中小跨径钢箱-混凝土组合梁闭口与开口截面对比分析

对一种钢箱-混凝土组合梁的受力过程开展理论分析研究,为我国中小跨径钢箱-混凝土组合梁的设计和应用提供参考。对闭口和开口钢箱截面进行对比分析发现,闭口截面相比开口截面,虽增加少量用钢量,但减低了钢梁应力水平,减少了焊缝数量,进而减少了焊接问题的出现,适用于中小跨径钢箱-混凝土组合梁桥的建设。

混凝土翼板开洞钢-混凝土组合梁的试验研究及刚度分析

对9根混凝土翼板开洞的钢-混凝土组合梁进行了试验研究,试件变化的参数主要为洞口的大小及位置。试验表明,根据不同的荷载工况和洞口位置,翼板开洞组合梁有两种不同的破坏形式。针对不同的洞口特征参数,对多种荷载工况下组合梁的刚度进行了研究,得到了考虑滑移效应的混凝土翼板开洞钢-混凝土组合梁的刚度计算公式,计算结果与实测值吻合良好,该方法可供设计参考。

腹板开洞的钢与混凝土组合梁承载力计算方法综述和探讨

介绍了三种钢与混凝土组合梁腹板开洞处承载力的计算方法 ,讨论了其存在的不足 ,提出了修正的方法。并通过一悬臂开洞组合梁的试验资料对修正方法进行验证 ,证明其是可行的。同时 ,简要说明了腹板开洞组合梁设计中的其他需要注意的问题。

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能非线性分析

在钢筋混凝土变角软化桁架模型的基础上,提出了适于分析开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的三维桁架模型。在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。分析充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。通过对部分试件的计算验证,结果表明该模型不仅可以用于预测组合梁的极限强度,而且为混凝土翼板开裂后组合梁全过程分析,提供了有效途径。

RC梁-核心区钢管壁开洞组合柱节点试验

为了研究核心钢管壁开洞对钢筋混凝土(RC)梁-组合柱节点区受力性能的影响,完成了4个试件的低周往复加载试验.试验结果表明:试件的力-位移滞回曲线比较饱满,弹塑性变形能力大;梁柱纵向钢筋配筋率以及柱的钢管含钢率与实际高层建筑工程基本一致的试件为梁受弯破坏,实现了强柱强核心区弱梁的抗震设计要求;洞口周围设置加劲板或加厚钢管壁能有效改善钢管壁开洞核心区的抗剪性能,提高核心区的受剪承载力.

混凝土翼板完全断开的钢-混凝土组合梁弹性刚度分析

由于结构功能的需要,常常需要在钢-混凝土组合楼板上开洞。洞口的存在将削弱组合梁的承载力及刚度。基于3根翼板完全断开的钢-混凝土组合梁的试验研究成果,利用通用有限元软件ANSYS对试验梁进行了模拟,考虑了钢与混凝土界面的滑移,结果表明,弹性有限元方法对开洞组合梁弹性刚度的计算结果准确。通过理论分析推导出了翼板完全断开的组合梁弹性换算截面对应的跨中挠度计算公式,并用不考虑滑移的弹性有限元模型进行了验证。理论公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。有限元计算所得的钢与混凝土界面滑移曲线表明:最大滑移并未出现在梁端,而是洞口边缘的滑移最大,这一点在试验中也得到了证明。在折减刚度法的基础上,结合洞口边界条件,推导出了考虑洞口影响的钢与混凝土界面滑移所引起的开洞组合梁跨中附加挠度计算公式。通过各种计算方法的比较证明本文提出的理论公式计算结果与实测值吻合良好,同时也表明洞口开在支座边缘对于组合梁的整体刚度影响非常小,即使不考虑开洞的影响,按照未开洞的组合截面计算,带来的误差也不大。通过大量数值计算,回归出了不同荷载工况下的刚度折减系数简化计算公式,并针对实际工程中的非典型荷载工况提出了等效计算方法。本文提出的计算方法可为翼板完全断开的组合梁的正常使用阶段的挠度验算提供参考。

组合效应对梁腹板开圆孔节点抗震性能的影响因素分析

钢-混凝土组合梁在当前钢框架结构中已经得到了广泛的应用,但是在钢框架结构的节点设计中一般都忽略了混凝土楼板对节点承载力性能的影响。考虑混凝土楼板后,利用有限元软件对剪力连接件的滑移、组合效应等因素对标准型组合节点和腹板开圆孔型组合节点承载力性能的影响进行分析和讨论;研究腹板削弱半径和离柱表面距离两个参数对节点塑性铰位置的影响;比较在是否考虑楼板情况下,节点塑性发展的区别。分析结果表明,在研究腹板开圆孔梁柱节点抗震性能时,应考虑混凝土板的组合效应。

隔板式曲线组合梁施工阶段开口薄壁钢梁受力特性研究

在无支架施工中,隔板式曲线组合梁的承载结构为曲线开口薄壁钢梁。以横隔板数量N及跨度与曲线半径的比值(跨径比)为参数,对5片试验梁进行混凝土浇筑过程中的模型试验,并基于M/r法,采用ANSYS软件分析曲线开口薄壁钢梁在混凝土湿重作用下的受力特性。结果表明:在混凝土湿重作用下,曲线开口薄壁钢梁的竖向位移、径向位移、切向应力及翘曲正应力与弯曲正应力的比值(应力比)均随均随跨径比的增大线性增加,随横隔板数量N的增加非线性减小,N从0块增加到3块的过程中变化较大,之后变化较小;端横隔板和跨中横隔板对曲线钢梁的弯扭效应影响最大;跨径比是反映曲梁受扭程度的一种显性指标,应根据应力比限值考虑跨径比的大小来确定曲线开口钢梁的横隔板。

钢-混凝土组合梁的抗扭特点

钢-混凝土组合梁能充分发挥混凝土抗压强度高、钢材抗拉性能好的优势,近年来,在我国已得到了越来越广泛的应用。相比抗弯曲性能,目前对组合梁扭转性能的研究还很少。然而,在建筑及桥梁结构中,组合梁受扭转作用是不少的。本文介绍了开口截面组合梁和箱形组合梁的极限抗扭特点及已有的研究成果,并指出了需要进一步研究的问题。

考虑混凝土板作用的腹板开洞钢-混凝土组合梁承载力有限元分析

腹板开洞组合梁在国外工程中已广泛应用。洞口的存在对组合梁的极限承载力有一定影响。本文针对现存的开洞组合梁极限承载力的计算公式进行比较。采用ANSYS软件进行有限元模拟,考虑混凝土板宽度和厚度对洞口抗弯和抗剪承载力的影响拟合出了混凝土板有效宽度的计算公式,为开洞组合梁的进一步研究提供了依据。

开孔梁与下承式楼板组合结构的理论分析和设计应用

结合多层及小高层框撑体系钢结构住宅示范楼的设计,对钢结构住宅梁板体系优化过程中,开孔工字梁(或开孔梁)与下承式楼板的理论分析和设计应用问题进行研究。主要采用有限元分析的方法,对现浇楼板与开孔梁的组合楼盖进行有限元分析,对梁板共同工作的可行性和节点处的连接情况进行研究。分析结果表明:开孔梁与下承式楼板的组合结构整体性能良好,适于在钢结构住宅体系中广泛应用。

腹板开洞钢-混凝土组合梁极限承载力的影响因素分析

腹板开洞组合梁在国外工程中已广泛应用。在钢梁腹板上开矩形洞的钢-混凝土组合梁可减少管道对建筑空间的占用,降低工程成本。但腹板洞口的存在影响了组合梁开洞截面的抗弯和抗剪承载力。介绍目前开洞组合梁承载力的计算方法,并利用ANSYS软件对影响腹板开洞组合梁极限承载力的主要因素进行计算分析。结果表明:洞口弯剪比、洞口尺寸、栓钉连接件数量、洞口上方组合板的宽度与厚度、洞口偏心距、混凝土板的横向配筋率对开洞组合梁的承载力均有一定影响,在结构设计时应予以考虑。

梁腹板开圆孔节点的组合效应影响研究

考虑混凝土楼板后,利用ANSYS分析了梁腹板开圆孔梁柱节点的应力应变分布,节点塑性区的分布及发展过程;比较了在考虑楼板及不考虑楼板情况下,节点受力性能的区别;研究了腹板削弱半径和离柱表距离两参数对节点的影响。分析结果表明,在研究腹板开圆孔梁柱节点抗震性能时,应考虑混凝土板的组合效应。

腹板开洞钢-混凝土组合梁的抗弯和抗剪设计

钢-混凝土组合梁下通过的管道会导致建筑层高的增加而减小组合结构的优势。腹板开洞的钢-混凝土组合梁有效地减小了梁下所需的空间,从而从工程上解决了该问题。但是,洞口的存在影响了钢-混凝土组合梁的受力性能。如何设计腹板开洞钢-混凝土组合梁是一个重要且实际的结构难题,而我国目前尚没有规范可以遵循。本文介绍了ASCE和EC4关于腹板开洞简支组合梁的抗弯和抗剪设计方法,给出了算例,并进行了分析和评述,可供工程设计参考。

钢⁃UHPC组合梁高强螺栓剪力键抗剪性能试验研究

为提升钢-混组合梁桥的轻质全装配化和后期更换的便利性,易拆卸螺栓剪力键与UHPC(超高性能混凝土)桥面板的组合方式及其协同工作性能值得探究。设计并制作了两组不同开孔构造的推出试件,研究钢-UHPC组合梁高强螺栓剪力键在竖向剪切荷载作用下的抗剪性能。试验结果表明:钢-UHPC推出试件表现为钢-混界面螺杆的剪断破坏,与钢-普通混凝土推出试件不同的是,破坏时嵌入螺母前方的承压混凝土未出现压碎脱落现象;相比于楔形开孔推出试件,阶梯形开孔构造对UHPC板相对于钢梁接触面的掀起行为具有更好的限制作用,其掀起位移终值比前者降低近14.5%;钢-UHPC比钢-普通混凝土推出试件滑移刚度提升约32.5%。

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土组合楼板火灾后受力性能研究

针对一种由冷弯卷边H型开孔薄壁钢梁和轻骨料混凝土预制板装配而成的新型轻质组合楼板,对一组两端简支的组合楼板试件开展了烃类火灾作用后的力学性能试验研究.结果表明,承担2 k N·m-2均布荷载的组合楼板试件在遭受600℃烃类火灾作用后,仍具有较高的承载能力和整体刚度.在4 k N·m-2的均布荷载作用下,火灾后损伤最严重的组合楼板试件的跨中挠度仍小于L/400,且未见混凝土的进一步开裂.试验结果表明,薄壁钢梁腹板开孔形式及抗剪键的数量对火灾后组合楼板的整体刚度和受力性能有明显影响,从提高组合楼板整体刚度的角度考虑,对主钢梁腹板的开孔宜首选孔径大、数量少的分布形态,同时适当增加抗剪键数量.

敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术

新汴河大桥主桥A部分为60 m敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥,该工程是徐州至明光高速公路的重难点工程,也是新技术、新工艺应用工程;该新型桥梁具有建筑高度低、结构新颖和谐、造型简洁美观、结构自重轻及工程造价低等特点。结合本工程施工实例,综合介绍该新型桥梁的施工方案及施工工序,特别是桥梁桥面系结构及下弦杆采用满堂支架现浇施工,钢管桁架采用搭设支架悬挂安装,钢管混凝土采用混凝土地泵顶升灌筑施工,可为类似工程的施工提供参考。

大跨度空腹式钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁长度参数分析

以福州马尾大桥为背景工程,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,以主跨钢箱梁长度为变化参数,探讨其对恒活载比例分配和主梁恒活载受力特性的影响规律。结果表明:在恒载作用下,钢箱梁长度由56 m增加至96 m时跨中截面受力显著减小;进一步增加钢箱梁长度,跨中截面受力基本不再减小甚至会出现增大的趋势;在活荷载作用下,钢箱梁长度由56 m增长至96 m时跨中截面弯矩变化率约3%,但超过96 m以后则以弯矩变化率约5%。在综合考虑结构受力和经济性基础上得出,对于主跨240m的大跨度空腹式钢-混凝土混合连续梁,钢箱梁长度取96 m是最优选择。

某医疗建筑开大孔钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合结构体系设计

由于医疗功能多样、医疗工艺复杂,医疗建筑按照传统混凝土装配式建筑设计时,受到了构件种类多样,模板重复率低、成本高昂等诸多制约;按照钢结构装配式建筑设计时,受到建造成本、维护成本高及楼板标高多变等因素制约,严重阻碍了装配式建筑在医疗建筑中的实际应用。以武汉儿童医院西院结构设计为例,介绍了采用开大孔钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁结构体系,并对结构构件和节点进行了试验研究、有限元分析和工程经验总结。结果表明,新的结构形式和节点方式,极大地减少了结构预制构件的数量,降低了结构成本,同时利用了钢管柱承载能力高,抗震性能好的特点,避免了混凝土装配构件节点质量难以保证的缺点,能灵活多变地满足医疗建筑功能复杂多样的要求,但仍存在一定的局限性。

大型有限元计算在叠合梁安装中的应用

开口钢箱叠合梁,开口钢箱在下部,砼桥面板在上部,受力非常合理,其充分利用了钢材抗拉性能和砼抗压性能,而且减轻了桥梁的自重。由于开口钢箱叠合梁安装过程受力复杂,可能会引起砼的开裂,因此开口钢箱叠合梁在安装过程需要验算砼桥面板的应力。该文通过大型有限元软件计算分析,验算2跨连续开口钢箱弯桥在安装过程中是否会开裂。