一种钢管砼-钢箱组合梁力学特性的研究

针对传统组合梁受力性能的不足 ,提出一种钢管砼 钢箱组合梁形式 .钢管砼 钢箱组合梁是用小径钢管砼取代砼板 ,将受压的砼板从单向受压状态转换为三向受压状态 .在梁的下翼缘可以施加预应力提高极限承载力 ,同时在梁承受负弯矩处可对小径钢管砼施加预应力来缓解砼的开裂 .理论分析表明新型截面较传统组合梁可以更大限度发挥材料的利用率 ,并提高极限承载力和延性 .     

负弯矩下钢-混凝土蜂窝组合梁力学性能研究

目的研究负弯矩及弯剪作用下钢-混凝土蜂窝组合梁的破坏形态,分析不同参数对蜂窝组合梁力学性能的影响.方法在集中荷载作用下对一根蜂窝组合梁和一根蜂窝梁进行静力试验,研究在负弯矩和剪力共同作用下,钢-混凝土蜂窝组合梁的受力状态和破坏模态.以蜂窝组合梁静力性能试验为基础,建立有限元模型,将模拟结果与试验结果对比以验证模型合理性,进而研究腹板高厚比、翼缘宽厚比以及是否设置混凝土板等影响因素对蜂窝组合梁受力性能的影响.结果设置混凝土板,对于蜂窝组合梁负弯矩下的承载力有相应的提高,混凝土板对承载力的贡献为7%左右;在混凝土板受拉情况下,减小腹板高厚比和翼缘宽厚比对蜂窝组合梁的承载力均有提高,增大钢筋纵向配筋率可以提高蜂窝组合梁的开裂荷载.结论腹板高厚比、翼缘宽厚比以及混凝土板纵向配筋率对蜂窝组合梁力学性能均有明显影响,设置混凝土板可以小幅提高组合梁承载力.     

钢-混凝土组合梁的非线性杆系有限元分析

根据截面应符合平截面假定等基本假设提出了预应力钢-混凝土简支组合梁全过程工作中钢梁下翼缘应力达到0.2fsy、钢梁下翼缘初始屈服、钢梁腹板下翼缘0.3hw高度处屈服及构件正截面破坏这4个特征状态的弯矩、曲率计算公式.基于这些特征点,运用最小二乘法分析得到组合梁截面弯矩-曲率关系的解析表达式.此外,利用该解析表达式建立了组合梁的有限元分析模型,推导了组合梁的单元刚度矩阵,编制了相应的非线性全过程分析程序.该方法考虑了混凝土压碎、钢梁材料硬化对结构性能的影响,计算简单,易于在计算机上实现,计算结果与实测结果较吻合.     

后结合预应力组合梁桥的抗裂性能试验

为研究后结合预应力组合梁桥的预压应力分布和负弯矩区抗裂性能，设计2根连续组合试验梁，其中一根为负弯矩区设计成全预应力混凝土板的后结合组合梁，另一根为无预应力的普通组合梁。测试了试验梁在张拉预应力筋和静力加载过程的受力性能，得到负弯矩区截面的应力状态和裂缝分布。试验表明：因钢梁和混凝土板不连接，预压应力由混凝土板承担且混凝土截面的预压应力沿着横向的分布不均匀。后结合预应力组合梁的初始开裂荷载和群钉孔外的开裂荷载分别是普通组合梁的3.1和5.0倍。后结合预应力组合梁抑制裂缝沿着横向贯穿混凝土板，提高了负弯矩区的抗裂性能。混凝土平均裂缝间距约等于横向钢筋间距。后结合预应力组合梁在开裂后的受力状态与普通组合梁类似。     

体外预应力钢－混凝土组合梁在负弯矩作用下的稳定系数研究

摘要：对组合梁施加体外预应力,可有效提高截面的开裂弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的极限承载力受失稳控制,其侧扭失稳表现为与纯钢梁不同的畸变失稳模式。本文考虑钢梁初始几何缺陷影响和残余应力影响,对体外预应力组合梁进行了有限元非线性稳定分析,计算结果与试验实测值吻合。通过改变截面参数,对25组组合梁在初始几何缺陷、不同残余应力分布和不同综合力比下的承载力进行计算,给出了预应力组合梁的长细比计算公式,与我国现行钢结构规范钢柱稳定曲线进行了比较。研究表明：承受负弯矩作用的体外预应力组合梁可用文中提出的长细比做参数采用钢柱稳定曲线进行计算。     

大跨钢-混凝土连续组合箱梁桥双重组合作用

为研究双重组合作用对大跨钢-混凝土连续组合箱梁桥受力性能的影响,通过对潍坊市跨济青高速立交桥现场静载试验研究,采用有限元方法对2种模型计算结果及现场实测结果进行比较分析,并对双重组合箱梁下层混凝土板的长度与主跨长度之比和混凝土板厚度与钢梁底板厚度之比2个变量进行参数分析。研究结果表明:双重组合箱梁下层混凝土板有效降低钢梁下翼缘的应力;考虑双重组合作用后,连续组合梁桥结构刚度及支点负弯矩略有增加,中跨跨中挠度及正弯矩略有减小,最大幅度不大于10%。     

预应力钢与高强混凝土组合梁徐变效应分析

在长期荷载作用下,预应力钢与高强混凝土组合梁中的混凝土将产生徐变和收缩变形,从而导致带有柔性剪力连接件的组合梁中混凝土板和钢梁的应力发生重分布·采用按龄期调整有效模量与平均应力相结合的方法,利用预应力组合梁中混凝土板、钢梁及预应力钢索之间变形关系,分别建立了简支预应力组合梁的弹性分析和考虑混凝土徐变效应影响的黏弹性分析数学模型,研制了其数值计算模拟程序·通过计算示例,分析不同时间段内预应力组合梁内力变化、应变分布、弯曲变形及交接面相对滑移及其随时间的变化等·     

新型预应力组合梁的力学性能

基于长短期荷载试验 ,对混凝土板和钢梁均施加预应力的新型预应力组合梁的破坏形态、预应力损失、预应力筋的极限应力、抗弯承载力、长短期变形等力学性能进行了较为深入的研究 ,并系统地提出了有关设计建议 .     

部分波形钢腹板预应力连续组合梁性能分析

针对预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区混凝土板预应力效率低、钢腹板易发生局部屈曲等问题,提出了在负弯矩区梁段采用波形钢腹板代替平面钢腹板的混合设计方法.采用理论计算和有限元分析方法,对部分波形钢腹板预应力连续组合梁的受力和变形性能进行分析,并与传统的预应力连续组合梁对比.研究结果表明,混合设计方法充分利用波形钢腹板轴向刚度低、抗屈曲能力强的特点,显著提高连续组合梁负弯矩区混凝土板的预应力效率和开裂荷载,尤其适用于大、中跨径的预应力连续组合梁结构.     

后结合预应力组合梁负弯矩区混凝土开裂性能试验

为了研究后结合预应力技术改善混凝土桥面板组合梁在负弯矩作用下的受力性能,特别是混凝土的开裂性能,设计制作了2根组合梁(一根是常规混凝土桥面板组合梁,另一根是后结合预应力混凝土桥面板组合梁),进行了2根组合梁的静力试验.测试了在不同荷载作用下组合梁的变形、不同截面上构件的应变分布、混凝土的裂缝、钢与混凝土之间的相对滑移以及极限承载力等.试验结果表明:后结合预应力混凝土板连续组合梁的初始开裂荷载和正常使用状态的极限荷载分别是普通连续组合梁的3.87倍和5.38倍,说明采用后结合预应力混凝土桥面板能够大大提高组合梁负弯矩区混凝土的抗裂性能.     

钢-混凝土连续组合梁纵向开裂问题的验算

试验表明,以单排栓钉连接的钢-混凝土组合梁在竖向荷载的作用下混凝土翼板易发生沿梁长方向的纵向开裂．根据8根连续组合梁的试验研究结果及有关资料,分析了组合梁混凝土板纵向开裂的原因及影响因素,分别按照以混凝土板中栓钉剪力和混凝土横向应力的关系建立的计算模型以及混凝土板的受剪计算模型两种方法对连续组合梁的开裂荷载计算公式进行了推导,并分别和实测结果进行比较,进而给出了连续组合梁混凝土板纵向开裂的验算公式．     

腹板嵌入式组合梁抗剪性能试验

通过6个嵌入式组合梁抗剪试件的试验,观测组合梁受剪破坏过程,研究腹板嵌入式组合梁竖向抗剪承载力的各影响因素.试验表明,嵌入式组合梁的抗剪承载力和钢梁腹板截面、混凝土翼板截面、混凝土强度等级、混凝土翼板剪跨比有关.基于试验结果,通过参数回归分析,拟合出混凝土翼板的抗剪承载力的计算公式.考虑到弯剪相互作用,提出了嵌入式组合梁受剪承载力简化计算方法;分析了钢板连接件在嵌入式组合梁受剪时的实际受力.结果表明.钢板连接件具有较高的承载力,易于在组合梁中实现完全抗剪连接.     

部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能分析

针对部分充填砼钢箱连续组合梁裂缝控制问题,开展超高性能混凝土(UHPC)翼板-部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能研究,探讨该组合梁裂缝控制的新途径.通过3根部分充填砼钢箱连续组合梁试验,得到挠度、滑移和裂缝的开展特征.基于ABAQUS软件建立部分充填砼钢箱连续组合梁有限元分析模型,分析UHPC翼板部分充填砼钢箱连续组合梁关键参数对受力性能的影响.结果表明:负弯矩区采用UHPC翼板能显著提高组合梁抗裂性能;当负弯矩区UHPC翼板长为0.3倍跨径、厚度为1/3翼板总厚时,能满足裂缝控制要求且经济合理;与普通混凝土相比,高应变强化UHPC初裂荷载提升2.3倍,可视开裂荷载提升7.6倍.     

钢与高强混凝土预应力组合梁滑移性能试验研究

为了对钢与高强混凝土预应力组合梁的受力性能做出正确评价,在试验基础上,根据其实际受力特征以及组合梁弯矩与曲率关系、交接面应变变化及内力平衡条件,建立预应力组合梁在不同载荷作用下交界面滑移计算公式,以承受对称集中荷载为例,理论公式的计算结果与试验结果吻合良好.研究结果表明,交接面相对滑移沿梁长分布呈现出中间大,两端小的鼓状分布;在其他条件相同情况下,交界面滑移随着连接刚度增大而减小.     

高效预应力叠合板的试验研究

针对预应力叠合板工程应用中两方面的问题进行了研究：一方面通过增设钢筋桁架增加叠合前预应力薄板的刚度和承载力以增加其适用跨度;另一方面通过钢筋桁架提高预应力薄板和后浇混凝土交接面的抗剪承载力,并利用空心成孔管减轻叠合板自重。首先通过理论分析提出了新型叠合板在叠合前的刚度和承载力计算公式,通过足尺模型试验验证了钢筋桁架提高预应力薄板刚度和承载力的效果,并初步验证了理论分析所得刚度和承载力公式的可靠性。     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

均布荷载下预应力FRP筋钢与混凝土组合梁轴向力计算

外荷载作用下,预应力FRP筋钢与混凝土组合梁的交接面必产生相对滑移,预应力FRP筋内力会随外荷载增加而增加,这种交接面滑移和FRP筋内力增量会导致混凝土翼缘板、钢梁、连接件受力性能发生变化.针对这一问题,结合预应力组合梁实际受力特征,利用弹性理论,建立了考虑组合梁交接面相对滑移和预应力FRP筋内力增量影响的轴向力微分方程,给出均布荷载下组合梁中混凝土板和钢梁的轴向力理论计算公式.计算结果表明,预应力FRP筋组合梁的轴向力随着连接件刚度的增大和外荷载增加而增大,组合梁跨中截面轴向力最大,从跨中到梁端按非线性逐渐减小,梁端部轴向力近似为零,预应力FRP筋内力增量对组合梁轴向力影响较小,可以忽略其对...     

预应力钢与高强混凝土组合梁的变形计算分析

在承受荷载过程中,组合梁交界面存在的相对滑移对组合梁的承载力、变形及抗震性能有着重要影响·为了对预应力钢与高强混凝土组合梁的受力性能做出正确评价,根据其实际受力特征,分别利用换算截面法和虚功原理建立组合梁在完全交互作用及滑移影响下的变形计算公式,分析了在对称集中荷载和均布荷载作用下交接面相对滑移对组合梁变形的影响,理论公式的计算结果与试验结果吻合良好,进一步说明交接面滑移会使组合梁的变形增加10%以上·