不同剪力连接程度预应力钢-混凝土组合连续梁的试验研究

探究剪力连接程度对预应力钢—混凝土组合梁中混凝土和钢梁的界面的剪切滑移、截面刚度、挠度变形、极限强度等受力性能的影响 .试验选用栓钉剪力连接件 ,设计 3根不同剪力连接程度的预应力组合连续梁 ,采用跨中加载集中力 ,探究预应力组合梁静载受力全过程受力特性 .     

考虑滑移效应的钢-混组合梁非线性有限元研究

混凝土桥面板和钢梁之间的剪力连接件能协调混凝土翼板和钢梁的变形,保证钢梁和混凝土桥面板产生组合效应共同工作,但绝对刚性的连接件并不存在,无论是完全剪力连接还是部分剪力连接都存在纵向界面滑移。纵向界面滑移使截面的实际弹性弯矩小于采用换算截面法的弯矩计算值,同时使构件的挠度和应变增大,所以不考虑纵向滑移就不能真实、准确地反映组合梁的受力性能。基于Newmark几何模型,将混凝土板和钢梁以及剪力连接件按一整体单元考虑,采用T.L列式增量法,推导了考虑纵向滑移效应的非线性钢-混组合梁单元模型,并描述和定义了所采用的组合梁各个构件的材料非线性本构关系,最后通过算例验证了所推导方法的准确性。     

多因素影响下钢-混连续组合梁的挠度计算分析

为精确计算钢-混凝土连续组合梁的挠度,在综合考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应及组合梁剪切变形影响的基础上,运用能量变分法推导出了钢-混凝土组合梁挠度计算的平衡微分方程,并给出了相对应的边界条件.通过引入均布荷载作用下钢-混凝土两跨连续组合梁的边界条件,求得了考虑滑移效应和剪切变形效应下组合梁的挠度计算公式,并对计算公式的正确性进行了验证.对钢-混凝土连续组合梁挠度做进一步分析表明:滑移效应会降低钢-混凝土连续组合梁的刚度,使组合梁产生附加挠度,并且会在中支点处引起梁负弯矩的增加,对混凝土板的受力产生不利影响.层间滑移位移随剪力连接件抗剪刚度的增大而减小,当剪力连接件抗剪刚度小于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较大,对总挠度的影响也较大,应当考虑滑移效应对组合梁挠度的影响;当剪力连接件抗剪刚度大于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较小,对总挠度的影响也较小,可以忽略滑移效应对组合梁挠度的影响.     

剪力连接件对预应力钢—混凝土组合梁受力性能的影响

概述组合梁剪力连接件研究与理论模型发展 ,指出剪力连接件形式、剪切滑移效应、剪力连接程度等因素影响预应力钢—混凝土组合梁挠度变形、强度、延性等受力性能 ,并阐述现存问题 .     

滑移对薄壁U型钢-混凝土组合梁挠度的影响

建立薄壁U型钢-混凝土梁的挠度计算模型,推导梁的平衡微分方程,得出组合梁在不同荷载作用下的挠度计算公式.对8根组合梁进行计算,将计算结果与用现有计算方法计算的值和试验值进行比较,结果表明,薄壁U型钢-混凝土梁的滑移效应对挠度的影响较大,不能忽略不计.在相同的剪力连接件作用下,薄壁U型钢-混凝土梁的剪力连接程度比普通钢-混凝土梁低,要适当增加剪力连接件,剪力连接程度系数可从0.66提高到0.75.通过与现行钢结构设计规范公式的比较和分析,得出适合薄壁U型钢-混凝土梁挠度计算的刚度折减系数修正计算公式.     

基于能量法的GFRP管与混凝土板组合梁轴向力计算

GFRP管与混凝土组合梁能够共同工作是通过剪力连接件来实现,而工程中应用的连接件一般为柔性件.连接件在传递GFRP管与混凝土界面上的水平剪力时,会产生变形,从而在GFRP管与混凝土板的界面上引起滑移,这种滑移会导致GFRP管、混凝土翼缘板、连接件的受力性能发生变化.针对这一问题,基于最小势能原理并结合组合梁实际受力特征,建立了考虑组合梁界面相对滑移影响的轴向力微分方程,给出对称集中荷载下组合截面中GFRP管和混凝土板的轴向力理论计算公式.计算结果表明,组合梁的轴向力随着连接刚度的增大和外荷载增加而增大,随着GFRP管壁厚度增加而减小.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.     

钢-混凝土连续组合梁界面滑移效应研究

滑移效应是组合梁的研究和应用中必须重视的问题。考虑组合梁各部分的材料特性和交界面的滑移效应,运用ANSYS 12.0模拟建立了适合于钢-混凝土组合梁非线性分析的有限元模型。分析了钢-混凝土连续组合梁荷载-滑移曲线的变化规律及组合梁的变形情况,并且在此基础上研究了剪力连接度对界面滑移及挠度的影响。计算结果表明,剪力连接度对界面滑移及挠度均有一定影响,当剪力连接度大于0.5时,剪力连接度对界面滑移及挠度的影响可以忽略。     

体外预应力钢-混凝土组合梁非线性有限元分析

为了研究体外预应力钢—混凝土组合梁受力非线性力学性能,在已开展的预应力组合梁试验系统研究基础上,应用ABAQUS有限元程序考虑了剪力连接件界面传力机制和材料非线性及几何非线性,建立了非线性有限元模型模拟预应力钢-混凝土组合梁加载软化段的全过程加载历程.有限元分析进行了算例比较、试验结果对比,并且开展了正负弯矩区预应力钢-混凝土组合梁配筋率、预加力、剪力连接程度等参数分析.所得结果为体外预应力钢-混凝土组合梁非线性研究提供借鉴及参考.     

钢-混凝土组合梁剪力滞及时变效应的求积元分析

采用弱形式求积元法对界面滑移钢-混凝土组合梁的剪力滞及收缩徐变效应进行了计算分析。通过与现有试验及有限元结果的比较,验证了弱形式求积元方法的准确性和高效性。进一步的参数化研究表明,混凝土板宽度与组合梁跨度之比小于0.6时,剪力滞效应对含简支边界条件组合梁的时变效应影响明显。当剪力连接刚度水平较低时,由于时变效应引起的钢-混凝土组合梁的挠度相对变化将随剪力连接刚度的增大显著提高。     

钢-混凝土组合梁刚度的研究

考虑到存在于钢梁和混凝土之间的相对滑移效应使钢—混凝土组合梁变形增大,刚度降低,按现行换算截面法计算组合梁的刚度未能考虑滑移效应,导致刚度计算值偏大,用于变形验算偏于不安全,该文建立了考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁短期和长期刚度计算公式,并建立了刚度折减系数的简单实用表达式,长期刚度公式还考虑了混凝土徐变系数和收缩的影响。根据该短期刚度计算公式得到的组合梁挠度计算值与实测结果吻合良好。该刚度公式不仅适用于完全剪力连接组合梁,而且适用于部分剪力连接组合梁。     

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·     

复合剪力连接件群钢-混结合段力学性能

为研究复合剪力连接件群钢-混结合段的力学性能,以我国首座铁路混合梁斜拉桥为研究背景,通过数值模拟与模型试验相结合的方法研究了钢-混结合段及其复合剪力键群的静力和疲劳性能。结果表明：需注重钢-混结合段的构造细节处理以避免产生局部应力集中现象;剪力钉较PBL剪力键起主要传剪作用,与复合剪力键群形式相比,只采用PBL剪力键传剪会增大承压板传力负荷;底板剪力钉受形式与推出试验结果一致,由于混凝土浇筑质量等原因,顶板剪力钉受力形式与推出试验有一定差异;在疲劳试验后,受力较大的底板剪力钉根部应力水平增大较多,进入弹塑性受力状态,受力较大的PBL剪力键应力水平有所增大,但整体应力水平较低。可见采用复合剪力键形式的钢-混结合段受力合理,其设计可以为其他同类工程提供参考。     

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。     

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.     

组合结构中两类新型剪力连接件的研究分析

钢—混凝土组合结构是在集合钢结构与钢筋混凝土结构优点的基础上发展起来的一种结构,该类结构中不同材料力学性能组合利用的好坏主要取决于材料交界面处剪力连接件的选用。本文基于组合空腹板架结构及组合梁结构,对两类新型剪力连接件进行理论分析与试验研究,分析两类新型剪力连接件的力学性能及破坏形态。     

带埋置弹簧界面单元模型研究

为克服采用弹簧单元模拟钢-混凝土组合结构的连接件时网格划分要顾及连接件位置的缺陷,提出了一种新型的带埋置弹簧界面单元模型。在该模型中,界面单元用于模拟钢板和混凝土之间的接触,弹簧用于模拟连接件的作用,可位于界面单元内任何位置。该模型既能合理考虑钢板与混凝土界面上的各种连接作用,又能使单元划分不受连接件位置的影响。推出试验模型和钢管混凝土拱桥拱脚等算例表明,该模型网格划分方便,计算精度较高,适用于实际工程的计算分析。     

预制预应力混凝土板组合梁受力性能试验研究

针对钢与混凝土连续组合梁负弯矩混凝土开裂问题提出了预制预应力混凝土板组合梁结构形式.为了对比和分析预制预应力混凝土板连续组合梁与常规连续组合梁力学性能的异同,进行了2根连续组合箱梁的静力试验.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.由试验测试结果可得预制预应力混凝土板连续组合箱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3.16倍和2.61倍.通过计算分析得到在相同预应力情况下的预制预应力混凝土板连续组合梁的开裂弯矩是常规预应力组合梁的1.54倍.     

斜腹板钢箱组合梁负弯矩区非线性受力性能

通过模型试验研究了斜腹板钢箱组合连续梁中间支座处负弯矩区的非线性力学性能.测试了在不同荷载作用下沿纵向各部位的变形、不同截面的应变分布、混凝土板的裂缝分布、钢与混凝土之间的相对滑移以及整个结构的极限承载力等.试验表明,试件在加载初始阶段呈现线弹性,但由于混凝土裂缝较早出现,试件在大部分的加载过程中表现为非线性特征;此外,混凝土中钢筋配筋率对斜腹板钢箱组合梁受力的影响显著,配筋率较少时组合梁在混凝土开裂后刚度降低很快,并使得钢梁较早屈服,而配筋率适当的斜腹板钢箱组合梁表现出了较好的力学性能.试验结果与现行组合梁设计方法对比分析表明,规范规定采用简化折减刚度法计算斜腹板钢箱组合梁的整体变形是安全可行的,以混凝土裂缝宽度为0.2mm对应的承载能力作为斜腹板钢箱组合梁正常使用状态下的承载力具有较大的安全储备.     

基于能量法的U型钢与混凝土组合梁变形计算分析

针对外荷载作用下,U型钢与混凝土板界面产生的相对滑移,引起内力重分布,降低组合梁承载力,增加组合梁变形等问题,运用能量法对U型钢与混凝土组合梁的变形进行了分析.在能量变分原理的基础上,建立了考虑界面相对滑移影响的组合梁的变形计算微分方程,给出不同作用荷载工况下的变形计算公式,并对其进行了算例分析,讨论了连接刚度和U型钢钢板厚度对组合梁变形的影响.计算结果表明,组合梁的变形沿梁长呈非线性分布,随着连接刚度增加而减小,随着钢板厚度的增加而减小.