型钢连接节点装配式混凝土梁力学性能研究

目的提出一种新型型钢节点连接方法,研究该节点对装配式混凝土梁力学性能的影响.方法设计制作4根试验梁,完成试验梁两点加载试验,分析型钢连接节点位置对试验梁承载力、挠度、钢筋及混凝土应力变化的影响;在试验基础上,利用ABAQUS软件建立了型钢连接节点装配式混凝土梁有限元模型,并验证了模型的准确性.结果型钢连接节点装配式混凝土梁的承载力随着节点连接部位距支座距离的增加而逐渐降低,当型钢连接位置距梁端距离超过310 mm时,承载力降低约10%;试验梁达到极限承载力时,纵筋和型钢均未屈服,且纵筋应变随着型钢连接位置距支座距离的增加而减小.结论型钢节点连接装配式梁的受弯、受剪性能良好;工程设计中,型钢连接位置距梁端距离不宜超过310 mm,即l_c/h0.89.     

SRC构件偏心受拉试验及承载力研究

目的研究型钢混凝土偏心受拉构件各阶段受力性能,优化规范中提出的正截面承载力计算公式.方法利用自主研发一套拉-压转换架,对12根型钢混凝土偏心受拉构件进行单调加载试验,研究配钢率、偏心距、配筋率以及型钢腹板、翼缘厚度对型钢混凝土偏心受拉构件各阶段受力性能及承载力影响.结果型钢配钢率、腹板、翼缘各占比约8%、6%、9%,对轴拉试件的承载力有较为明显的影响,但对于偏心受拉试件影响较小;偏拉试件偏心距越大,试件破坏时间越早,局部破坏越显著.结论试验推导公式满足精度要求,为型钢混凝土偏心受拉构件在实际工程中的应用与推广提供了理论基础.     

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱边节点的抗剪性能

基于ABAQUS平台对比分析了3种节点模型的承载力及受力性能:①配置型钢锚脚的型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱边节点;②型钢混凝土梁柱边节点;③配置型钢锚脚的型钢混凝土梁-角钢混凝土柱边节点,并对节点③开展参数分析.结果表明:角钢将对节点核心区混凝土产生约束作用,增大节点抗剪承载力,同时基于大量参数分析结果给出了节点③的抗剪承载力计算公式.     

基于粘结的型钢轻骨料混凝土梁有限元分析

为研究粘结滑移对型钢轻骨料混凝土梁受力性能的影响,对型钢轻骨料混凝土梁进行了非线性有限元模拟,并且和试验结果进行了比较。基于型钢和混凝土界面存在的粘结力,引入局部粘结滑移本构关系,对型钢应力分布、裂缝形态、荷载一挠度曲线进行了分析。分析中考虑了剪跨比、型钢放置情况等影响因素。分析结果表明：型钢轻骨料混凝土梁受力性能和型钢普通混凝土梁相似,随剪跨比增大,逐渐由斜剪破坏过渡到弯曲破坏。荷载一挠度曲线可明显地划分为三个阶段。考虑粘结的有限元分析结果和试验结果吻合较好,未考虑粘结的有限元计算承载力和刚度均比试验值大。     

型钢混凝土梁受力性能试验研究

为了研究型钢混凝土梁的受力性能,对8根内含H型钢的型钢混凝土梁进行了试验和研究,结果表明：型钢混凝土梁的开裂弯矩与粘结力、箍筋、剪力连接件无关;型钢混凝土梁具有较好的延性;当配箍较少时,型钢混凝土梁会发生斜截面受剪破坏;粘结力对梁的承载力和刚度有显著影响;型钢和混凝土之间的滑移一般在加载后期出现,在接近极限荷载时迅速增加,剪力连接件对滑移无影响。     

单偏压荷载下翼缘外置型钢混凝土柱力学性能研究

为研究翼缘外置的型钢混凝土构件单向偏压荷载下的力学性能,文章选取型钢位置、偏心距、翼缘板厚度、混凝土强度、型钢强度等5组参数,设计了16根试件采用数值模拟手段,对荷载位移曲线、极限承载力、延性等力学指标进行了研究。结果表明,翼缘内外置对试件的破坏过程、力位移曲线发展过程影响不大,但翼缘外置型钢混凝土构件的极限承载力提高了5.6%,型钢贡献增大24.6%;偏心距对力学性能影响明显,极限承载力大幅减少,但延性系数不断提高;翼缘厚度的变化与试件性能的改变成正比例变化;提高混凝土强度对前期的力学性能有利,对试件的延性有害;型钢强度的改变对试件延性的影响有限。     

箱形型钢混凝土梁的试验研究

在进行7根大比例尺寸型钢混凝土梁试件的试验研究基础上，主要对箱形型钢混凝土梁中型钢与混凝土的协同工作性能进行了初步研究，并分析了不同构造方式对型钢混凝土梁工作性能的影响，结果表明，箱形型钢混凝土梁的抗弯容易得到保证，但其抗剪能力有待改善。     

型钢偏心对型钢混凝土柱承载力的影响

为了利用非线性推覆分析(Push-over)方法分析型钢偏心对型钢混凝土(SRC)柱承载力的影响,建立了SRC柱的Push-over分析模型,进行了偏心SRC柱的偏心受压试验和Push-over计算,验证了Push-over方法用于SRC柱分析的可靠性,并用Push-over方法分析了当SRC柱的长度和荷载作用位置等参数变化时,随着型钢偏心距的不同,SRC柱受力性能的变化情况,找出了型钢偏心对整柱承载力影响的变化规律.分析结果表明:当荷载和型钢同时偏心在截面形心轴的同一侧时,荷栽偏心距较小的SRC柱的承栽力随着型钢偏心位置的增大而减少,荷载偏心距较大的SRC柱的承栽力随着型钢偏心位置的增加而略有增加;当荷载和型钢偏心在截面形心轴的两侧时,无论荷载偏心距的大小,SRC柱的承载力随着型钢偏心位置的增加而增加,但其变化幅度不大.     

CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验

通过8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆钢管自密实混凝土复合加固和4根圆钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土(RC)方形短柱的受压试验,研究了复合加固RC短柱偏压受力性能,分析了偏心距和CFRP层数对复合加固RC短柱的破坏形态、承载力、刚度和延性的影响.复合加固RC短柱的破坏形态包括端部混凝土的压碎、受压区钢管屈曲和CFRP断裂.加固试件表现出延性破坏特征,达到极限承载力后,仍具有一定的承载和变形能力.随着偏心距的增大,加固试件变形增大;偏心距为20,40和60 mm的试件极限承载力平均降低幅度分别约为25%,37%和42%.随着CFRP层数的增加,加固试件变形减小,延性降低;CFRP层数为1和2的试件极限承载力平均提高幅度分别约为16.2%和39.8%.     

型钢轻骨料混凝土梁抗剪承载力计算

针对斜剪破坏和剪切粘结破坏两种破坏模式,研究了型钢轻骨料混凝土梁抗剪承载力。考虑型钢和混凝土界面存在的粘结力,推导了剪切粘结破坏抗剪承载力计算公式。结合型钢混凝土结构技术规程中型钢普通混凝土梁斜截面抗剪承载力计算公式,提出了型钢轻骨料混凝土梁抗剪承载力预测模型。试验结果比较和验证表明,该预测模型不仅具有足够的精度,而且也适用于型钢普通混凝土梁。     

圆端形钢管混凝土短柱偏压性能和破坏机理分析

文章通过ABAQUS有限元软件建立了圆端形钢管混凝土偏压短柱的数值分析模型,并利用试验结果验证了数值分析模型的准确性。基于圆端形钢管核心混凝土等效本构模型,研究了偏心距、混凝土强度等诸多参数对圆端形钢管混凝土柱偏压性能的影响,揭示了其破坏模式;基于数值分析结果拟合出了圆端形钢管混凝土轴压力-弯矩相关曲线。研究结果表明,圆端形钢管混凝土短柱在偏压作用下的破坏模式主要表现为局部凹陷与两端鼓曲破坏和偏压转角过大破坏。在一定的偏心距范围内,圆端形钢管混凝土短柱的偏压轴向压力和最大弯矩随截面面积、钢材强度及混凝土强度的增大而增大,随偏心距和径厚比的增大而减小。研究结果可为建立圆端形钢管混凝土短柱设计理论提供参考。     

型钢混凝土T形柱耐火性能试验

为研究火灾中型钢混凝土T形柱的耐火性能和破坏机理,在高温和竖向荷载的耦合作用下,进行了4个型钢混凝土T形柱试件耐火性能试验研究,对比分析不同轴压比(0.2、0.6)和不同偏心距(0、20、40mm)影响下型钢混凝土T形柱试件的破坏形态、温度场分布曲线、竖向变形曲线和耐火极限。试验结果表明:各试件的测点升温曲线规律基本一致;在升温过程中,起初试件表面温度明显高于内部温度,最后内外温度趋于一致。试件中混凝土裂缝的开展对测点温度有影响,表现为裂缝出现越早或裂缝越多则测点升温速率越快;偏心距越大,加载点一侧竖向裂缝出现越早,裂缝越多,其升温速率也较快;试件的开裂程度随轴压比和偏心距的增大而增大;轴心受压试件腹板部位破坏程度高于翼缘板部位,偏心受压试件裂缝主要分布在偏心一侧且多为斜裂缝;轴压比越小,竖向膨胀越明显、膨胀时间越长;轴压比越大,耐火极限越小,其中大轴压比试件(轴压比为0.6)的耐火极限比小轴压比试件(轴压比为0.2)降低了57%;偏心距20、40mm试件比2种轴压比试件的耐火极限分别降低了10.1%和17.5%。     

型钢再生混凝土短梁框架抗震性能试验研究

为了研究型钢再生混凝土短梁框架结构的抗震性能,以取代率为变化参数,设计了3榀取代率分别为0、50%、100%的方钢管再生混凝土柱-型钢再生混凝土短梁框架,对其进行低周往复加载试验。结果表明:滞回曲线的形状皆为较饱满平滑的梭形;框架发生破坏时,等效黏滞阻尼系数均大于0.30,层间位移转角在1/41～1/36,这表明试件具有良好的耗能性能以及抗倒塌能力;短梁框架的承载力受取代率的影响较小,延性有所降低,但差别不大;与钢筋混凝土短梁框架相比,型钢再生混凝土短梁框架具有更好的耗能能力。     

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.     

型钢高强混凝土T形短肢墙承载力试验研究

型钢高强混凝土短肢剪力墙较普通钢筋混凝土短肢剪力墙具有承载力高、延性好等优点。为了研究型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙的正截面受力性能及不同型钢骨架形式对其性能的影响,本文通过对两个含实腹式型钢骨架和一个含桁架式型钢骨架的型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙试件进行正截面偏心压力作用下的试验研究,以揭示该类构件的工作机理、破坏形态和极限承载力。试验研究表明:型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙的破坏过程与普通短肢剪力墙相似,横截面的平均应变基本符合平截面假定,型钢与混凝土能够保持协同工作,两种配钢形式的构件受力性能差别不大。     

螺钉端距对自攻螺钉连接抗剪性能的影响研究

超薄壁冷弯型钢结构体系均采用自攻螺钉连接,自攻螺钉的力学性能直接影响该结构体系的力学性能稳定性。建立三组6个试件探讨不同端距对自攻螺钉连接超薄壁钢板材的抗剪性能。结果表明:螺钉端距对自攻螺钉连接的抗剪性能影响较大,建议合理端距取4～5倍螺钉直径。     

焊接栓钉型钢混凝土梁的受扭性能分析

为了研究栓钉对型钢混凝土梁抗扭性能的影响,基于前期完成的7根焊接栓钉型钢混凝土梁试件的受扭试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行多参数拓展数值模拟研究,探讨了焊接栓钉的间距、直径、位置和长度等变化参数对型钢混凝土梁抗扭性能的影响。结果表明:焊接栓钉型钢混凝土梁与梁普通型钢混凝土梁相比,其抗扭性能更优越;栓钉焊接在腹板上较焊接在翼缘上好,腹板和翼缘交错焊接栓钉,试件抗扭性能最好;增大栓钉直径对抗扭性能影响不大;栓钉间距取250~350 mm之间时,抗扭性能较好;栓钉长度延伸至纵向钢筋保护层厚度范围内,其抗扭效果更好。研究结果可为该类构件的进一步科学研究和工程应用提供参考。     

预应力加强型钢混凝土短肢剪力墙的抗震性能

为了研究预应力对型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能的影响,制作了2个1/2比例的型钢混凝土(SRC)短肢剪力墙试件,并对其开展了低周反复加载试验。试验研究表明,预应力型钢混凝土短肢剪力墙的破坏形态为延性较好的弯剪破坏,横向预应力的施加明显提高了墙体的耗能能力;与普通型钢混凝土短肢剪力墙相比,预应力型钢混凝土短肢剪力墙试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别至少提高了15.4%、4.6%和24.5%,延性系数则提高了25.0%。对比可知,对型钢混凝土短肢剪力墙施加横向预应力是改善其抗震性能的一种有效途径。     

钢板在混凝土中锚固性能的试验研究

钢板在混凝土中锚固性能是保证预制拼接梁结构钢接头可靠工作的重要问题。本文通过预埋钢板的混凝土梁对比试验,着重研究了加焊抗剪栓筋钢板在混凝土中的锚固性能与受力机理,并提出了钢板锚固区计算方法。     

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。