预应力钢-混凝土组合连续箱梁的变形分析

以3片钢-混凝组合连续箱梁的变形试验为基础,其中RC1为普通组合梁,PC2和PC3为预应力组合梁,并结合虚功原理和换算截面法,提出了一种考虑自重、堆载、预应力和开裂影响的钢-混凝土组合梁变形计算方法.试验结果表明:预应力对钢-混凝土组合梁的变形影响较大,且有效预应力越大,跨中挠度越小;对于普通钢-混凝土组合连续箱梁,可通过考虑滑移效应的刚度折减法考虑混凝土板开裂对变形的影响;分析得到的理论挠度与实测挠度吻合较好.     

缩口型压型钢板-混凝土组合板弯曲刚度试验研究

研究缩口型压型钢板-混凝土组合板的刚度和变形计算方法,对8块缩口型压型钢板-混凝土组合板和6块缩口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板进行了静力性能试验研究,结合试验研究结果对组合板弯曲刚度计算方法进行了比较研究,提出了适用的缩口型压型钢板-混凝土组合板刚度计算方法.     

体外预应力加固混凝土简支梁的反拱挠度分析

为了在施加预应力阶段准确地计算混凝土梁的反拱挠度,在计算过程中将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度.试验采用6根体外预应力加固混凝土简支梁进行研究,先将混凝土梁加载至一定裂缝宽度,再进行体外预应力加固.在试验过程中发现,从张拉预应力初始阶段到张拉预应力结束,由于混凝土梁裂缝的逐渐闭合,混凝土梁的抗弯刚度是逐渐增大的.通过对混凝土梁的截面分析,将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度,提出了体外预应力加固混凝土简支梁反拱挠度的计算方法,并用试验结果与计算公式的计算值进行了对比分析,结果表明,计算结果与试验结果吻合较好.     

并筋混凝土板受力性能试验

针对并筋混凝土板破坏形态、位移延性、抗弯承载力、裂缝宽度与刚度等问题,开展了单调荷载下并筋混凝土板(包括两并筋配筋混凝土板、三并筋成束配筋混凝土板和三并筋成排配筋混凝土板)试验研究.结果表明:单调荷载下并筋混凝土板和普通配筋混凝土板均发生了受弯破坏;普通配筋混凝土板的抗弯承载力比两并筋配筋混凝土板的高2％,两并筋配筋混凝土板的抗弯承载力分别比2个三并筋配筋混凝土板高19％和17％;两并筋配筋混凝土板的最大裂缝宽度和跨中挠度与普通配筋混凝土板接近;三并筋配筋混凝土板的最大裂缝宽度和跨中挠度均大于相应的两并筋配筋混凝土板和普通配筋混凝土板.最后,对并筋混凝土板的设计计算方法进行了探讨.     

考虑泥皮及径厚比影响下钢混组合桩的抗弯性能试验研究

为研究灌注桩施工过程中残留的泥皮厚度及不同钢管径厚比对钢管混凝土抗弯性能的影响,采用模拟水下浇筑混凝土的方法制备了6根钢管混凝土组合桩试件,对其进行了纯弯试验及截面测量,得到了各试件的弯矩-跨中挠度曲线、弯矩-曲率曲线、受弯承载力及抗弯刚度等.试验结果表明:泥皮的存在会削弱钢混组合桩的抗弯性能,使其抗弯刚度降低5%～25%,极限受弯承载力降低5%～10%,且径厚比越小受泥皮的影响越明显;当泥皮存在时,径厚比的减小使得钢混组合桩受弯承载力及抗弯刚度的提升幅度不如无泥皮状态;存有残留泥皮的钢混组合桩在受弯过程中截面不再符合平截面假定;采用统一理论所计算的抗弯承载力与试验值吻合较好,但随泥皮厚度增长,逐渐较试验值偏大,导致设计预留的安全储备降低;抗弯刚度的计算公式组合系数出现明显下降,组合系数在0.1～0.4左右.     

FRP-混凝土-钢双壁空心管的截面弯矩-曲率全曲线

为研究纤维增强复合材料(FRP)-混凝土-钢双壁空心管的抗弯性能,完成了3根试件的抗弯试验。采用条带法计算了3个试件和12个双壁空心管计算模型的截面弯矩-曲率曲线;推导了双壁空心管受弯承载力理论计算式。结果表明:该种双壁空心管受弯时,受拉区的FRP管环向受压、受压区的FRP管环向受拉,跨中挠度达到跨度的1/24时承载力尚未下降。在试验、数值计算和理论计算结果的基础上,提出了该种双壁空心管受弯承载力简化计算式,建立了以弯曲刚度表示的该种双壁空心管截面弯矩-曲率关系三折线模型。     

钢板组合连续桥梁的耐火极限

针对油罐车火灾对钢结构桥梁造成的严重威胁,选取四跨双肋钢板组合连续梁(4×35 m)作为研究对象。根据油罐车火灾燃烧特点选取最为贴近的碳氢(HC)火灾升温曲线,以实际受火特征还原了4种受火模式,采用热-力耦合计算方法,建立有限元模型,并对模型有效性进行了验证。首先分析了油罐车火灾作用下钢板组合梁的温度场,然后推导了火灾下双肋钢板组合梁塑性抗弯承载力计算方法,基于温度场分析结果计算了油罐车火灾下钢板组合梁正弯矩区域的抗弯承载能力衰退曲线,分析4种火灾作用下钢板组合梁的挠度变化过程,采用抗弯承载力和挠度破坏准则得出组合梁的耐火极限;最后对4种火灾场景下钢板组合梁的破坏形态进行了分析。研究结果表明:油罐车火灾下,钢材整体升温幅度远大于混凝土,组合梁截面沿梁高方向出现明显的温度梯度,其最大值为1 020℃,这种温度梯度导致的热拱是钢板组合梁在延火初期下挠的主要原因;截面抗弯承载力在延火初期降低缓慢,在进入高温阶段后截面抗弯承载力急剧降低,最终在30 min左右降低至荷载效应以下,组合梁破坏;在火灾作用下组合梁挠度总体呈三阶段发展,边跨受火长度对组合梁挠度变化影响较大,边跨受火长度越大,挠度增长越快;采用挠度准则判断组合梁的破坏相较于抗力准则偏于不安全,并基于抗力破坏准则对挠度准则进行了修正;边跨在火灾作用下表现为整体垮塌破坏,中跨受火表现为混凝土板的挠曲破坏和钢梁的鼓胀破坏。     

基于ABAQUS的钢板-混凝土组合桥面板非线性分析

在考虑材料非线性和接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS对钢板-混凝土组合桥面板进行了建模以及静力加载至破坏的受力全过程的非线性分析。与试验进行对比,表明ABAQUS计算值与试验结果吻合良好,此外通过与钢筋混凝土板的比较,表明组合桥面板具有较大的抗弯承载力和刚度。     

钢管轻集料混凝土组合梁受弯性能的试验研究

对钢管轻集料混凝土组合梁进行纯弯试验,研究组合梁破坏形态、协同工作性能、荷载-应变关系及抗弯刚度.研究结果表明:开孔钢板作为组合梁的剪力连接件可以保证混凝土板和钢管轻集料混凝土梁的协同工作性能,混凝土板与钢管轻集料混凝土梁的弯曲变形一致,两者相对滑移量小于1.0 mm;组合梁具有较高的抗弯承载能力且位移延性系数大于 5.0;钢管对受拉轻集料混凝土具有良好的环向约束作用,在正常使用阶段,保证了组合梁良好的抗弯刚度;在未考虑钢筋混凝土板和钢管轻集料混凝土梁的相对滑移情况下,提出采用组合刚度法对钢管轻集料混凝土组合梁的抗弯刚度进行计算,计算值与试验实测值较吻合.     

受硫酸盐腐蚀的锈蚀型钢混凝土梁抗弯刚度研究

型钢混凝土梁可能同时出现型钢锈蚀、混凝土受硫酸盐腐蚀的情况,为了研究此情况下的适用性问题,进行了四种不同情形(硫酸根离子浓度为0%、3%、6%、10%;型钢因锈蚀引起的失重率分别为0%、12%、28%、36%)下型钢混凝土梁受弯变形性能的试验研究。对各型钢混凝土梁进行了三分点处的集中加载,测得跨中挠度-荷载曲线与挠曲线,分析了延性性能的变化。结果表明,当混凝土受硫酸盐腐蚀及型钢锈蚀程度逐步加深时,跨中挠度-荷载曲线的非线性段逐步提前出现,梁的延性逐步增大,极限挠度值逐步降低,梁的抗弯刚度B_s也下降。进一步分析了出现这些规律的主要原因,并基于跨中挠度-荷载关系获得了梁短期抗弯刚度B_s的确定方法,可用于适用性中变形条件的验算。