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。     

窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题，提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化，并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土，形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁，进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能；采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型，在验证模型适用性的基础上，分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程，并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明：窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响，超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能，翼板受拉区损伤面积减小95%以上；当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时，窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。     

部分充填混凝土钢箱连续梁试验及有限元分析

通过2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个钢箱连续梁模型在两个集中力作用下的试验,研究其变形发展及破坏过程.试验结果表明,部分充填混凝土钢箱连续梁模型与钢箱连续梁模型相比,弹性承载能力提高45%,极限承载力提高90%,延性增大8倍.利用ANSYS对部分充填混凝土钢箱连续梁受力行为进行了非线性有限元分析,分析结果与试验实测结果吻合良好,验证了计算模型的有效性,利用有限元模型参数分析表明增大受拉区翼板厚度对承载力效果最优.     

部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁抗弯承载力

为了研究部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区抗弯承载力,完成了3根简支组合梁在负弯矩作用下的弯曲性能试验;分析了影响部分填充混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区结构受力性能的主要因素。通过换算截面原理以及混凝土翼板参与受拉的程度系数m来确定组合梁截面惯性矩与抗弯刚度,推出部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的弹性抗弯承载力计算公式;基于简化的塑性理论,得到负弯矩区极限抗弯承载力计算方法,并进行计算值和实测值对比分析。总体而言,充填的混凝土限制了受压部位钢箱的结构变形,能够明显提高钢箱组合梁负弯矩区的弹性工作范围和极限承载力,使钢箱组合梁具有更好的工作性能。     

部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁刚度分析

为探讨部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的变形情况,设计3片不同抗剪连接度的试验梁,并进行单调加载实验.考虑边界条件对刚度的影响,结合组合系数法,推导出适合部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的刚度计算式.理论分析与试验结果表明:在钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中部分充填混凝土可以提高梁体的刚度,当钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中充填60%的混凝土时,其刚度提高最明显,最为合适.     

部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能分析

针对部分充填砼钢箱连续组合梁裂缝控制问题,开展超高性能混凝土(UHPC)翼板-部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能研究,探讨该组合梁裂缝控制的新途径.通过3根部分充填砼钢箱连续组合梁试验,得到挠度、滑移和裂缝的开展特征.基于ABAQUS软件建立部分充填砼钢箱连续组合梁有限元分析模型,分析UHPC翼板部分充填砼钢箱连续组合梁关键参数对受力性能的影响.结果表明:负弯矩区采用UHPC翼板能显著提高组合梁抗裂性能;当负弯矩区UHPC翼板长为0.3倍跨径、厚度为1/3翼板总厚时,能满足裂缝控制要求且经济合理;与普通混凝土相比,高应变强化UHPC初裂荷载提升2.3倍,可视开裂荷载提升7.6倍.     

充填式钢箱-砼组合梁抗弯性能试验研究

为研究部分充填式钢箱-砼组合梁正截面的抗弯性能,对2片全截面填充砼和1片部分截面填充砼的钢箱-混凝土组合梁在对称反向集中力作用下的受力性能进行试验。观察梁的破坏形态,得到荷载与挠度曲线、弯矩与曲率曲线。基于弹塑性理论推导组合梁极限抗弯承载力计算公式,计算值和试验值趋于一致。结果表明:充填式钢箱-砼组合梁比非充填组合梁极限抗弯承载力提高10%~21%,且具有良好的局部稳定性和较大的延性;部分充填式钢箱组合梁的极限强度略低于全截面充填式钢箱组合梁。在满足结构要求的前提下,部分充填砼钢箱梁实用价值更高。     

部分充填混凝土连续组合梁桥支座处截面极限强度的塑性理论分析

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥是钢箱-混凝土组合梁与矩形钢管混凝土结构结合的一种新型组合结构梁桥.基于一般钢箱-混凝土连续组合梁桥中支座负弯矩区因混凝土翼板开裂而导致抗弯强度、局部稳定性不足的特点,提出了一种部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥,并对其中支座负弯矩区的正截面强度和支座截面抗剪性能进行了塑性理论分析.     

部分充填式钢箱砼连续组合梁抗弯承载力分析

研究部分充填式钢箱混凝土连续组合梁抗弯承载力,完成3根两跨连续组合梁在跨中对称荷载作用下的弯曲试验.以弹塑性理论为基础,考虑钢箱和混凝土翼缘板之间的滑移,基于已有研究推导出部分充填式钢箱混凝土连续组合梁抗弯承载力计算公式.将试验结果与计算值进行对比,结果表明,考虑滑移影响的组合梁抗弯承载力计算方法与实测值吻合较好.     

部分充填钢箱-混凝土组合梁受力性能有限元分析

为了研究部分充填钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能,完成3根简支组合梁构件在跨中两点反向对称荷载作用下的试验.选用合适的单元类型、本构关系及破坏准则,建立以模拟试验梁为对象的非线性模型,得到相应的挠度-荷载曲线和截面应变值,模拟结果与试验结果吻合良好.通过改变梁的一些主要参数,对极限承载力和跨中挠度进行预测.分析表明:若要提高极限承载力和降低跨中挠度,可依次提高梁的配筋率,加厚底板、腹板、顶板和中隔板,也可适当提高混凝土强度.     

钢箱—混凝土组合梁受力性能有限元分析

钢箱—混凝土组合梁是一种新型钢—混凝土组合结构。为研究钢箱-混凝土组合梁的结构性能,分析其强度和刚度的主要影响因素,在ANSYS软件中利用板壳单元和实体单元建立了梁的三维空间有限元模型,考虑材料非线性和钢板局部屈曲的几何非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力行为进行了有限元分析,分析结果与试验实测结果吻合良好,说明计算模型有效。利用计算模型对影响钢箱—混凝土组合梁强度和刚度的主要参数进行了分析,结果表明,钢板厚度变化对梁的强度和刚度的影响强弱依次为底板腹板顶板,提高混凝土强度可以明显提高梁的强度和刚度。     

配筋率对钢箱-砼组合梁受力性能影响

为研究配筋率对部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下承载能力的影响,开展了3根不同配筋率的试验梁在两点对称反向加载方式下的受力性能试验;试验梁总长4.4 m,总高度0.42 m,其中钢箱截面宽0.12 m、高0.3 m,由隔板分为上下两室,下室充填混凝土,翼板厚0.12 m、宽1.0 m,配筋率为1%、2%和3%,钢箱梁与翼板采用焊接栓钉连接;试验得到了试验梁荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、破坏形态等结果。基于弹性理论用换算截面法分析了试验梁开裂后截面刚度的变化,以及配筋率对承载能力的影响。试验和分析结果表明,翼板配筋率对试验梁开裂弯矩影响不大;配筋率小于2.25%时,因翼板钢筋屈服而达到弹性极限状态,屈服弯矩由钢筋屈服强度控制,大于2.25%时,因钢箱底板屈服而达到弹性极限状态,屈服弯矩由底板钢材屈服强度控制;引入翼板受拉程度系数计算开裂后截面刚度更为合理。     

轴压“十”字异形双层钢管空心混凝土柱受力性能

基于有限元软件建立了"十"字异形双层钢管空心混凝土柱在轴向压力下的有限元模型.根据有限元模拟分析,对"十"字异形双层钢管空心混凝土柱在轴向压力作用下进行研究,讨论了柱子在轴压作用下的极限承载力、荷载-位移曲线、破坏形态和延性性能等.结果 表明:内钢管(D =50 mm)的设置能提高整体承载能力的25％左右,且延性提高,挖去内层混凝土后,对极限承载能力影响不明显;柱子高度越高对极限承载力的不利影响越大,延性降低;极限承载能力随夹层混凝土抗压强度的增大而增大但延性降低.将模拟与试验相比较,结果大致相同.     

冷弯薄壁型钢-细石混凝土组合梁抗弯性能研究

为研究冷弯薄壁型钢-细石混凝土组合梁的抗弯性能,对3个不同抗剪构造的组合梁进行了单调静载试验,考察了组合梁的破坏形式、承载能力等.组合梁的破坏特征为托梁腹板剪切破坏并出现扭转,托梁上翼缘屈服、部分抗剪螺钉拔起、混凝土出现贯通裂缝继而组合梁发生整体破坏.试验结果表明：设置抗剪件对组合梁极限承载力无显著影响但可提高组合梁抗弯刚度.建立ANSYS有限元模型进行数值模拟,并对验证后的有限元模型进行变参数分析,研究结果表明：减小螺钉间距、提高钢材强度、增加托梁腹板高度、增加混凝土厚度均会提高组合梁承载力.最后,基于考虑托梁腹板高度、螺钉间距等影响因素修正系数η,提出了组合梁抗弯极限承载力公式,并与试验结果、有限元结果对比,验证了公式的正确性.     

钢箱-混凝土组合梁力学性能分析与试验研究

通过对4个钢箱-混凝土组合梁和两个空钢箱梁的抗弯承载能力试验研究,考察了钢箱-混凝土组合梁的力学性能.试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度以及良好的延性.用数值积分方法,考虑材料非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力全过程的行为进行了理论分析,分析结果与试验结果基本相符.提出了梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

部分充填混凝土-钢箱连续组合梁裂缝特征

对5根部分充填混凝土-钢箱连续组合梁进行静力加载试验,研究组合梁在负弯矩作用下的混凝土面板的裂缝开裂和发展特征.根据试验结果与理论分析,综合考虑力比、栓钉间距对部分充填混凝土-钢箱连续组合梁裂缝特征的影响,对比负弯矩区裂缝宽度试验值与各文献计算值.结果表明:力比对裂缝最大宽度的影响较大,栓钉可引起次生裂缝的产生,故应将力比及栓钉连接件的间距作为部分充填混凝土-钢箱组合梁中支座区最大裂缝宽度计算的重要参数.     

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.     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下的竖向抗剪强度

为研究新型部分充填式钢箱-混凝土组合梁裂缝开展、局部屈曲过程和竖向抗剪强度,对3根不同配筋率的试验梁进行了两点对称式反向加载试验,得到了试验梁的荷载-跨中挠度曲线、跨中应变分布曲线和剪应变分布曲线,分析了混凝土翼板配筋率和充填区混凝土对组合梁负弯矩区抗剪承载力的影响.通过塑性理论分析推导出抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好.结果表明:在负弯矩作用下,充填区混凝土承担了截面的部分剪力,翼板区纵向钢筋抑制了混凝土翼板开裂,横向钢筋对剪力连接件起到约束作用;以上各项因素共同提高了组合梁的局部稳定性及抗剪承载力.     

部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁抗裂性能研究

为了研究充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的弯曲性能,以及栓钉间距、配筋率对连续组合梁负弯矩区混凝土翼板抗裂性能、裂缝开展和宽度的影响,完成3根反向加载的简支组合梁的静力加载试验;考虑翼板混凝土收缩应力的影响,推导出连续组合梁负弯矩区翼板开裂弯矩理论计算公式。试验结果表明,在较低荷载下连续组合梁翼板负弯矩区就会开裂,而发生明显的内力重分布;箍筋间距对裂缝间距有一定的影响,且剪力连接程度和配筋率对连续组合梁负弯矩区裂缝发展以及宽度的影响较明显,适当增加配筋率可以减小组合梁负弯矩区翼板最大裂缝宽度。通过求解组合梁负弯矩区的开裂弯矩,考虑收缩应力的影响能够更准确的控制混凝土的开裂,并对计算值与试验值进行比较,证明这种理论计算式是可行的。     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁的负弯矩区裂缝宽度

对4根反向加载的部分充填式钢箱-混凝土组合梁进行单调受弯试验,并对影响组合梁负弯矩区裂缝的因素进行分析.根据试验与理论分析,完善考虑混凝土收缩应力的部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩区开裂弯矩计算方法.对负弯矩区不同力比的组合梁裂缝宽度试验观测值与各文献计算值进行对比.结果表明:力比是影响组合梁裂缝发展的主要因素,栓钉的布置和钢梁内充填的混凝土对裂缝的发展也有影响.