考虑长期作用下的弱界面钢混组合梁动力响应分析

钢混组合梁在长期荷载作用下的动力特性受到混凝土徐变的影响,为研究动力因素与混凝土徐变因素耦合作用下的部分相互作用组合梁的动力特性,本文选择适当的状态变量来建立状态空间公式,然后得到两端简支边界条件下自由振动的频率特征方程和对应的各阶模态。公式是基于节点处的受力平衡与应变兼容性的基本力学微分方程利用D'Alembert原理推导出的,在此基础上还额外加入了考虑混凝土的徐变影响的系数项。然后采用模态叠加法计算部分相互作用组合梁在均布简谐荷载、集中移动荷载作用下的非齐次方程解以及动力响应。无论荷载类型如何,该数值模型都可以成功地用于模拟任意跨连续梁的时变结构行为。最后通过给出分析结果与数值结果的比对研究和若干相关参数研究,验证了数值模型的有效性。

钢-压型钢板混凝土组合梁计算的修正折减刚度法

由于滑移效应的影响 ,采用栓钉剪力连接件的钢 压型钢板混凝土组合梁的刚度和抗弯承载力均有所降低。本文在折减刚度法的基础上 ,建立了适用于钢 压型钢板混凝土组合梁的修正折减刚度计算公式 ,并进一步建立了考虑滑移效应影响的弹性抗弯承载力计算公式。

不对称钢骨混凝土梁正截面承载力的试验研究

通过对 5根不对称钢骨混凝土梁 (其中 2根为实腹工字钢骨混凝土梁 ,3根为蜂窝钢骨混凝土梁 )的试验研究和对试验结果的分析 ,提出了不对称钢骨混凝土梁正截面承载力、裂缝宽度、抗弯刚度的计算方法。结果表明 ,计算值与试验值符合较好。

不对称钢骨混凝土梁抗弯刚度的试验研究

文章在５根不对称钢骨混凝土梁试验研究的基础上，利用现行规范［１］中对称钢骨混凝土梁截面抗弯刚度的计算公式，提出了不对称钢骨混凝土梁截面抗弯刚度的计算方法，建立了相应的计算公式。结果表明，按照本文公式得到的计算值与实测值吻合良好．

钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁抗弯刚度试验研究

钢纤维全轻混凝土叠浇梁兼具钢纤维全轻混凝土质量轻、抗拉性能好与普通混凝土抗压性能好的优良特性.通过14根钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁、2根钢筋混凝土梁和2根钢筋钢纤维全轻混凝土梁的正截面受力性能对比试验,研究分析了钢纤维体积率、钢纤维全轻混凝土截面高度对叠浇梁正截面抗弯刚度的影响规律,提出了基于有效惯性矩的钢纤维全轻混凝土叠浇梁正截面抗弯刚度计算公式.结果表明:叠浇梁的正截面抗弯刚度随着钢纤维体积率的增加而增大,随着钢纤维全轻混凝土截面高度比例的增大而减小;基于有效惯性矩的抗弯刚度进行叠浇梁的挠度计算结果与试验结果符合良好.

钢骨混凝土梁正截面承载力计算的叠加方法

根据塑性理论下限定理 ,由平衡条件 ,任意给定钢骨部分和钢筋混凝土部分承担的轴力 ,并分别求得相应各部分的受弯承载力 ,两部分受弯承载力之和的最大值 ,即为钢骨混凝土梁的受弯承载力。针对工程中常用的实腹式钢骨混凝土梁 ,推导出解析解 ,解决了直接采用一般叠加方法计算钢骨混凝土梁正截面承载力反复试算的困难 ,统一了钢骨混凝土梁正截面承载力的计算模式 。

钢骨混凝土梁刚度计算的内力分配法

根据钢骨混凝土构件受力分析的一般叠加法 ,分析了钢骨混凝土梁正常使用阶段的内力分配规律 ,推导了其抗弯刚度计算的内力分配法。该方法概念清楚、计算简便 ,且与试验结果吻合较好。

无粘结预应力CFRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

建立无粘结预应力FRP筋张拉锚固体系,对8根以CFRP筋为非预应力筋的无粘结预应力CFRP筋轻骨料混凝土梁与1根普通混凝土对比试件进行两点对称加载,观察其破坏过程与破坏形态,分析了混凝土种类、预应力度和净跨长度对开裂弯矩、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响。从等效轴向刚度思想出发,修正了现有的以钢筋为非预应力筋的无粘结预应力FRP筋梁的挠度与裂缝宽度计算模型,并基于试验结果对修正模型的适用性进行了评估。结果表明:无粘结预应力CFRP筋试件正常使用极限状态主要由裂缝宽度控制,最大裂缝宽度达到限值0.5 mm时,试件所受弯矩处于极限弯矩的41%~52%;总配筋量相同的前提下,提高预应力度有利于延缓构件开裂;增大非预应力与无粘结预应力CFRP筋配筋量均可起到改善刚度、抑制裂缝开展的作用;修正的程东辉模型与修正的孟履祥模型能够准确预测配置非预应力CFRP筋的无粘结预应力CFRP筋轻骨料混凝土受弯构件正常使用阶段的挠度。

受压区侧面粘贴钢板的钢筋混凝土梁短期刚度研究

对受压区侧面粘钢混凝土梁进行了静力试验,试验中测量了不同集中荷载作用下的钢筋混凝土梁在不同配筋率、不同粘钢截面面积时的跨中挠度。考虑粘贴钢板的作用,将受压区粘贴的钢板换算成混凝土,得到一个T形截面,给出了考虑粘贴钢板作用的混凝土梁短期刚度计算方法。讨论了集中荷载、配筋率和粘钢截面面积等因素对受压区侧面粘贴钢板的钢筋混凝土梁短期刚度的影响。

预制预应力桁架式钢骨混凝土梁受弯性能试验研究

为研究预应力、弦杆及腹杆配钢率对预制预应力桁架式钢骨混凝土梁正截面受弯性能的影响,设计制作了6根预制预应力桁架式钢骨混凝土梁和1根非预应力桁架式钢骨混凝土梁进行静力受弯性能试验,研究试件的开裂荷载、极限荷载、裂缝形态及其发展规律、破坏形态等。结果表明:下部受拉区角钢屈服后,试件挠度不断增大,最终受压区混凝土压碎,呈典型的适筋破坏形态;预应力筋的配置对试件的开裂荷载有明显的提高作用;试件正截面抗弯承载力随钢骨桁架弦杆角钢截面尺寸的增大而明显提高。推导了预制预应力桁架式钢骨混凝土梁的短期刚度以及正截面抗弯承载力计算公式,与试验结果较为吻合,可供工程实际参考。

粘钢加固法加固钢筋混凝土梁的数值模拟研究

为研究粘钢加固后钢筋混凝土梁的受力性能变化,采用ABAQUS有限元程序对钢板加固的矩形截面钢筋混凝土梁和未加固梁进行了非线性有限元数值模拟计算,计算结果表明:钢板加固后的钢筋混凝土梁截面符合平截面假定,且与未加固梁相比,具有更高的极限承载力和刚度。

矩形截面型钢超高性能混凝土梁抗弯承载力

为研究矩形截面型钢超高性能混凝土(SRUHPC)梁的抗弯特性,制作了4根配筋率为0.8%~1.1%,含钢率为8.7%~15.6%,内置型钢分别为一字型、倒T型与H型的矩形截面SRUHPC梁试件,开展了抗弯极限承载力试验,分析了矩形截面SRUHPC梁试件的损伤机理和破坏模式;基于试验结果与理论推导,提出了矩形截面SRUHPC梁抗弯承载力计算方法,计算了21根矩形截面SRUHPC梁试件和111个有限元计算模型的抗弯承载力,并将计算结果与试验值和有限元计算值进行了对比。分析结果表明:矩形截面SRUHPC梁试件的破坏模式均为适筋受弯破坏,即型钢与受拉纵筋先后屈服,随后受压区UHPC被压碎,且型钢与UHPC可较好地共同工作至试件破坏;内置倒T型钢试件和H型钢试件的承载力和刚度高于内置一字型钢试件,且抗裂性能更好;与其他试件相比,内置H型钢试件中纵筋、UHPC与型钢在相同荷载作用下的应变及其发展速度均较小,因此,在矩形截面SRUHPC梁内的型钢中设置上、下翼缘有助于提高组合梁的抗弯性能;采用提出方法得到的计算结果与试验值和有限元计算值的比值均值分别为0.972和1.035,方差分别为0.009和0.002,研究结果可为矩形截面SRUHPC梁在实际工程中的推广应用和规范、规程的制定提供理论支撑。

部分预制装配型钢混凝土梁受弯性能试验研究

为充分发挥型钢混凝土在受力性能及预制装配结构在施工等方面的优势,提出两种部分预制型钢混凝土梁。通过7个T形截面梁试件的弯曲静力试验,对部分预制装配型钢混凝土梁(PPSRC)、部分预制装配型钢混凝土空心梁(HPSRC)及全现浇型钢混凝土梁(SRC)的受弯破坏形态和承载能力进行对比分析,研究了预制装配、梁截面空心和现浇混凝土强度对PPSRC梁和HPSRC梁受弯性能的影响。研究结果表明:HPSRC梁和PPSRC梁具有相似的受弯承载力与破坏形态,预制装配与截面空心对两种梁的受力性能影响较小;随着现浇混凝土强度的提高,HPSRC梁和PPSRC梁的受弯承载力均有所提高;对两种部分预制装配型钢混凝土梁进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。

GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土受弯构件挠度分析

为研究GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土梁变形规律,完成10根高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,重点分析了纤维掺量、纵筋种类、GFRP筋配筋率和GFRP筋直径对试件不同受力阶段变形的影响;明确了GFRP筋混凝土受弯构件正常使用阶段应变及应力分布;基于刚度解析法,结合文献中GFRP筋普通混凝土受弯构件挠度实测数据,给出GFRP筋应变不均匀系数计算公式,综合考虑轻骨料、钢纤维及GFRP筋配筋率的影响对其进行修正;基于该公式对各试件使用荷载下的挠度进行计算,并与美国规范(ACI 440.1R-15)、中国规范(GB 50608-2010)和加拿大规范(CSA S806-12,ISIS-M03-07)的计算结果进行对比分析。结果表明:随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为GFRP筋拉断破坏、平衡破坏和混凝土压碎破坏;混凝土压碎破坏试件弯矩-挠度曲线分为开裂前阶段、裂缝开展阶段和受压破坏阶段,而平衡破坏和GFRP筋拉断破坏试件仅具有前2个阶段。轻骨料混凝土掺入钢纤维能够抑制构件开裂后刚度退化,降低混凝土压碎破坏脆性;提高GFRP筋配筋率可减小试件变形,GFRP筋直径对其无显著影响。采用中国规范(GB50608-2010)计算试件正常使用极限状态下的挠度,结果稍显不安全;美国规范(ACI 440.1R-15)计算结果略偏保守;加拿大规范(ISIS-M03-07)与(CSA S806-12)计算值均具有一定的安全储备;建议公式计算结果较为准确且离散性较低,能够用于该类构件挠度的计算。

型钢混凝土梁抗扭刚度试验研究

考虑型钢混凝土构件的截面尺寸、配钢率和型钢保护层厚度、配筋率、混凝土强度等因素,对6根型钢混凝土构件和2根钢筋混凝土构件进行扭转加载试验,研究了型钢混凝土构件的抗扭刚度。分析型钢混凝土纯扭构件和钢筋混凝土纯扭构件扭矩-扭转角曲线可知,型钢混凝土构件受纯扭矩作用下的受力过程可以分为弹性、弹塑性及破坏三个阶段,其中破坏属于延性破坏。将各试件的扭矩-单位扭转角曲线简化,可分别得到弹性阶段和弹塑性阶段的试验刚度。参考并结合钢筋混凝土构件、高强混凝土构件和钢-混凝土组合梁的扭转刚度计算理论和方法,依据本次型钢混凝土构件扭转-变形实测曲线,并考虑了型钢混凝土纯扭构件型钢部分与钢筋混凝土部分的组合作用,建立了型钢混凝土构件扭转刚度的简化计算方法。

高强不锈钢钢筋混凝土梁短期受弯裂缝宽度和刚度计算方法研究

部分国产500 MPa不锈钢热轧带肋钢筋具有高延性、低弹性模量的特点,为研究配置此类不锈钢钢筋混凝土梁的短期裂缝与刚度特征,进行了6根配置不锈钢钢筋和2根配置普通钢筋的混凝土梁受弯性能试验,并分析不同混凝土强度和纵筋配筋率对短期裂缝和刚度的影响。试验结果表明:其他条件相同下,不锈钢钢筋梁与普通钢筋梁的裂缝形态基本相同,但不锈钢钢筋梁侧纵筋中心位置和梁底处的裂缝宽度均大于普通钢筋梁的;钢筋屈服前,不锈钢钢筋梁纯弯段的弯矩-平均曲率曲线呈双折线,但其开裂后刚度较普通试件的偏低,二者刚度之比平均为0.63;增加纵筋配筋率可减小裂缝宽度并提高受弯刚度。进一步收集相关文献中9根配置同类型国产不锈钢钢筋梁的试验数据,并对GB 50010—2010中短期裂缝与刚度计算公式的适用性进行评估。分析结果表明,按GB 50010—2010中的短期裂缝宽度公式计算得到的梁侧面纵筋位置处的平均裂缝宽度与最大裂缝宽度较试验值偏大,计算值与试验值之比平均分别为1.348和1.588;短期受弯刚度计算值较试验值偏小,二者之比平均为0.890,有必要对相关公式进行修正。建议将不锈钢钢筋梁的裂缝宽度控制位置调整至受拉边缘,且将裂缝宽度限值取为0.4 mm。通过统计分析,提出短期受弯裂缝宽度和刚度计算公式的修正建议。建议公式计算值与试验值吻合较好。