装配式双拼槽钢-混凝土组合梁抗剪承载力试验研究

提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合梁,以板宽、槽钢型号、抗剪连接件间距为试验参数,对7根组合梁进行静载试验,分析该组合梁剪切应变分布规律。使用有限元软件建立数值分析模型,预测组合梁力学性能和破坏模式,在此基础上,对组合梁的剪跨比、材料强度、钢梁腹板高度和厚度、混凝土板宽度和厚度进行参数化分析。基于叠加原理,提出考虑混凝土板抗剪和剪跨比对抗剪贡献的影响的双拼槽钢-混凝土组合梁极限抗剪承载力公式,并对比规范中公式和其他学者建议的计算公式。研究结果表明：该组合梁剪切破坏、弯剪破坏与弯曲破坏的界限剪跨比λ分别为0.5和2.5;当剪跨比λ=0.1～4.7时,混凝土板抗剪承担比例为4%～43%,随剪跨比减小而增大;本文提出的公式计算精度高,适用性好。     

钢管束混凝土组合剪力墙受剪性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙结构.钢管束尺寸及其剪跨比影响剪力墙的受力性能.利用通用有限元分析软件Abaqus建立钢管束组合剪力墙的有限元分析模型,分析了剪跨比和单束尺寸对其承载能力和延性的影响.分析结果表明,剪跨比从1.0变化到1.8时,钢管束混凝土组合剪力墙的受剪承载能力降低约30%、侧移刚度降低约60%,但其变形性能和延性性能提高.墙长一定时,采用较小的单束尺寸,虽然对钢管束剪力墙的受剪承载能力提高不大,但会增加其屈服位移和延性性能.通过模拟分析,为合理确定不同剪跨比钢管束混凝土组合剪力墙的单束尺寸提供了理论依据.     

小剪跨比RC梁受剪分析的优化拉压杆模型

基于多层次最小应变能分析,提出了确定混凝土结构D区拉压杆模型构形的一种优化方法.该方法首先借助结构拓扑优化分析拟定拉压杆模型的基本构形,并利用最小应变能参数分析确定模型的最优构形几何参数.针对小剪跨比钢筋混凝土梁,利用多层次的最小应变能分析,推导得到了其受剪分析的最优参数化拉压杆模型.研究发现:当梁的剪跨比小于1时,最优模型为"直接压杆模型";当梁的剪跨比在1.0~2.0之间时,最优模型为"带斜拉杆的桁架模型".依据该优化拉压杆模型,并以混凝土斜向拉杆断裂作为梁体劈裂破坏的条件,进一步推导得到了无腹筋小剪跨比梁的抗剪承载力简化计算公式.最后,通过与既有试验结果对比,表明该公式能够较好地反映剪跨比对抗剪承载力的影响.     

钢-混凝土组合梁正弯矩区截面的组合抗剪性能

为研究钢混凝土组合梁正弯矩区的复合抗剪能力 ,对 16根密实截面钢混凝土组合梁的组合抗剪性能进行了试验研究。试件全部简支 ,跨中两点对称单调静力加载。试验结果表明 ,钢混凝土组合梁截面的组合抗剪承载力为现行有关规范计算值的 1.0 6～ 2 .88倍 ;为同剪跨比 (剪跨比为 1.0和 2 .0时 )纯钢梁的 1.2 6～ 1.72倍。混凝土翼板对组合梁的抗剪承载力有明显的贡献。组合梁的破坏形态不仅与组合梁的剪跨比有关 ,而且与钢梁的剪跨比有关     

矩形钢管混凝土构件剪切性能研究

为研究矩形钢管混凝土构件的剪切性能,建立矩形钢管混凝土构件受剪的有限元模型,并采用现有的试验数据对该模型进行验证.利用该模型进行机理分析和参数分析,分析剪应力的分布规律,并分析截面高宽比、截面尺寸和约束效应系数对核心混凝土抗剪强度的影响规律.研究结果表明:钢管的剪力主要由钢腹板承担;随着钢管约束效应系数的增大,核心混凝土的抗剪强度明显提高;截面高宽比和截面尺寸不影响核心混凝土的抗剪强度.在参数分析和机理分析的基础上建议了矩形钢管混凝土构件抗剪承载力的简化计算公式.     

离心钢管混凝土直杆抗弯承载能力参数分析

参考正交试验设计和极差分析的方法,运用ABAQUS有限元分析软件对离心钢管混凝土直杆进行抗弯性能有限元分析,以钢管壁厚、混凝土壁厚和外径3个因素作为分析参数,以抗弯屈服弯矩为抗弯承载能力分析对象,分析认为,外径是影响构件抗弯承载能力的主要影响因素,且随着钢管壁厚和外径的递增,构件抗弯屈服弯矩呈递增趋势,随着混凝土壁厚的递增则呈递减趋势.选择合适的构件尺寸,对生产良好抗弯性能的离心钢管混凝土构件具有借鉴作用.     

剪跨比对钢管混凝土组合桥墩抗震性能影响试验研究

钢管混凝土组合桥墩是一种以圆钢管为钢骨的新型钢-混凝土组合桥墩,具有良好的应用前景.通过3个组合桥墩试件的拟静力试验,研究了钢管混凝土组合桥墩的抗震性能和抗剪强度,分析了剪跨比对组合桥墩破坏形态、位移延性、刚度退化、滞回耗能和残余位移的影响.试验结果表明:剪跨比是决定组合桥墩破坏形态的关键因素,3个不同剪跨比的组合桥墩试件发生的破坏模式有剪切斜压破坏、弯剪破坏和弯曲破坏3类;3个组合桥墩试件的滞回曲线均比较饱满、稳定,无明显的捏缩、滑移现象;随着剪跨比的增大,试件的变形能力和耗能特性得到改善,刚度退化减慢,残余位移减小;不同剪跨比的组合桥墩试件均具有良好的变形能力,满足工程实践对位移延性系数和极限位移角的要求;对组合桥墩的抗剪强度计算公式进行了有益探讨,研究成果可为组合桥墩的抗震设计提供参考.     

高强钢筋活性粉末混凝土梁的抗剪承载力试验

在对称集中荷载作用下,对8根高强钢筋活性粉末混凝土矩形截面简支梁进行抗剪试验,研究剪跨比、配箍率、纵筋配筋率对试验梁抗剪承载力的影响规律.结果表明:高强钢筋活性粉末混凝土构件的破坏形态与普通钢筋混凝土构件相似,高强钢筋和活性粉末混凝土具有较好的协同工作能力;在无腹筋情况下,随剪跨比的提高,梁抗剪承载力随纵筋率的增大抗剪承载力略有提高,但变形能力降低;采用GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》计算高强钢筋活性粉末混凝土梁的抗剪承载力值比实验值小,说明规范计算结果偏于保守,建议采用适用于纤维高强钢筋活性粉末混凝土的抗剪计算公式,使理论计算结果和实测值更接近.     

T形钢管混凝土组合构件抗弯性能

将两根矩形钢管直接焊接形成新型T形钢管混凝土组合构件,进行了8组共16个T形钢管混凝土组合构件的抗弯试验,分析了含钢率、剪跨比、截面尺寸等参数对新型T形钢管混凝土组合构件抗弯性能的影响,比较了新型T形钢管混凝土组合构件和传统T形钢管混凝土组合构件的抗弯性能.运用有限元软件ABAQUS对构件的弯矩-挠度曲线进行了全过程分析.数值分析结果与试验结果符合良好,两者的承载力差值在5%以内.提出了新型T形钢管混凝土组合构件抗弯极限承载力的计算公式,并运用该公式计算了5组试件的弯曲极限承载力,计算结果与试验结果误差最大为14%,结果令人满意.     

矩形钢管混凝土框架节点有限元数值模拟

为评估矩形钢管混凝土框架节点的抗剪承载力,以杭州瑞丰大厦梁柱节点为研究背景,基于混凝土塑性损伤理论,采用有限元分析软件abaqus,对矩形钢管混凝土框架节点核心区的削弱变化进行了非线性有限元分析,得到其抗剪承载力.结果表明:经过节点核心区轴压比、壁厚比、高宽比的线性变化,其结构发生了破坏,破坏区域主要发生在节点的核心区域.本文研究成果为矩形钢管混凝土框架节点核心区抗剪承载力的设计提供了理论依据.     

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验，研究发现，纵向配筋率及剪跨比相同的情况下，随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化，梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象，基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果，根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件，分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律，从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴，考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.     

填芯SC管桩抗震性能参数分析

运用有限元分析软件ABAQUS对填芯SC管桩进行抗震性能有限元分析,考虑混凝土壁厚、钢管强度以及填芯材料3个因素对填芯SC桩抗震性能的影响.对比分析试件的滞回曲线和骨架曲线可以得出,随着钢管壁厚的增大,填芯SC桩的抗震承载力和耗能能力明显增大,而混凝土的壁厚、填芯材料对填芯SC桩抗震承载力的影响较小.     

小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗震性能试验研究

通过6个剪跨比λ=1.5桥墩试件的拟静力加载试验,研究了内置核心钢管对小剪跨比钢筋混凝土桥墩抗震性能的改善作用,并讨论了轴压比、纵筋率、配箍率和钢管率对小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗剪强度、变形能力、强度衰减以及累积耗能的影响.试验结果表明:钢筋混凝土桥墩试件在水平往复作用下呈脆性的剪切斜拉破坏,组合桥墩试件则表现为具有一定延性的剪切斜压破坏;内置核心钢管可延缓墩身的损伤发展并改变其脆性失效模式,从而使组合桥墩试件的抗震性能较普通桥墩对比试件有着明显提升;随着钢管率和配箍率的增加,组合桥墩试件的抗剪强度、位移延性和耗能能力均得到改善;组合桥墩试件的抗剪强度随轴压比和纵筋率的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差.试验结果可为小剪跨比组合桥墩的理论研究和工程应用提供试验基础.     

有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

为揭示有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪性能,通过11根预应力超高强混凝土梁和4根预应力普通混凝土梁受剪性能试验,对比分析了不同参数对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、承载能力和钢筋应变的影响.结果表明:预应力超高强混凝土梁的破坏形态与预应力普通混凝土梁相似,且预应力超高强混凝土梁具有更好的刚度、承载能力和剪切延性.增大剪跨比和箍筋间距均可降低极限承载力,另外,当预应力度大于0.34时,提高预应力度对极限承载力才有积极贡献.建立了有腹筋预应力超高强混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.此外,利用现行规范(GB 50010-2010)计算有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力的计算结果离散性较大,计算结果不稳定.     

预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力参数分析

利用有限元分析软件ABAQUS对预应力离心钢管混凝土直杆(简称PSC杆)进行抗弯性能模拟分析,与离心钢管混凝土直杆(简称SC杆)抗弯性能对比,以钢管壁厚、混凝土壁厚、预应力钢棒配筋率三个因素作为分析参数,表明截面含钢率是影响PSC杆抗弯承载能力的主要因素,杆件抗弯承载力与截面含钢率正相关.经过线性拟合,推导预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力的计算式,在设计生产中具有一定的参考价值.     

钢管轻集料混凝土柱滞回性能影响因素研究

对钢管轻集料混凝土构件在水平往复荷载作用下的滞回性能进行了试验研究和有限元计算。分别以材料强度、轴压比和含钢率的变化为参数设计构件。混凝土本构模型采用修正后的塑性损伤模型,计算得到的各构件滞回曲线与试验结果对比,验证了模型的准确性。研究结果表明,钢管轻集料混凝土柱的破坏形态为钢管底部位置的局部鼓曲破坏,核心混凝土以受压损伤破坏为主;构件滞回曲线饱满,骨架曲线完整,表现出较好的滞回性能。核心轻集料混凝土强度、轴压比、径厚比和钢管强度分别对骨架曲线产生了一定的影响。各构件等效粘滞阻尼系数基本在0. 35左右,表现出了较好的耗能性能。     

聚丙烯纤维混凝土梁受剪承载力试验研究

为研究聚丙烯纤维混凝土梁在单调荷载作用下的受剪性能,考虑纤维掺量、剪跨比、配箍率和混凝土强度等级的影响,制作9根聚丙烯纤维混凝土梁,对其进行受剪性能试验.根据试验得到的破坏形态、荷载-挠度曲线和受剪承载力实测值,分析不同参数对试件的破坏形态、受剪承载能力、刚度和剪切延性的影响.研究结果表明:混凝土裂缝间的纤维可延缓裂缝发展、减小斜裂缝倾斜角度、提高构件受剪性能,且聚丙烯纤维混凝土梁较普通混凝土梁具有更好的承载能力、刚度和剪切延性.基于修正压力场理论,考虑了纤维混凝土抗拉强度对受剪承载力的贡献,建立了聚丙烯纤维混凝土梁受剪承载力计算公式,并通过国内外26组聚丙烯纤维混凝土梁受剪承载力试验数据对其进行验证,理论计算值与试验值之比的平均值为1.049,标准差为0.107,变异系数为0.102,二者吻合较好.     

矩形钢管混凝土构件纯扭力学性能及设计研究

建立矩形钢管混凝土受扭构件的有限元模型,利用现有试验数据验证了该有限元模型的正确性.利用该模型分析矩形钢管混凝土构件的荷载分配比例、组合效应对钢管和混凝土力学性能的影响规律,以及截面高宽比对矩形钢管混凝土构件刚度、承载力和混凝土抗剪强度的影响规律.基于塑形力学原理和机理分析,提出矩形钢管混凝土构件抗扭承载力的简化设计公式.该公式和现有计算公式的精度得到了81个典型有限元算例和现有试验数据的验证.     

双钢板混凝土组合墙抗冲击计算方法研究

为研究双钢板混凝土组合(SC)墙的抗冲击性能,采用ABAQUS建立了SC墙在轴力与冲击耦合作用下的数值模型,并通过已有SC构件落锤冲击试验结果验证了有限元模型的适用性.基于此,首先分析了SC墙的抗冲击工作机理;其次,重点研究了钢板含钢率、轴压比等参数对构件动力响应的影响;最后给出了该类构件在轴力-冲击耦合作用下跨中最大挠度简化计算公式.结果表明：SC墙冲击全过程分为四个阶段,混凝土是构件抗冲击的主要耗能部件;轴压比会削弱构件的抗冲击性能,且当轴压比大于0.2时,影响更加明显;钢板含钢率、冲击速度、冲击质量与对拉钢筋间距对构件抗冲击性能影响较大;建议的计算公式能有效预测冲击荷载下考虑轴力影响的SC墙跨中最大挠度.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性.方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性.结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小.圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正.结论模拟所得梁跨中弯矩-应变曲线和试验结果吻合较好,证明了模型的正确性.