内置钢板抗剪连接件方钢管混凝土柱推出试验

为了定量化研究带抗剪连接件方钢管混凝土界面的抗剪承载力,设计了10个内壁设置抗剪连接件的方钢管混凝土试件,并进行推出试验,其中9个为钢板条连接件试件,1个为钢筋条连接件对比试件.试验设计参数包括钢管壁厚(宽厚比)、抗剪连接件厚度、抗剪连接件层数、抗剪连接件层间间距及抗剪连接件种类.研究结果表明:钢管宽厚比的降低、连接件厚度的增大均能有效地提高极限承载力及初始刚度;双层连接件试件的极限承载力高于单层连接件试件,极限承载力提高程度与钢板条间距有较大关系;在相等用钢量的情况下,相同层数的钢筋条试件相比较钢板条试件,极限承载力提高了87%,且延性较好;提出的计算方法所得的理论计算值与试验结果较为相符.     

轴力下空间XK型圆钢管相贯节点的承载力计算

空间XK型圆钢管相贯节点在大跨度空间桁架中得到很好地应用,但目前关于该节点极限承载力的计算方法尚不完善.在试验的基础上,对36个空间XK型圆钢管相贯节点进行双重非线性有限元分析,计算了其极限承载力;探索了不同几何参数和加载方式对该类节点极限承载力的影响规律;根据分析结果并借鉴平面K型圆钢管相贯节点的承载力计算公式,考虑空间效应的影响,提出了空间XK型圆钢管相贯节点的承载力建议公式.采用建议公式对相关试件进行计算,计算结果与试验结果吻合良好.     

剪力钉极限承载能力研究进展及分析

剪力连接件是保证钢—混组合结构和混合结构协同工作的关键构件,目前结构中采用较多的剪力连接件为剪力钉.由于现有的规范对剪力钉极限承载力计算各不相同,有必要对剪力钉极限承载力计算方法进行总结和分析,具体将不同规格剪力钉进行推出试验研究,与不同规范计算值进行比较分析.同时,通过非线性有限元对剪力钉受力情况进行数值分析.研究结果表明:1)对于常用规格剪力钉,目前各国规范中剪力钉极限抗剪承载力均低于推出模型试验实测值,对于大尺寸剪力钉和剪力钉成群布置的情况应保守取值,中国《钢结构设计标准》提出剪力钉极限承载力计算公式较为合理;2)通过合理假定,剪力钉非线性有限元模型可以较好地模拟剪力钉推出试件的受力状态,通过有限元计算分析表明,在距剪力钉根部较近部位其承受了较大的剪应力和轴向应力.     

钢管混凝土构件受扭有限元非线性分析方法

以钢管混凝土单圆管构件扭转试验为基础, 采用有限元实体单元建模, 选取适用于钢管混凝土有限元实体模型的混凝土本构关系, 建立了钢管混凝土构件扭转受力的有限元非线性分析方法. 通过与构件受扭试验结果的对比, 验证了此有限元非线性分析方法的准确性. 同时, 对试件抗扭极限承载力计算结果的比较表明, 采用此分析方法与简化实用公式两种方法得到的极限承载力计算结果较为符合.     

钢管混凝土构件受扭有限元非线性分析方法

以钢管混凝土单圆管构件扭转试验为基础,采用有限元实体单元建模,选取适用于钢管混凝土有限元实体模型的混凝土本构关系,建立了钢管混凝土构件扭转受力的有限元非线性分析方法.通过与构件受扭试验结果的对比,验证了此有限元非线性分析方法的准确性.同时,对试件抗扭极限承载力计算结果的比较表明,采用此分析方法与简化实用公式两种方法得到的极限承载力计算结果较为符合.     

开孔板连接件剪切受力的理论模型

现有的开孔板连接件抗剪承载力计算公式基本上是基于开孔板连接件的推出试验结果,通过数值回归分析得到的。但是由于试验方法和试件尺寸的不同得到的试验结果不同,使得各个计算公式相差较大。本文根据开孔板连接件的试验破坏形态,分析了开孔板连接件的破坏机理,采用理论方法推导了开孔板连接件抗剪承载力计算方法。通过与试验结果对比,本文提出计算方法与其吻合很好,具有较高的精度,可被工程设计使用。     

开孔板加劲型压型钢板加固混凝土界面黏结-滑移机理

为研究开孔板(perfobond leiste,PBL)加劲型压型钢板加固混凝土界面黏结-滑移机理,首先设计了3组试件进行推出试验,分析了其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后在试验基础上建立了有限元模型,分析了PBL连接件极限荷载值的影响参数.研究结果表明:PBL连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件破坏时混凝土出现贯通裂缝,底部混凝土剥落,试件为混凝土剪切破坏,且为延性破坏.影响PBL连接件极限承载力的参数主要有贯穿钢筋、黏结摩擦力、混凝土强度、开孔直径和PBL厚度,其中贯穿钢筋影响最明显,有贯穿钢筋的试件比无贯穿钢筋的试件极限承载力提高了约73.8％,贯穿钢筋也可以提高极限滑移量,增加延性.黏结摩擦力通常作为安全储备,混凝土强度和开孔直径的增加也可显著提高极限承载力,而PBL厚度影响不显著,开孔钢板强度对极限承载力基本无影响.     

PBL剪力键结构极限承载力及破坏形式研究

文章针对某公路大桥钢-混组合梁结构,设计并制作了2组PBL剪力键结构试件,对其破坏形式、极限承载力与滑移量进行了推出试验研究,分别得到了3孔有贯通钢筋PBL键结构试件和3孔无贯通钢筋PBL键结构试件的极限承载力和载荷-滑移曲线。结果对比表明,有贯通钢筋PBL剪力键结构试件的极限承载力高于无贯通钢筋PBL剪力键结构试件约16.6%;采用非线性有限元法对2种试件分别进行了模拟仿真计算,计算结果与试验结果相对误差均小于7%。     

冷弯厚壁型钢螺栓连接抗剪性能试验

通过30个厚度为10 mm的冷弯厚壁型钢螺栓连接件的静力拉伸试验，考察不同边距、端距下试件的破坏模式、抗剪承载力及相关规范的适用性，并基于试验结果对规程建议公式进行修正.研究结果表明：在考察的边距、端距范围内，试件出现净截面、剪出、剪出与孔壁承压混合三种破坏模式；当试件发生剪出和剪出与孔壁承压混合破坏时，剪切破坏面上存在裂缝；试件达到极限承载力之前，出现在螺栓孔前的裂缝会减小钢板的受剪面积，导致试件抗剪承载力的计算结果高于实测结果；基于实际受剪面修正的剪出破坏承载力计算公式概念清晰，计算精度高；修正后美国规范AISC 360-16的计算结果与试验结果吻合最好，未修正的美国规范ANSI/AISC 360-16次之，而欧洲规范EN 1993-1-8的计算结果偏保守，中国规范GB 50018-2002的计算结果过于保守.     

TN胶粘钢加固钢筋混凝土梁柱节点的试验研究

对TN胶粘钢加固轴心受压钢筋混凝土梁柱节点进行了试验研究,结果表明,这种加固方法是可行的。通过对10个试件的试验结果进行分析,推导出了计算加固节点极限承载力的简便公式,该公式的计算值与试验结果有较好的吻合性。     

双层钢箱截面组合索塔力学性能试验

设计制作了5个具有开孔板连接件和5个具有焊钉连接件的双层钢箱截面钢-混凝土组合索塔模型试件,根据索塔实际受力特性进行轴压和恒定轴力下的往复弯曲荷载试验.试验展示了使用两类连接件的双层钢箱组合索塔在不同荷载作用下的破坏形态和极限能力,结果表明:开孔板和焊钉均能约束受压钢板的屈曲波长,连接件的类型对试件破坏的具体形态有一定影响;轴压比是影响试件力学性能的主要因素,所有试件都根据其大小分为受压破坏和受拉破坏两类;无轴力和过高的轴力都会明显降低构件在往复荷载下的力学性能.最后,将试验结果与按照基于刚塑性原理的规范计算得到的承载能力进行比较.     

钢-超薄UHPC组合桥面板界面抗剪性能研究

针对正交异性钢板-超薄超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)(厚度为35mmUHPC板+20mm磨耗层)组合桥面板中,UHPC层过薄而无法采用常规抗剪连接件形式的问题,提出一种新型钢筋网局部焊接抗剪连接件.通过推出试验测得了焊接抗剪件的荷载-滑移关系曲线和抗剪承载力,以某长江大桥为背景,对焊接抗剪件的布置方式进行了研究.试验结果表明:焊接抗剪件的推出试验破坏过程属于脆性破坏,破坏前界面相对滑移较小,焊缝长度为50mm的焊接抗剪件极限抗剪承载力为119kN.与栓钉相比,相同荷载比值下采用焊接抗剪件的界面相对滑移小,焊接抗剪件的抗剪刚度大于栓钉.计算结果表明:钢-超薄UHPC组合桥面板在布置抗剪件时,需关注UHPC层底部受力.加大抗剪连接件布置密度可减小UHPC层底部横、纵桥向拉应力,降幅可达36.3%.     

组合加固受损钢筋混凝土简支T梁抗剪性能试验

为探究受损钢筋砼简支T梁组合加固后的抗剪性能,通过对四片受损钢筋砼T梁进行钢板-混凝土组合加固并实施抗剪承载力试验的方法,得到构件的极限承载力和受剪破坏形态,分析了加载全过程加固钢板、植筋、栓钉的应力变化规律及结合面处的相对滑移。试验结果表明：加固钢板与新浇混凝土连接面处工作性能良好,而新旧混凝土连接面处容易产生开裂,在原梁混凝土表面凿毛以及采用较高的侧向加固钢板都可以使加固后结构的抗剪承载力得到提高。     

带外加强环板的钢管混凝土柱脚节点受力性能试验研究

为防止钢管混凝土柱埋入钢筋混凝土基础梁的柱脚节点发生冲切破坏,在钢管混凝土柱脚处设置外加强环板,通过两个缩尺模型一次短期单调荷载的静力试验,研究柱脚节点的破坏过程、破坏形态、竖向极限承载力,研究不同位置的加强环板对柱脚性能的影响,以及加强环板与钢管混凝土柱、外围混凝土的协同工作性能。与不设加强环板的柱脚节点对比分析发现,柱脚节点内设置加强环板,是防止冲切破坏、提高柱脚承载力的有效措施。     

承压板位置对混合塔结合部承载性能影响

为揭示混合塔结合部承压板位置对承载性能及传力机理的影响,以两座混合塔斜拉桥为工程背景,进行了前承压板式和后承压板式结合部缩尺模型承载性能试验,测试了钢与混凝土的应变及相对滑移的分布,并对两种结合部的差异进行了比较分析.研究结果表明,混合塔前、后承压板式结合部的承压板传力比例均为40%左右,减少了连接件传递剪力的比例;由于承压板发挥较大作用,前、后承压板式结合部钢与混凝土间相对滑移较小;连接件剪力分布取决于承压板位置;前、后承压板式结合部均能发挥承压板传压和连接件传剪的复合作用,可作为混合塔结合部构造形式.     

装配式钢牛腿偏心受压力学性能试验与有限元分析

装配式钢牛腿,因其结构简单、安装方便、使用安全得到广泛肯定.针对一种新型装配式钢牛腿开展研究.考虑肋板厚度、偏心距、锚板类型,进行了4个不同形式的装配式钢牛腿的偏心受压力学试验.测定了钢牛腿节点的荷载-变形曲线、应力分布状态、极限强度,观测其破坏形式,建立了有限元模型,分析研究了荷载-变形关系和节点弯矩-转角关系.结果 表明:钢牛腿节点呈现出半刚性节点特征.牛腿有两种破坏形式,当锚板无支撑保护时,锚板在牛腿还未达到极限承载力时先屈曲破坏;当锚板有支撑保护时,牛腿的极限承载力取决于螺栓的抗剪强度.从应力分布上对比发现,结构刚度突变处应力集中.连接处的焊缝质量和螺栓的材质是受力的关键,改善它们将极大地提高节点的承载能力.钢牛腿肋板厚度越大,极限承载力越大;偏心距越小,极限承载力越大.节点的初始刚度随肋板的加厚小幅增加,偏心距对节点初始转动刚度影响效果不明显,侧板与锚板安装间隙过大会降低节点刚度,应尽可能减少制作误差.     

粘钢加固H形截面压弯钢柱受力性能试验研究

为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235B热轧中翼缘H形截面。加固方式为型钢翼缘外侧对称粘贴钢板并全长加固。柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压。分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将承载力的试验分析值与理论计算值进行对比。结果表明:翼缘外粘钢板加固压弯柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作。     

随机点蚀对Q460等边角钢抗拉性能的影响

为了揭示点蚀损伤对构件破坏模式和极限承载力的影响机理,完善腐蚀角钢构件的力学性能评估体系,基于腐蚀试验数据和数值模拟,提出针对随机点蚀角钢构件的有限元模型构建方法,研究腐蚀损伤体积、蚀坑尺寸和蚀坑分布位置对Q460点蚀等边角钢构件极限抗拉承载力的影响,并根据其极限抗拉承载力劣化规律,采用非线性回归的方式拟合了点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式.结果表明,随机点蚀角钢的极限抗拉承载力退化整体上与腐蚀损伤体积呈正相关,蚀坑半径和蚀坑分布位置对承载力的影响较小,但蚀坑深度和蚀坑分布范围的影响不容忽视,拟合的点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式较刚度折减法和厚度折减法误差更小,准确度较高,可见其适用于点蚀角钢构件极限抗拉承载力的计算,可以应用到实际工程分析中.     

部分填充砼窄幅钢箱组合梁非线性有限元分析

为研究部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁力学性能,考虑组合梁剪力连接件剪切滑移的非线性、材料非线性、几何非线性等因素,建立了非线性有限元模型分析部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区全过程的受力性能。用有限元法计算得到了试验梁荷载-挠度曲线、纵向钢筋的荷载-应变曲线和承载能力等结果。通过与试验结果进行比较,有限元分析计算值与试验实测值吻合较好,验证了有限元模型分析的有效性。利用有限元模型对组合梁进行了参数分析,研究结果表明,增大翼板配筋率和钢箱底板厚度对提高组合梁极限承载能力和开裂后刚度作用显著,对提高组合抗裂能力作用不明显;充填混凝土对提高组合梁极限承载能力作用明显,充填高度达到钢箱高度一半后对承载能力提高的效率降低;钢箱顶板厚度达到10mm后,继续增大对组合梁承载能力提高影响不明显。     

优化平板载荷试验装置对地基极限承载力特征值的影响

常规的原位试验平板载荷装置在确定地基极限承载力时误差大、精确度不高,导致所确定极限承载力不符合实际值;因此试验装置的优化改进对试验数据的精确度影响甚大。在平板荷载试验装置方面做了很大改进,将原位试验改进前后的试验数据得到的承载力值与承载力系数与经典的极限平衡法(Vesic经验公式及修正)计算极限承载力大小作对比,并结合潜在滑移场理论所确定极限承载力及土样的承载力系数,得到了优化试验装置对地基承载力特征值的影响。