔板连接件构造,考虑多孔受力影响,共进行了4组12个开孔板连接件的推出试验以确定其抗剪承载力,并为其极端和运行工况设计提供依据。试验结果表明,穿筋试件的破坏过程大致分为3个阶段:(1)钢板与混凝土界面间摩擦受力阶段;(2)混凝土榫孔剪切受力阶段;(3)穿孔钢筋塑性剪断及其变形上方混凝土压溃。应变测试结果表明,由于穿孔钢筋的加入,上排孔的剪切受力使得下排穿孔钢筋弯曲受力明显,试件抗剪承载力较未穿筋试件得到显著提高;破坏阶段中,钢筋弯曲受力状态转变为孔内受剪,随着其上方混凝土的压溃,钢筋因受剪屈服退出工作;随着竖向裂缝的开展,全穿筋试件中3根钢筋均屈服,强度和塑性均得到有效的发挥,建议工程对中排、下排设置穿孔钢筋或三孔全设置。基于试验结果,针对不同构造的多孔推出试件破坏形态建立了多孔穿筋推出试件的抗剪承载力统一计算公式,计算结果表明计算值与试验值吻合较好,且偏于保守,可应用于实际工程。

混凝土结构植筋连接件剪拉性能试验研究

为了研究剪拉作用下混凝土结构植筋连接件的力学性能,以荷载形式及加载方式为主要研究参量,对4组混凝土结构植筋连接件进行单剪和剪拉耦合作用加载试验。通过植筋连接件(试件)的承载力、刚度及滞回曲线等分析;结果表明:单剪荷载作用下的试件承载力、刚度和耗能性能等均大于剪拉耦合荷载作用状态;加载方式不影响试件的承载力、刚度及破坏状态等。

后插钢筋位置等对APC接头拉伸性能的影响

为研究后插钢筋位置等对套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)力学性能的影响,进行了45个该接头拉伸试验,研究了其破坏形态、延性、极限承载力和套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟和参数分析。试验结果表明:接头的初始刚度和延性随两钢筋距离的增大而降低;钢筋与套筒接触和钢筋间距离减小均使接头承载力降低,前者对黏结强度降低起控制作用;极限荷载时偏转(两钢筋圆心连线)方向套筒中部截面纵向受压,钢筋拉断破坏试件,其套筒中部截面压应变随钢筋直径增大而增大;极限荷载时套筒中部截面环向应变以拉应变为主,且环向平均拉应力随钢筋直径增大而增大。基于ABAQUS进行了接头精细化数值模拟,与试验结果吻合较好。模拟参数分析表明:偏转降低试件的极限承载力,偏转对发生钢筋拔出破坏试件的极限承载力影响较大,对发生钢筋拉断破坏试件的影响较小;随搭接长度增加,黏结应力曲线峰值先增大后减小,曲线饱满程度先减小后增大。根据前期及本次试验拟合得到的极限黏结强度计算公式适用性较好,可作为实际工程参考。

混合梁桥大规格开孔板剪力键受力性能试验研究

为研究混合梁桥大规格开孔板剪力键(PBL剪力键)的荷载~滑移特性和承载能力,制作11种不同开孔直径(40,60,80mm)和贯穿钢筋直径(0,16,22,28,32mm)的PBL剪力键试件进行承载力试验,研究试件的荷载~滑移特性、极限承载力及开孔直径和贯穿钢筋直径对承载力的影响,并根据试验结果拟合承载力计算公式。结果表明:对于大规格PBL剪力键,贯穿钢筋直径较大时,PBL剪力键的荷载~滑移曲线分为弹性段、弹塑性段和强化段3个阶段;无贯穿钢筋和贯穿钢筋直径较小时,PBL剪力键的荷载~滑移曲线分为弹性段、弹塑性段、下降段和残余承载力段4个阶段;PBL剪力键的承载力随开孔面积的增大而增大,随贯穿钢筋面积的增大线性增大;拟合的承载力计算公式具有较高的安全余量和保证率,计算结果与试验结果吻合较好。

弯折贯穿钢筋PBL剪力键力学性能试验

本文针对传统PBL剪力键进行改良,提出了一种新型弯折贯穿钢筋PBL剪力键,并对2个普通PBL剪力键试件和6个弯折贯穿钢筋PBL剪力键试件进行了推出试验。试验中,采用百分表测量了钢–混结合面的相对滑移量,采用光栅应变传感器实时监测贯穿钢筋在加载全过程中的应变值,详尽研究了两种不同形态贯穿钢筋PBL剪力键的破坏形态、抗剪承载力及荷载–滑移规律。运用ABAQUS软件对2种贯穿钢筋PBL剪力键进行数值分析,对比分析了试验和有限元计算结果,调整相关参数,得到一种准确的数值模拟方法。研究结果表明,弯折钢筋PBL剪力键的抗剪承载力较普通PBL剪力键提高了10.42%,抗剪刚度提高了10.67%,其抗剪性能优于传统PBL剪力键。弯折贯穿钢筋能有效提高PBL剪力键的延性,改善了剪力连接件在达到承载力时混凝土出现贯通裂缝的现象,延长了结构的使用寿命。

贯穿钢筋在波形PBL连接件中的影响研究

为了研究贯穿钢筋直径对波形PBL连接件极限抗剪承载力的影响,设计了贯穿钢筋直径分别为16 mm、20 mm和25 mm三组PBL连接件推出试验试件,通过使用5 000 k N的加载试验机对试件进行加载试验,测量出试件中工字钢与混凝土板之间的相对位移,并绘制出试件的荷载位移曲线.试验结果表明,当贯穿钢筋直径从16 mm增加到20 mm时,波形PBL连接件的抗剪承载力随着贯穿钢筋直径的增加而提高,当贯穿钢筋直径从20 mm变到25 mm时,波形PBL连接件的抗剪承载力虽在增加但增幅明显下降.

型钢混凝土结构梁柱节点深化设计及施工技术研究

研究以工程实例为依托,论述了型钢混凝土结构中梁柱节点的深化设计方法及施工中的技术质量问题。通过对工程实例中3种复杂梁柱节点、设计方案及施工问题的探讨,以期为日后型钢混凝土结构梁柱节点的处理提供参考。

氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究

文章旨在探究氯盐环境下钢筋连接件的受拉破坏特性。通过设计不同条件下的试件并对其进行电化学腐蚀和拉伸试验,研究材料在氯盐环境中的腐蚀行为及其对连接件力学性能的影响。试验结果显示,腐蚀显著降低了钢筋的屈服强度和破坏强度,其中腐蚀程度与破坏性能表现呈现直接相关性。

单孔PBL剪力连接件疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力连接件在疲劳荷载作用下的力学性能,完成了2组10个单孔PBL剪力连接件的等幅疲劳推出试验。分析PBL连接件在有、无贯通钢筋两种形式下的疲劳破坏模式,及受剪承载力、剪力-滑移关系受疲劳荷载的影响。通过建立单孔PBL连接件的损伤指标考察其疲劳损伤规律。试验结果表明:无贯通钢筋的PBL剪力连接件的疲劳损伤指标随循环加卸载逐渐趋于稳定,难以发生疲劳破坏;设置贯通钢筋的PBL剪力连接件的疲劳损伤表现为贯通钢筋断裂,PBL剪力连接件的疲劳损伤速度先慢后快,平均残余变形随疲劳荷载循环单调递增,其变化规律符合二次抛物线形式。

开孔板连接件受剪承载力研究

为研究开孔板(PBL)连接件的受剪承载力,在已有试验和理论研究的基础上,分析了单孔PBL连接件的破坏模式及受剪承载力的主要影响因素,并建立开孔钢板厚度不小于9 mm时,单孔PBL连接件考虑侧向约束力的受剪承载力模型。该模型考虑了开孔钢板周围的混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件提供的较强约束作用,以及由此导致的单孔PBL连接件受剪承载力的提高。通过大量的单孔PBL连接件的受剪试验数据拟合得到单孔PBL连接件的受剪承载力计算公式。该计算公式和已有计算公式的计算值与试验值的对比分析表明,未设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性较大,而设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性相对较小;该计算公式能合理考虑混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件受剪承载力的影响,其计算结果与试验值总体吻合得较好。

开孔板连接件塑性阶段受剪机理及荷载-滑移曲线特征研究

为保证单孔PBL连接件在塑性阶段仍具备较高的残余受剪承载力和较好的延性,对22组未设置贯通钢筋和21组设置贯通钢筋的单孔PBL连接件的荷载-滑移曲线进行了统计分析,研究了板厚不小于9 mm的单孔PBL连接件进入塑性阶段后的受剪机理。在此基础上,根据荷载-滑移曲线的延性特征将其进行分类,并给出了判别条件。研究表明:单孔PBL连接件塑性阶段的残余受剪承载力由混凝土榫沿剪切破坏面的黏结力、侧向约束力提供的受剪承载力以及贯通钢筋的销栓作用组成。根据塑性阶段的侧向约束力情况,将单孔PBL连接件荷载-滑移曲线分为Ⅰ类、Ⅱ类与Ⅲ类曲线。可通过控制约束强度比,避免未设置贯通钢筋和设置贯通钢筋的单孔PBL连接件的荷载-滑移曲线出现延性较差的第Ⅲ类曲线,并可通过控制贯通钢筋比,避免设置贯通钢筋的单孔PBL连接件的荷载-滑移曲线出现经济性较差的第Ⅱ类曲线;可通过联合控制约束强度比和构造钢筋比,避免荷载-滑移曲线出现峰值点处荷载突变。

带有纤维增强复材拉结件的地聚物混凝土夹芯保温墙单面受火下温度场研究

预制混凝土夹芯保温墙体主要由内外混凝土叶板、核心保温板和连接内外叶板的拉结件构成。针对传统预制混凝土夹芯保温墙体进行了改进,采用了地聚物混凝土代替普通硅酸盐混凝土、BFRP筋代替钢筋,同时采用了新开发的六角筒型GFRP拉结件。共进行了5片预制混凝土夹芯保温墙体试件的单面受火试验以研究其温度场特性,测试参数为混凝土种类(地聚物混凝土和普通硅酸盐混凝土)、配筋种类(钢筋和BFRP筋)、叶板厚度(75 mm和100 mm)和拉结件种类(板式和六角筒型GFRP拉结件)。归纳对比了试验所得温度-受火时间曲线以及温度梯度曲线。同时基于通用有限元软件ANSYS进行了试件温度场的模拟分析。结果主要表明:1)地聚物混凝土试件在单面受火条件下的温度场特性与普通硅酸盐混凝土试件基本相同;2)采用BFRP筋的试件整体温度场略低于采用钢筋的试件;3)核心保温板具备较高的阻热性能,受明火约4 h后背火面叶板温度均低于247℃;4)所建立的有限元模型可以较好地模拟预制混凝土夹芯保温墙体的温度场,为下一步墙体受火下力学性能的研究建立基础。

型钢混凝土梁、柱节点试验研究

依据在建和已建工程中采用的型钢混凝土节点性能,通过单轴施加荷载研究型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁、型钢混凝土柱与型钢混凝土梁节点性能,并依据工程特点分析了采用钢筋连接器和传统连接方法在性能上的差异,进行了3个1∶2模型节点整体试验。通过试验研究得出型钢混凝土梁节点(SRC-SRC)和钢筋混凝土梁节点(SRC-RC)的承载力等各项性能;得出了在其他条件相同的情况下,采用钢筋连接器与不采用连接器的节点的对比性能,为型钢混凝土梁、柱节点的合理设计以及施工中钢筋连接器的合理使用提供了依据。

贯穿钢筋对开孔板连接件抗剪承载力影响的非线性分析

采用ABAQUS软件建立有限元模型,模拟开孔板连接件推出试验,研究贯穿钢筋对开孔板连接件抗剪承载力的影响。研究结果表明:模拟的推出试验结果与实际试验结果吻合较好,能够反映开孔板连接件的真实受力情况,贯穿钢筋的屈服强度和直径对开孔板连接件极限抗剪承载力有显著的影响,开孔板连接件的极限抗剪承载力随着贯穿钢筋屈服强度和直径的增加而线性增加;贯穿钢筋长度对开孔板连接件极限抗剪承载力影响不大,贯穿钢筋在开孔中不同位置对开孔板连接件抗剪承载力影响较小。根据研究结果给出了开孔板连接件的极限抗剪承载力与钢筋屈服强度、直径和长度的关系表达式。