部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩下抗剪强度

为研究部分充填式窄幅钢箱-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁在负弯矩下的裂缝开展、局部屈曲和竖向抗剪强度,对5根不同UHPC翼板层厚和钢箱不同充填高强混凝土(high strength concrete,HSC)高度的组合梁试件进行反置正向加载,得到了试件在加载过程中的破坏过程、荷载-裂缝宽度曲线、荷载-跨中挠度曲线、跨中应变分布和腹板应力应变等并进行分析。结果表明:相比于普通混凝土(normal concrete,NC)翼板试件,半UHPC和全UHPC翼板试件其抗剪承载力提升不大,仅8.3%和11.6%;相比于未充填试件,半充填和全充填试件其抗剪承载力分别提升了61.7%和87.2%。用UHPC替换部分NC翼板后试件能有效地控制裂缝发展,钢箱内充填HSC能有效地减小腹板局部屈曲。考虑翼板、钢梁和充填HSC对抗剪承载力的贡献,通过分项叠加法确定试件的抗剪承载力计算方法,能较准确地计算试件的抗剪承载力。

可拆卸式钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键的抗剪性能试验

试验共设计16个推出试件,探究螺栓直径、螺栓等级、螺栓预紧力和剪力键类型对钢-预制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁中高强螺栓剪力键抗剪性能的影响.试验结果表明,推出试件以剪力键剪断为主要破坏模式.螺栓剪力键的抗剪性能随螺栓的直径和螺栓等级的增大而提高;螺栓预紧力仅对初始抗剪刚度有影响;相比于传统焊钉剪力键,螺栓剪力键的单栓抗剪承载力有所下降,但整体抗剪性能仍满足结构性能要求.结合试验结果和国内外规范公式,提出一条更精确的计算公式用以预测钢-预制UHPC组合梁中螺栓剪力键的抗剪承载力.

钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓作为钢-预制UHPC组合梁剪力键的抗剪性能,共设计15个推出试件,探究螺栓间距和螺栓数量对试件的破坏模式、荷载-滑移曲线、极限承载力、延性和初始抗剪刚度的影响。试验结果表明,推出试件的主要破坏模式为螺栓剪力键剪断,同时在螺栓剪切面下端有局部UHPC受压剥落,UHPC预制板只在剪力槽四周出现细微裂缝。减小螺栓间距会导致试件的抗剪性能降低;而增加螺栓数量可以有效地提高试件的抗剪性能,但也会导致单栓初始抗剪刚度下降。分析国内外现行钢-混凝土组合梁中剪力键的抗剪承载力计算公式,并以此提出一条更适用于钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪承载力计算公式。对比提出公式的计算值与试验值,两者的平均比值、标准差和变异系数分别为1.02、0.02和0.02。

高强钢组合梁屋盖内力变形控制措施

中关村论坛永久会址建筑限高12 m,主会场跨度47.6 m,为了实现建筑净空要求,工程应用了Q460高强钢组合梁屋盖体系。针对大跨度组合屋盖结构特点,制订了组合梁内力控制措施,根据拟定的支撑卸载顺序和屋面施工顺序,建立了大跨组合梁施工阶段分析模型,模拟组合梁挠度和应力变化情况,施工过程中进行了应力和变形监测,并对计算结果进行了验证。

钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件受剪性能

采用ABAQUS有限元软件对钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件的受剪性能进行三维实体有限元非线性分析,模型考虑钢梁、混凝土板和高强螺栓等材料非线性以及各部件之间的接触关系,在试验验证的基础上探讨混凝土强度以及高强螺栓直径、屈服强度、长径比和预紧力等参数对抗剪承载力的影响,分析结果表明:高强螺栓连接件的抗剪承载力随混凝土强度、螺栓直径与屈服强度的增大而提高。通过拟合建立考虑混凝土强度、高强螺栓直径和屈服强度影响的单个连接件抗剪承载力计算式,并对现行规范中栓钉受剪计算公式和国外学者及本文提出的高强螺栓受剪计算公式的计算值进行比较,结果表明本文提出的计算式具有较高的精度。

密实截面组合梁的竖向抗剪强度Ⅰ:受正弯矩作用的组合梁

挖掘混凝土翼板的抗剪潜力,充分利用钢-混凝土组合梁的组合抗剪作用,有利于进一步提高组合梁的经济效益。采用通用有限元程序ABAQUS 6.5,对密实截面组合梁正弯矩区的弯剪强度问题进行研究。分析结果表明,提出的有限元分析方法,特别是钢-混凝土的界面模型,可以准确预测组合梁的弯剪强度,同时对组合梁的变形刚度也可以较准确地模拟。在此基础上,利用有限元方法,对混凝土翼板截面尺寸、剪力连接程度、剪跨比等参数进行计算分析,回归得到考虑剪力连接程度影响的组合梁竖向抗剪强度计算公式。研究发现,在正弯矩区段,组合梁抗剪强度相对于钢梁腹板抗剪名义值的提高,不仅来源于混凝土翼板的抗剪作用,组合作用的贡献也很显著;采用建议的抗剪强度公式,可以不考虑简支组合梁弯矩与剪力的相互影响。

考虑组合作用的钢-混凝土组合梁抗剪承载力

针对当前规范和各学者有关钢-混凝土组合梁抗剪承载力公式都未考虑钢梁翼缘抗剪贡献导致计算结果误差较大的现状,笔者采用合理的材料本构关系,通过ABAQUS有限元软件建立考虑栓钉受力特征的组合梁足尺有限元模型进行抗剪性能研究。在验证现有试验结果的基础上通过参数分析,确定了组合梁界限剪跨比,揭示了剪切荷载作用下组合梁栓钉内力重分布规律,以及钢梁与混凝土翼板组合作用规律与抗剪荷载分担比例。基于叠加原理提出了考虑混凝土板和钢梁腹板与翼缘抗剪贡献的工字钢-混凝土组合梁抗剪承载力计算公式。对比结果显示该文提出的抗剪承载力计算公式的精度比GB 50017−2017建议公式以及其他学者建议公式的精度高。

预应力钢—混凝土组合连续结构的应用研究

在预应力钢—混凝土组合连续梁系列模型试验、有限元分析等基础上 ,探讨了其正截面强度计算、剪力连接件对结构变形的影响及其滑移特性、以及稳定屈曲等问题 .

密实截面组合梁的竖向抗剪强度Ⅱ:受负弯矩作用的组合梁

在负弯矩区段,虽存在严重的混凝土开裂,但组合梁的竖向抗剪承载力仍远大于钢梁腹板抗剪名义值。采用通用有限元程序ABAQUS 6.5,对密实截面组合梁负弯矩区的弯剪强度问题进行研究。分析结果表明,提出的有限元分析方法可以准确预测组合梁的弯剪强度,同时对组合梁的变形刚度也可以较准确地模拟。在此基础上,利用有限元方法,对剪力连接程度、混凝土强度、力比、混凝土翼板截面尺寸、剪跨长度等参数进行计算分析,回归得到组合梁负弯矩区截面考虑力比影响的竖向抗剪强度公式。研究发现,在负弯矩区段,组合梁竖向抗剪强度的提高,只来源于混凝土翼板的抗剪作用,组合作用的贡献可以忽略;采用建议的抗剪强度公式可以不考虑组合梁负弯矩区截面弯矩与剪力的相互影响。

两种FRP-混凝土组合梁对比试验及界面抗剪

为研究FRP型材-混凝土组合梁界面连接方式及界面抗剪计算方法,对FRP小型材和钢螺栓2种剪力键形式进行了对比研究.对1根纯FRP梁、2根剪力键为FRP小工字梁、3根剪力键为钢螺栓的组合梁进行了四点弯曲试验.对比不同梁的承载力、破坏模式、刚度等.研究了不同连接形式及连接程度对组合梁性能的影响.推导了界面纵向抗剪承载力计算公式.试验和理论研究结果表明:钢螺栓剪力键传递界面剪力的效率和极限承载力较FRP小工字梁剪力键高.

钢-压型钢板混凝土组合梁的极限负弯矩强度

组合梁的抗剪连接程度是影响组合梁极限承载能力的重要因素。为此 ,推导了压型钢板混凝土组合梁负弯矩强度计算公式 ,讨论了采用线性内插法的简化计算方法 。

钢-竹组合箱形梁抗剪性能有限元分析

为研究钢-竹组合箱形梁的抗剪性能,使用ABAQUS有限元软件建立钢-竹组合箱形梁的三维模型,重点考虑竹胶板的各向异性和屈服准则,以及钢材的弹塑性,采用双线性内聚力模型模拟钢-竹界面滑移,并与试验结果对比,分析各变量参数对钢-竹组合箱形梁抗剪性能的影响。结果表明,钢-竹组合箱形梁有限元模拟与试验得出的荷载-位移曲线吻合良好,破坏特征相似,弯剪区主应力接近,证明钢-竹组合箱形梁有限元模型的可靠性以及采用双线性内聚力模型模拟胶层单元的有效性,并以该模型为基础,对剪跨比、竹胶板和冷弯薄壁型钢厚度进行参数分析,以期为钢-竹组合结构的有限元模拟提供参考依据。

钢-混凝土组合梁中摩擦型高强螺栓抗剪连接件的力学性能研究

为了探究钢-混凝土组合梁中摩擦型高强螺栓抗剪连接件的受剪性能,采用ABAQUS有限元软件建立了抗滑移试件和推出试件有限元模型,并通过与试验结果的对比验证了数值模拟的可靠性。试件抗滑移性能与螺栓预拉力密切相关,且在螺栓杆应力状态处于弹性工作范围时,预拉力的施加取决于混凝土的局部抗压损能力。通过数值分析研究了垫片尺寸、混凝土强度和混凝土板厚度、螺栓直径和强度等级对螺栓预拉力的影响。此外,通过对推出试件进行有限元参数化分析,研究了混凝土强度、混凝土板厚度、螺栓预拉力和螺栓直径对抗滑移强度、抗滑移刚度和极限抗剪承载力的影响。结果表明:螺栓预拉力的施加范围受混凝土强度、厚度、螺栓等级、螺栓直径和垫片尺寸的影响,且各参数之间的合理匹配可有效减小混凝土板面的损伤程度。根据推出模拟结果可知,随着混凝土强度和螺栓预拉力的增加,试件抗滑移强度和刚度显著增大,而极限抗剪承载力受螺栓预拉力的影响较小。随着混凝土强度和螺栓直径的增大,试件的极限抗剪承载力显著提高。

钢木复合罐道的强度验算及使用经验

河台金矿在竖井提升中采用了钢木复合罐道,罐道梁层间距4m.钢木复合罐道是木罐道和钢罐道两种罐道形式的紧密结合,属刚性罐道,既具有钢罐道的强度、刚度,又具有木罐道便于制动的优点.钢木复合罐道的安装,主要是罐道与罐道及罐道与罐道梁的联接.其计算抗剪切强度为65.7MPa,低于钢材设计的抗剪切强度200MPa.空罐断绳试验制动距离133mm,符合安全要求.钢木复合罐道的安装、使用、维修等方面优于木罐道,安装精度要求不高.

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%。

拉剪复合作用下钢-混凝土组合梁高强螺栓连接件的力学性能研究

为了探究钢-混凝土组合梁高强螺栓连接件在拉剪复合作用下的承载性能,采用ABAQUS有限元软件建立了推出试件有限元模型,并通过与试验结果对比验证了数值模拟的可靠性。探讨了拉拔力荷载、螺栓预拉力、混凝土强度、螺栓预留孔隙和摩擦系数等参数对极限抗剪承载力、极限滑移和滑移后刚度的影响。分析结果表明:高强螺栓连接件的抗剪承载力随着拉拔力荷载的增大而减小,随着螺栓预拉力、混凝土强度和摩擦系数的增大而提高,预留孔隙对抗剪承载力影响较小,但对刚度影响较大。提出螺栓抗拉剪共同作用承载力计算公式,在拉剪共同作用极限状态下,剪力施力比随拉力施力比的增加而减小,二者呈线性负相关关系。

钢—混凝土组合梁抗剪性能研究进展

钢—混凝土组合梁具有施工速度快、节省支架和模板等优点,具有十分广阔的应用前景。主要介绍了钢—混凝土组合梁抗剪性能的国内外研究现状。在系统分析已有研究成果的基础上,对钢—混凝土组合梁的竖向抗剪性能和纵向抗剪性能的研究与设计方法进行了分析与研究,并指出了目前存在的问题与不足。

钢砼组合梁竖向抗剪承载力的试验研究

在6根钢 火山渣砼简支组合梁和6根钢 火山渣砼连续组合梁试验的基础上 ,探讨影响组合梁竖向抗剪承载力的主要因素 :混凝土翼板、名义剪跨比和力比等。试验与计算结果表明 ,在计算组合梁竖向抗剪承载力时 ,如果不考虑混凝土翼板的作用计算结果将趋于保守 ,对于连续组合梁还应该考虑弯矩比的影响。

栓接装配式钢-混凝土组合梁及其抗剪键的力学性能研究

为了探究摩擦型高强度螺栓在装配式钢-混凝土组合梁中的适用性,采用ABAQUS有限元软件建立推出试件和简支梁试件的有限元模型。在试验结果验证模拟可靠性的基础上,研究螺栓预拉力、螺栓孔径、混凝土强度和螺栓强度等因素对单个抗剪键及整体组合梁的影响。分析结果表明:抗剪键的受力过程分为摩擦、滑移、承压和破坏4个阶段;螺栓预拉力、混凝土强度的增大有利于提高摩擦型高强度螺栓的极限承载力和承压抗剪刚度,较大的混凝土孔隙显著降低了螺栓抗剪刚度;提高螺栓预紧力或提高混凝土强度均可增强钢与混凝土部件的组合作用,相反,在抗剪连接程度不变的情况下,提高螺栓等级导致界面刚度分布不均,不利于滑移控制。

钢-混凝土蜂窝组合梁抗剪性能分析

对腹板开孔后的蜂窝梁和考虑混凝土板组合作用下的蜂窝组合梁抗剪性能进行分析。以试验为基础,建立有限元模型,对不同开孔率、翼缘尺寸、混凝土板尺寸和连接程度下的蜂窝梁和蜂窝组合梁进行分析。结果表明:蜂窝梁翼缘宽度变化对抗剪贡献影响不大,翼缘厚度变化对其影响较大,翼缘厚度的抗剪贡献与开孔大小、形式有关;混凝土板和连接程度对蜂窝组合梁抗剪强度贡献不可忽略。给出了蜂窝梁、无连接蜂窝组合梁和有连接组合梁抗剪强度计算方法;通过分析不同剪跨比蜂窝组合梁的受力性能,给出弯-剪相关曲线公式;通过提高蜂窝组合梁孔洞竖向位置,可以提高其承载能力。