C50赤铁矿混凝土中栓钉的抗剪性能试验及有限元研究

针对核电厂钢板赤铁矿混凝土结构中栓钉抗剪性能的研究,进行了9个栓钉推出试验,同时采用Abaqus对其进行有限元分析,探讨了试件在C50普通混凝土和C50赤铁矿混凝土中破坏模式的区别、栓钉极限抗剪承载力、荷载-滑移曲线.分析了栓钉直径、栓钉长径比、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度对栓钉抗剪承载力的影响.研究结果表明：试验中以栓钉根部被剪断为主要破坏模式;栓钉在赤铁矿混凝土内的抗剪滑移量均小于6mm,具有脆性破坏特征.随着栓钉直径、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度的增加,其抗剪承载力均有所提高;栓钉长径比大于8时,其对抗剪承载力影响不大.进一步提出了栓钉在C50赤铁矿混凝土内抗剪承载力和荷载-滑移曲线,所提曲线与试验值和有限元值均吻合良好.     

钢-混凝土组合梁纵向抗剪非线性分析

在钢-混凝土组合梁中,栓钉传递的剪力作用在混凝土板上,当横向钢筋配筋率低于一定值时,混凝土板会发生纵向剪切破坏,从而会导致组合梁的极限承载力降低,不能充分发挥组合梁的优势.采用了ANSYS软件对组合梁进行了非线性有限元分析,并结合试验结果探讨了横向钢筋对组合梁极限受弯承载力的影响,同时对组合梁的挠度及滑移进行了分析.计算结果表明,为保证组合梁混凝土板不发生纵向抗剪破坏,横向钢筋配筋率应不小于0.6%,利用给出的模型可反映出栓钉对混凝土板的作用.     

栓钉与拉结筋对圆钢管混凝土黏结性能的影响

为研究栓钉与拉结筋构造对圆钢管与高强混凝土黏结-滑移性能的影响,设计了15个大尺寸圆钢管高强混凝土试件并进行了推出试验.钢管内部采用无构造、栓钉、拉结筋等构造措施,核心区混凝土采用C60和C70普通混凝土或C60再生混凝土.通过推出力、滑移位移和钢管应变,分析了不同参数对黏结性能的影响,阐述了滑移破坏全过程的作用机理,并给出了栓钉与拉结筋构造抗剪承载力的计算方法和界面本构关系.结果表明:采用栓钉构造与拉结筋构造可大幅度提高黏结强度和耗能能力,无构造措施下钢管再生混凝土的黏结性能比同强度普通混凝土更好,提出的栓钉与拉结筋抗剪计算方法与试验结果符合较好.     

钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的性能试验

对钢与普通混凝土组合梁的栓钉连接件和钢与钢纤维混凝土组合梁的栓钉连接件进行推出试验.研究钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的抗剪性能,并和钢与普通混凝土组合梁的栓钉连接件的抗剪性能进行对比.通过比较分析发现:钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的抗剪承载力高于钢与普通混凝土组合梁栓钉连接件的抗剪承载力;钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的极限承载力对应的滑移值明显大于钢与普通混凝土组合梁栓钉连接件的极限承载力对应的滑移值.对钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件抗剪承载能力的理论计算提出建议.     

钢-混凝土预制板组合梁的组合性能

通过制作了12个推出试件,研究了栓钉连接件在不同工作环境下的抗剪承载力及其抗滑移性能;并对不同孔型、不同抗剪连接度的3根钢-混凝土预制板组合梁进行了静力性能试验,对比分析了钢-混凝土预制板组合梁的荷载-滑移、荷载-挠度、荷载-组合梁全截面应变及截面整体工作性能.结果表明:预留后灌孔为方孔推出试件的栓钉承载力比圆孔好;孔内填充混凝土强度对栓钉承载力影响很大,孔内混凝土强度高则栓钉承载力好;3根试验梁的截面应变分布满足平截面假定的要求,且均为弯曲破坏形式;组合梁具有良好的组合效应及受弯性能,完全抗剪连接的组合梁与部分抗剪的承载力接近,但完全抗剪组合梁钢梁与混凝土板界面间得滑移值明显小于后者.本文结果将增进对钢-混凝土预制板组合梁的理解和认识,为今后改进该类型梁工程设计提供有价值的参考.     

圆端形钢管混凝土轴压短柱的机理分析

基于有限元软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析.分析表明:圆端形钢管对核心混凝土的约束效果介于圆钢管和矩形钢管之间;钢管对核心混凝土的约束作用主要分布于圆弧段;圆端形钢管混凝土柱的承载力、峰值应变和延性均介于圆钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱之间;圆端形钢管混凝土构件承载力和延性随着钢管强度、含钢率、加劲肋厚度和加劲肋数量的提高而提高;随着混凝土强度的提高,其承载力提高但延性下降.     

带栓钉型钢RPC剪力传递性能试验研究

文章通过5个带栓钉连接件的型钢活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)短柱在单调荷载下的推出试验及1个自然黏结试件的对比试验,研究了带栓钉连接件的型钢RPC短柱的破坏形态、荷载滑移曲线、型钢应变曲线及抗剪承载力等。试验结果表明:带栓钉连接件的型钢RPC推出试件的破坏以RPC劈裂为主,和普通型钢混凝土试件的荷载-滑移曲线一样,大致可分为5个阶段,分别为无滑移段、滑移段、破坏段、荷载下降段及残余段;应力-应变曲线也和普通型钢混凝土相似,在荷载较小时,型钢应变曲线成指数形式,在荷载较大时,由于栓钉剪切变形的影响,栓钉根部混凝土受局部承压作用,近栓钉位置的型钢应变会产生突变。基于试验结果,以非线性断裂力学思想为基础,通过断裂能推出计算试件黏结锚固承载力的公式。计算结果表明,与试验结果相比较,公式计算结果较为保守,可用于工程实际。     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-钢梁节点的静力性能

目的通过研究找出两类内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱-钢梁节点在单调荷载作用下的传力机制和破坏模态.方法设计了一栋采用内置CFRP圆管的方钢管混凝土柱的5层框架结构,利用有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,对两类节点进行了单调荷载作用下的模拟分析.结果外加强环式节点的梁端弯矩主要通过柱角附近的水平环板和柱两侧外伸环板传递给柱壁和核心混凝土,水平环板有效宽度大约为0.5倍的柱宽度.外肋环板式节点的极限位移均大于外加强环式节点,尤其是外肋宽度大于40 mm时更为明显.外肋环板式节点的极限承载力也高于外加强环式节点.结论设计节点的破坏主要原因是环板和钢梁翼缘交接位置出现局部屈曲,节点的极限承载力取决于梁的抗弯承载力,变截面位置作为整个节点危险部位,在设计中应进行计算和校核.     

孔肋加劲钢管混凝土柱轴压受力性能有限元分析

普通钢管与核心混凝土粘结性能较低,构件的整体性较差,对受力性能造成一定影响。本文对钢管内壁的加劲肋进行开孔处理,使得混凝土在孔洞部位贯通粘结,形成多个剪切连接件,提高了钢管与核心混凝土的粘结作用,并有较强的拉结作用,增强了钢管的"套箍作用"以及构件的整体性。通过轴心受压有限元分析发现:孔肋加劲钢管混凝土柱的最大应力位置靠近构件中部,整个构件的内力分布更加均匀。这种新型钢管混凝土柱构造简单,较普通形式构件拥有更高的承载力与变形能力。     

高强方钢管高强混凝土柱-钢梁套管环板节点有限元分析

目的 研究一种新型方钢管混凝土柱与钢梁套管环板节点,以解决T型连接件与柱壁分离的现象以及外环板在外荷载作用下对节点承载力贡献不足的问题.方法 采用ABAQUS对节点在低周往复荷载作用下的力学性能进行有限元分析.研究轴压比、梁柱抗弯承载力比值、套板高度、套管厚度等参数对该新型套管环板节点受力性能的影响.结果 套管环板节点...     

不同构造对方钢管高强混凝土界面黏结性能的影响

针对方钢管混凝土界面黏结强度不足的问题,进行了11种不同构造大尺寸方钢管高强混凝土试件的推出试验.构造措施包括栓钉构造、竖向肋板构造、拉结钢筋构造、分腔钢板构造以及环向肋板构造等.通过各种试件的破坏特征、荷载-滑移曲线和应变,得到了不同构造试件的黏结强度、耗能能力与构造效率,揭示了不同构造措施滑移破坏全过程的作用机理,...     

剪力钉连接件拉剪复合作用试验及计算模型

为了明确钢-混组合梁桥中剪力钉连接件在拉剪共同作用下的承载性能,设计并进行了5组高强混凝土剪力钉抗拉、抗剪和拉剪复合作用模型试验,得到了剪力钉的荷载-滑移曲线,分析比较了不同荷载条件下剪力钉的破坏模式与抗剪性能。结合试验结果,推导了拉力作用下剪力钉弹性变形阶段、塑性发展阶段的荷载-滑移关系式,提出了拉剪复合作用荷载-滑移关系三折线形计算模型;基于试验结果和相关文献数据,分析评价了不同规范中剪力钉抗拉、抗剪承载力的计算公式,并提出了改进的拉剪复合作用承载力关系式。研究结果表明:拉剪复合作用下,试件抗剪承载力随拉力的增加显著减小,当拉力施力比为0.6时,抗剪承载力较纯剪切状态减小约31%;拉力会导致剪力钉的弹性剪切刚度下降,但对滑移性能的影响没有明显规律。提出的改进拉剪复合作用承载力计算公式与相关试验数据吻合较好;建立的三折线形模型计算结果安全,能准确预测拉剪复合作用下剪力钉连接件荷载-滑移曲线的发展规律,体现拉力对剪切刚度和抗剪承载力的折减作用。     

钢管混凝土梁柱节点受剪承载力计算模型

为了研究钢管混凝土梁柱节点受剪承载力,对钢管混凝土梁柱节点的剪切破坏机理进行了深入的讨论,分别对核心区混凝土、钢管以及加强环对节点的抗剪贡献进行了分析,提出了考虑轴压力、柱端弯矩、梁端竖向剪力等因素的梁柱节点受剪承载力计算模型,通过实例验证了公式的合理性。     

钢管混凝土梁柱节点受剪承载力计算模型分析

为了研究钢管混凝土梁柱节点受剪承载力,对钢管混凝土梁柱节点的剪切破坏机理进行了深入的讨论,分别对核心区混凝土、钢管以及加强环对节点的抗剪贡献进行了分析,提出了考虑轴压力、柱端弯矩、梁端竖向剪力等因素的梁柱节点受剪承载力计算模型,通过实例验证了公式的合理性。     

加肋薄壁钢管混凝土柱局部屈曲与承载力分析

采用能量法分析加肋薄壁方形钢管局部屈曲，探讨加劲肋的数量和刚度对屈曲系数的影响，以及加肋薄壁钢管混凝土柱的承载力；同时，在考虑构件屈曲作用及管壁对核心混凝土承载力提高的基础上，提出带肋薄壁方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式，并用试验数据验证其合理性。研究表明:在薄壁钢管中设置加劲肋，使钢管的局部屈曲系数变大、核心混凝土约束增强，构件极限承载力也相应得到增加；钢管局部屈曲系数随着加劲肋的刚度和数量的增加而增大，合理设置加劲肋可防止构件提早屈曲，提高构件承载力；提出的极限承载力公式和试验结果有较好的吻合度，与实际受力情况更符合。     

钢管混凝土加强环式节点的试验研究

钢管混凝土柱由于其优越的力学性能而在工程中得到了广泛的应用,但是其节点的研究显得还不够完整和充分。本文中研究了2个钢管混凝土加强环式梁柱节点的力学行为,分析了梁、钢管壁和加强环的应变分布规律。试件均采用钢梁,并采用构造不同的环间加劲肋。试验结果表明,钢管混凝土加强环式节点力学性能良好,节点刚度大;环间加劲肋的构造对节点的受力性能影响不大;加劲肋可以看作加强环梁的弹性支座,可有效地降低环梁的跨度。     

开孔板和栓钉连接件抗剪性能试验研究及承载力计算

为了研究开孔钢板+栓钉连接件的抗剪性能,以栓钉直径和贯穿钢筋直径为变化参数,进行了5组共10个模型试件的抗剪承载力试验.基于国内外53个栓钉和96个开孔钢板模型试验结果提出了开孔板和栓钉连接件抗剪承载力计算式.研究结果表明:弹性阶段试件抗剪承载力由栓钉和开孔钢板连接件共同承担,栓钉失效后承载力出现迅速下降随后保持不变,该阶段抗力主要由孔内贯穿钢筋承担并表现出良好的延性;随栓钉和贯穿钢筋直径的增加试件抗剪承载力及初始刚度均提高,而延性则减小;采用栓钉连接件和开孔钢板连接件叠加作用以及考虑1.25倍安全系数的承载力计算公式,其计算值与试验结果吻合较好.     

高温下栓钉剪力连接件受力性能的试验

为研究高温下栓钉的抗剪性能,对24个栓钉推出试件进行了高温下推出试验.试验考虑了平板、压型钢板肋与钢梁垂直和压型钢板肋与钢梁平行三种混凝土板型式,考察了栓钉在不同温度下不同混凝土板型式中的受力特点和破坏模式.试验结果表明:平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件均为焊缝上侧栓钉剪断破坏,而压型钢板肋与钢梁垂直的试件在温度较低时为混凝土拔出破坏,温度较高时转为栓钉剪断破坏.另外,三种混凝土板型式中栓钉的抗剪承载力和刚度均随温度的升高而降低,且平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件中栓钉的承载力比压型钢板肋与钢梁垂直的试件中栓钉要高.通过对试验数据的拟合,提出了高温下栓钉抗剪承载力的计算公式.     

火灾后加劲型方钢管混凝土柱轴压力学性能研究

目的 对火灾后加劲型钢管混凝土柱轴压性能及受力全过程工作机理进行研究.方法 通过借助相关文献中的试验进行有限元模型验证后,利用有限元软件ABAQUS对试件变形形态进行分析,研究受火时间、加劲肋厚度以及钢材屈服强度对试件承载力的影响.结果 常温下普通钢管混凝土柱以及火灾前后加劲型钢管混凝土柱在轴向荷载作用下均表现为中部鼓...     

方钢管轻骨料混凝土加劲TY型节点承载力研究

对方钢管轻骨料混凝土加劲T型节点和基本型节点进行了支管轴压试验,考察了加劲板和支主管截面宽度比对节点破坏模式、承载力等受力性能的影响.试验结果显示:节点的典型破坏模式有主管弯曲、主管上翼缘凹陷、主管腹板凸曲、支主管焊缝开裂、支管侧倾、加劲板屈曲和加劲板焊缝开裂等;加劲节点的承载力取决于包含加劲板应力扩散效应和轻骨料混凝土约束效应的方主管抗压弯强度和支主管焊缝承载强度,加劲节点的极限承载力较基本型节点提高15.0%～48.3%.建立了TY型节点方主管抗压弯计算模型和支主管焊缝开裂计算模型,推导了考虑加劲板应力扩散效应和轻骨料混凝土约束效应的加劲TY型节点方主管压弯承载力计算式和支主管焊缝开裂承载力计算式,验证了加劲TY型节点承载力计算式的精度.