机械连接增强型预应力混凝土离心桩的耐久性能研究

介绍了一种由插接式接桩扣及预制件连接的增强型预应力混凝土离心桩,该接桩技术取消了传统接桩使用的连接钢板.通过对经加速劣化处理的管桩进行抗拉,抗剪试验以及有限元软件模拟抗弯试验对该接头进行论证,与传统焊接接头进行对比,发现该机械连接技术具有安全环保,快速便捷,耐久性好,经济效益显著等特点.     

服役预应力混凝土空心板梁抗剪承载性能

为分析服役多年的预应力混凝土空心板梁的实际抗剪承载能力及破坏模式,开展了先张法预应力混凝土空心板梁的试验研究和数值模拟.首先对某高速公路拆除的13 m空心板梁进行两点对称加载的破坏试验,然后利用有限元软件ABAQUS对加载全过程进行精细化数值模拟,分析了空心板梁的预应力损失以及后浇层、铰缝与预制梁间的黏结滑移行为对抗剪承载性能的影响,结果表明:服役近20 a的空心板梁抗剪承载力仍能满足规范的抗剪设计要求,并具有较好的延性,但安全富余量仅为6％;后浇层及铰缝对空心板梁抗剪承载力贡献达15％以上,但其与预制梁间的黏结滑移行为对抗剪承载力的影响较小;预应力损失虽会加快空心板梁的裂缝开展进程,但对抗剪极限承载力影响较小.     

冲压连接接头拉剪强度的有限元分析

本文针对冲压连接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7 mm低碳钢 0.7 mm低碳钢以及 1 mm低碳钢 1 mm低碳钢板冲压连接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,采用数值模拟的方法分析了冲压连接接头的拉剪强度及失效形式。并且通过试验过程验证有限元模拟结果的可靠性。在确定有限元模型可靠的情况下,分析了冲压连接接头处的网格尺寸以及冲压连接接头的嵌入值对冲压连接接头的影响。研究结果表明：有限元模拟结果与试验结果吻合良好;合适的网格尺寸能够在优化计算时间的同时得到可靠的计算结果;冲压连接接头的拉剪强度受上板嵌入值影响。     

套筒连接的预制拼装桥墩抗剪性能试验

为了探究采用灌浆套筒连接预制拼装桥墩的抗剪性能和影响因素,对拼接缝位置、截面中心增设无黏结预应力筋、拼接面增设剪力键齿的预制拼装桥墩试件及现浇混凝土桥墩试件进行了拟静力试验.分析比较了试件的损伤发展过程和最终的破坏模式.从滞回曲线、极限剪切承载力、变形等方面探讨了试件的抗剪性能,并与现浇混凝土试件的抗剪性能进行了比较.试验结果表明,采用灌浆套筒连接构造的预制拼装桥墩主要表现为弯剪破坏模式,变形能力和耗能能力良好,且与现浇试件抗剪性能相近.截面中心增设无黏结预应力筋的试件,可提高抗剪承载力,并降低了残余变形.     

冷弯薄壁型钢-细石混凝土组合梁抗弯性能研究

为研究冷弯薄壁型钢-细石混凝土组合梁的抗弯性能,对3个不同抗剪构造的组合梁进行了单调静载试验,考察了组合梁的破坏形式、承载能力等.组合梁的破坏特征为托梁腹板剪切破坏并出现扭转,托梁上翼缘屈服、部分抗剪螺钉拔起、混凝土出现贯通裂缝继而组合梁发生整体破坏.试验结果表明：设置抗剪件对组合梁极限承载力无显著影响但可提高组合梁抗弯刚度.建立ANSYS有限元模型进行数值模拟,并对验证后的有限元模型进行变参数分析,研究结果表明：减小螺钉间距、提高钢材强度、增加托梁腹板高度、增加混凝土厚度均会提高组合梁承载力.最后,基于考虑托梁腹板高度、螺钉间距等影响因素修正系数η,提出了组合梁抗弯极限承载力公式,并与试验结果、有限元结果对比,验证了公式的正确性.     

干节点PPC连续梁力学性能试验及有限元研究

目的研究预制装配式混凝土连续梁的力学性能,探索连续梁新型节点力学性能.方法设计并制作了4根混凝土连续梁,4根连续梁均采用分段预制,分别由预埋钢板+钢盖板焊接和预埋钢板+钢盖板螺栓的干式连接方式连接而成.通过对连续梁每跨进行三分点静载试验,得到试验梁承载力、裂缝分布和变形等实验数据.基于实测数据,利用ABAQUS建立了21根装配式连续梁的有限元模型并对其塑性性能进行了分析.结果结果表明:在配筋条件相同的情况下,预埋钢板+钢盖板焊接节点试验梁比预埋钢板+钢盖板螺栓节点试验梁的承载力高,并且节点连接方式对预制装配式混凝土连续梁的受弯破坏形态没有影响;采用无粘结预应力配筋的试验梁,可显著改善预制装配式混凝土连续梁的受力性能.由有限元分析结果可知:在相同配筋情况下,预制装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数小于整浇预应力混凝土连续梁;预埋钢板+钢盖板焊接节点连接的装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数比预埋钢板+钢盖板螺栓节点连接的装配式预应力混凝土连续梁略小.结论干节点预制预应力混凝土连续梁有良好的力学性能,能够满足承载力与节点塑性性能要求.     

预制拼装综合管廊承插式接头抗剪性能研究

地下综合管廊承插式接头抗剪性能直接影响管廊整体结构的安全运营，为研究预制拼装综合管廊承插式接头剪切变形规律，采用有限元软件ABAQUS建立了预制拼装综合管廊承插式接头顺剪与逆剪数值模型，得到接头顺剪与逆剪的极限荷载和极限错台量，并进一步分析接头顺剪与逆剪的抗剪刚度，最后分析了轴力对接头抗剪性能的影响.研究表明：不同剪切工况下承插式接头变形规律与破坏类型均不同，顺剪工况下接头变形分为4个阶段，接头为延性破坏；逆剪工况下承插式接头变形分为3个阶段，接头呈脆性破坏，增大轴力可以提高承插式接头的极限剪切承载力.研究结果为地下综合管廊设计与安全运营提供科学依据.     

波纹腹板H型钢梁抗剪承载力

建立波纹腹板H型钢梁的受力模型,按照板的稳定理论分别给出了波纹腹板局部屈曲和整体屈曲的抗剪承载力理论公式,并设计4根构件进行了试验及有限元数值模拟分析,研究了不同的波纹尺寸、腹板厚度等因素对构件承载力的影响.试验结果表明:若波纹尺寸设计得当,腹板剪切强度可以达到甚至超过钢材的剪切屈服强度,而有限元方法能够有效预测构件承载力和破坏模式.最后结合理论分析和试验研究提出了波纹腹板H型钢的设计建议.     

桩柱式桥墩-桩基连接的抗震性能分析

为了深入揭示桩柱式桥墩-桩基连接区域的传力机理和破坏模式,对现有的试验结果进行了精细化的有限元模拟,分析连接区域的传力机理和破坏过程,并利用校验后的有限元模型进行参数分析,探讨剪跨比、承插深度、桩墩直径比、桩基配箍率对连接区域抗震性能的影响。结果表明：提出的有限元模拟方法能够较为准确地模拟桩柱式墩-桩基连接区域的力学行为;连接区域的破坏模式表现为桥墩承插段对桩基杯口顶部的水平推力导致的桩基箍筋屈服;增大剪跨比、桩墩直径比、承插深度、桩基配箍率均能提高连接区域的承载力。     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

离心钢管混凝土桩抗剪性能研究

针对离心钢管混凝土桩(普通SC桩),建立有限元横向受剪模型,并利用该模型进行参数分析,试件的参数包括材料的强度、钢管的壁厚、桩壁的壁厚和剪跨比.结果表明,剪跨比λ≤0.8的普通SC桩构件为剪切破坏,0.8<λ≤1.0的普通SC桩构件为弯剪破坏,λ>1.0的普通SC桩构件为弯曲破坏.根据有限元计算结果,拟合推导出离心钢管混凝土桩抗剪承载力的经验公式.     

HPFL加固预制空心板的数值模拟与试验研究

对HPFL加固预制混凝土空心板抗弯性能和抗剪性能进行了试验研究,以此为基础利用ANSYS有限元计算软件对HPFL加固预制空心板进行了数值模拟.与试验结果进行比较分析,研究加固构件的抗弯性能和抗剪性能.通过有限元建模进一步研究了HPFL加固层砂浆强度、HPFL加固层钢筋网尺寸、HPFL加固条带宽度和预制空心板板体拼装方向等因素对HPFL加固预制空心板抗剪性能的影响.结果表明,有限元计算结果与试验结果基本一致,用HPFL加固预制空心板是一种提高预制空心板抗弯性能和抗剪性能的有效加固方法.HPFL加固层砂浆强度和HPFL加固条带宽度对预制空心板抗剪性能影响最大,随着HPFL加固层砂浆强度提高和HPFL加固条带宽度增大,预制空心板抗剪极限承载力显著提高;HPFL加固层钢筋网尺寸对预制空心板抗剪性能影响不明显;HPFL能同时提高预制空心板平面内横、竖两个方向的抗剪极限承载力.     

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.     

外包钢—混凝土组合梁负弯矩区承载力数值分析

针对外包钢-混凝土组合梁负弯矩区抗弯承载力性能,利用ABAQUS6.12有限元软件对组合梁进行非线性有限元数值模拟.有限元结果与试验值对比结果吻合较好.利用该模型,分析外包钢-混凝土组合梁负弯矩变形机理,探讨了混凝土强度等级、抗剪连接件间距、钢材屈服强度等因素对组合梁负弯矩区承载力的影响,为工程设计提供依据.     

梁侧锚固钢板法加固混凝土梁的非线性有限元分析

以4根梁侧锚固钢板加固混凝土梁(BSP梁)受剪性能试验研究为基础,基于弹塑性有限元软件OpenSees,建立了BSP梁的非线性有限元模型,模拟了构件加载全过程和受剪破坏时的受力性能.模型中考虑了材料的非线性、钢板和混凝土梁交界面上滑移等.计算结果与试验结果吻合良好.并对影响BSP梁性能的主要参数进行分析,包括锚栓行数、纵向锚固间距、钢板高度、钢板厚度、钢板屈服强度、锚栓直径及混凝土强度等,得出了各参数对BSP梁受剪承载力和纵横向滑移的影响规律,为BSP法加固设计提供了依据.     

核电站双钢板混凝土剪力墙抗剪强度研究

以核电站屏蔽厂房剪力墙为原型,对含栓钉和加劲肋的双钢板混凝土组合剪力墙进行低周往复加载抗剪试验研究.试件包含3个1︰4缩尺模型,变化参数为栓钉间距与加劲肋,分析了试件的破坏特征、承载力以及耗能情况.试验研究发现:组合墙体整体受力性能良好,具有较强的抗剪性能.通过设置加劲肋,能有效提高墙体承载能力、刚度和延性.在试验基础上进行了有限元数值模拟与参数研究,研究了混凝土强度、钢板厚度、轴压力和加劲肋设置对抗剪强度的影响程度,并初步建立了核电站双钢板剪力墙抗剪强度计算公式,为核电安全壳设计理论的建立打下了基础.     

PE-ECC短梁抗剪性能研究

设计制作了一根高强混凝土短梁和两根PE-ECC短梁,完成了其抗剪性能试验,通过应用拉-压杆方法、有限元方法及规范方法对其进行了抗剪承载力计算.结果表明:三根短梁均发生了剪切破坏,但剪切破坏形态并不相同,高强混凝土短梁发生剪压破坏,PE-ECC短梁发生弯剪破坏;与高强混凝土短梁相比,PE-ECC短梁的初裂荷载和极限荷载均有较大幅度提高,显示了较好的剪切延性;拉-压杆方法及有限元方法计算的抗剪承载力数值与实测值吻合良好,而规范方法计算值偏小,过于保守.     

六边形钢管混凝土角柱的抗剪力学性能研究

为研究在剪切荷载作用下六边形钢管混凝土角柱的力学特性,在确定合理的钢和混凝土本构模型后,运用有限元数值分析软件ABAQUS模拟典型六边形钢管混凝土纯剪构件,开展工作机理分析和参数分析。研究表明:六边形钢管混凝土构件中核心混凝土承担了约40%的荷载,混凝土的作用不能忽视;六边形钢管混凝土构件表现出较高的极限承载力和延性;钢管对核心混凝土可起到良好效约束作用,约束主要集中在角部区;钢管的剪力主要由腹板承担;混凝土抗压强度、钢材屈服强度和含钢率对构件的抗剪承载力影响较大;含钢率对剪切刚度的影响较大。最后,建议了六边形钢管混凝土角柱抗剪承载力的简化计算式,简化计算值与有限元模拟值吻合程度较好,可应用于工程实际。     

新型装配整体式楼盖的板缝抗剪性能研究

根据3个装配式楼盖板缝试件的抗剪静力加载试验,分析不同板缝连接的破坏形态、新型连接的齿槽及三角筋抗剪作用,并建立新型连接的抗剪力学模型,给出齿槽加三角筋连接的抗剪承载力公式。研究结果表明:齿槽的板缝连接承载力最高,但破坏形态为脆性的剪切破坏;三角筋试件承载力也较高且延性较好,在破坏之前有较大的滑移;新型连接的抗剪力为三角筋的抗拔力和齿槽混凝土的抗压力,斜向三角筋受到较大的拉应力并且对齿槽施加正应力,提高齿槽混凝土抗剪切能力。     

新型节段拼接箱梁桥抗剪性能试验研究

针对预应力混凝土箱梁桥施工质量不易保证的问题,提出梁端预制拼接的施工方法,采用精细化加工的箱梁锚固端节段,通过剪力键与混凝土箱梁的现浇节段纵向拼接,从而避免由于施工原因造成的预应力箱梁桥长期性能退化。作为拼接箱梁桥受力的关键构件,梁端承受剪力作用的结合面的受力最为不利,因此本文采用足尺模型试验和有限元计算的方法,对新型节段拼接混凝土箱梁桥抗剪性能进行研究。试验、有限元计算和参数分析结果表明,所建立的有限元模型能较好地模拟节段拼接箱梁桥在试验荷载作用下的抗剪性能;带剪力键的箱梁节段结合面是该类型桥梁受力最薄弱的部位;试验模型在试验荷载的作用下,其主要破坏模式是在箱梁节段之间传递剪力的剪力键发生破坏;桥梁抗剪极限承载力与剪力键尺寸成正比,与腹板剪力键和顶板剪力键的数量成正比,但与底板剪力键的数量关系不大。