开孔钢板铰缝连接构造推出试验与数值模拟

目的针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,从而解决混凝土铰缝破坏后单板受力的安全问题.方法通过铰缝结构的推出试验,并观察试件的破坏过程和破坏形态,分析开孔板铰缝连接构造的破坏机理;针对铰缝结构的抗剪性能,采用有限元与推出试验相结合的方法,对开孔板铰缝连接构造进行数值模拟.结果在试验荷载刚开始作用于试件时,由于本身静摩擦力存在,结合面未发生滑移;随着荷载增加,结合面内部开始产生微裂纹,并逐步形成较大裂缝,开孔板、贯穿钢筋、混凝土榫及铰缝结合面共同承受外荷载;铰缝结合面产生贯穿裂缝,界面剪力完全由开孔板、钢筋混凝土榫承担,直至完全破坏.结论推出试验荷载-滑移曲线及试件的破坏形态验证了数值模拟方法的正确性,可为进一步对该新型结构抗剪性能及计算方法研究提供依据.     

套筒连接的预制拼装桥墩抗剪性能试验

为了探究采用灌浆套筒连接预制拼装桥墩的抗剪性能和影响因素,对拼接缝位置、截面中心增设无黏结预应力筋、拼接面增设剪力键齿的预制拼装桥墩试件及现浇混凝土桥墩试件进行了拟静力试验.分析比较了试件的损伤发展过程和最终的破坏模式.从滞回曲线、极限剪切承载力、变形等方面探讨了试件的抗剪性能,并与现浇混凝土试件的抗剪性能进行了比较.试验结果表明,采用灌浆套筒连接构造的预制拼装桥墩主要表现为弯剪破坏模式,变形能力和耗能能力良好,且与现浇试件抗剪性能相近.截面中心增设无黏结预应力筋的试件,可提高抗剪承载力,并降低了残余变形.     

影响PRC结构竖向齿槽接缝抗剪强度的因素

分析了各种因素对PRC结构竖向齿槽接缝抗剪强度的影响,指出:连接形式通过多种因素影响接缝抗剪;粘接影响接缝的破坏形式及接缝的抗剪强度;剪跨比增大,接缝抗剪强度降低;轴压力通过“剪切—摩擦”作用提供抗剪力;接合筋通过“剪切—摩擦”及销栓作用提供抗剪能力;接缝极限抗剪强度与缝宽无关,但剩余强度随缝宽增大而增大;反复荷载作用下,接缝抗剪强度退化等。对竖向齿槽接缝强度的设计提出了较为合理的方法。     

内嵌FRP筋加固混凝土梁的抗剪性能研究

目的探究内嵌FRP筋加固混凝土梁的抗剪性能和剪切延性性能,建立加固梁的抗剪承载力计算公式,为加固梁抗剪加固的应用提供理论依据.方法对7根内嵌FRP筋加固混凝土梁和2根对比梁进行抗剪性能试验,分析其破坏模式;研究其荷载-挠度关系曲线、荷载-FRP筋、箍筋应变关系曲线,分析斜截面应力重分布现象以及剪切延性性能;基于拱形桁架模型,引入关键系数,建立加固梁的受剪承载力计算公式.结果加固梁的抗剪承载力提高了近30%;发生剪切破坏各加固梁的剪切延性系数与对比梁BS2剪切延性系数相比的平均比值为1.167,剪切延性有所改善;加固梁斜截面出现了2次应力重分布,分别是斜裂缝出现时和箍筋屈服时;将已有文献剪切破坏加固梁的抗剪承载力试验值与笔者建立的加固梁抗剪计算公式的计算值进行对比,吻合较好.结论内嵌FRP筋加固技术能够提高梁的整体刚度和抗剪承载力,有效地延缓斜裂缝的开展,减小斜裂缝的宽度,提高混凝土骨料间的咬合作用,从而改善加固构件的受力情况及变形能力.     

钢板-混凝土组合板在横向集中荷载作用下的破坏模式分析

采用ANSYS有限元与试验相结合的方法,研究了板件截面抗弯承载力与抗剪承载力随剪跨比变化的趋势,分析了在跨中单点(两点对称)加载下剪跨比对板件破坏模式的影响规律.结果表明:钢板剥离破坏仅发生在抗剪连接件不完全剪力连接时的板件;在跨中单点(两点对称)加载下,剪跨比小于7.5(7)时,截面抗弯承载力较抗剪承载力充足,试件发生剪切破坏;剪跨比在7.5(7)与10(9)之间时,截面抗弯与抗剪承载力均不足,试件发生弯剪破坏;剪跨比大于10(9)时,截面抗弯承载力较抗剪承载力不足,试件发生弯曲破坏.     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

全装配式混凝土结构界面软索连接拼缝抗剪性能试验研究

对5个设置界面软索连接的全装配混凝土试件进行静力加载试验研究,包括3个墙与墙连接试件及2个楼板与楼板连接试件.并采用目前已有的界面抗剪承载力计算方法对试验结果进行对比计算.研究结果表明:拼缝抗剪承载力主要由软索受拉产生的界面抗剪摩擦力和软索自身的销栓力组成,试件呈现良好的延性.针对试验结果,深入分析了软索连接拼缝的受力及破坏机理,采用合理的计算假定,提出了软锁连接拼缝抗剪性能的三折线受力模型,理论方法计算结果与试验值吻合比较理想,可为全预制混凝土结构软索连接拼缝的抗剪承载力计算及工程实践提供参考.     

复合齿槽劲性连接预制剪力墙抗剪性能试验研究

为研究钢筋截面面积和H型钢抗剪键对试件抗剪性能的影响,设计制作了3片剪跨比为0.87的足尺寸装配式低矮剪力墙试件.主要研究了在竖向轴压力保持不变的状态下,3片剪力墙试件通过单调推覆荷载作用的破坏过程和最终破坏形态、各阶段荷载特征值、荷载-位移曲线,对比分析了新、旧混凝土结合面处普通凿毛、增加钢筋截面面积、增设H型钢抗剪键3种不同的构造处理方式对试件抗剪性能的影响.得出主要结论如下:3片试件的破坏过程及最终破坏形态较为接近,均是剪力墙试件右侧暗柱根部钢筋受拉屈服甚至拉断,左侧暗柱根部混凝土压溃脱落,结合面处开展的水平裂缝为主裂缝;3片剪力墙试件在复合齿槽处的U型钢筋搭接连接均能有效地传递应力,且增加结合面处钢筋截面面积以及增设H型钢抗剪键均能有效地提高试件的抗剪承载力,试件YZW-1、YZW-2、YZW-3的峰值承载力分别为773.4 kN、950.3 kN、925.3 kN,增加钢筋截面面积的试件YZW-2极限承载力提高了22.9%,增设H型钢的试件YZW-3极限承载力提高了19.7%.通过对比3片试件的荷载-位移曲线可以看出,试件YZW-2相较于试件YZW-1,刚度提高很多,抗侧移能...     

集中荷载作用下钢-玻璃纤维复合纵筋混凝土梁的受剪承载力

为研究钢-玻璃纤维复合筋(SGFCB)作为纵向受拉筋时混凝土梁的受剪性能,进行了集中荷载作用下SGFCB混凝土梁的受剪承载力试验.试验参数为纵筋种类、构件剪跨比和纵筋配筋率.分析总结了SGFCB混凝土梁受剪破坏形态、受剪承载力和斜裂缝宽度发展随上述试验参数的变化规律.试验结果表明:SGFCB试件梁的剪切破坏形态有斜压破坏、剪压破坏和非典型的剪压破坏3种,与钢筋混凝土梁的受剪破坏形态相似.剪跨比、配筋率和配箍率相同时,SGFCB混凝土梁受剪承载力和刚度均小于钢筋混凝土梁,斜裂缝最大宽度大于钢筋混凝土梁.在试验承载力结果基础上,拟合了SGFCB混凝土梁受剪承载力-剪跨比关系曲线.最后,提出了可用于设计的集中荷载作用下SGFCB混凝土梁受剪承载力计算公式,该公式具有较高的安全保证率.     

建筑模网混凝土矮墙抗震性能试验研究

建筑模网混凝土墙体是一种免模板的新型组合结构,是由钢板网、竖向加劲肋和交错连接的水平折钩拉筋构成空间网架结构,内浇不振捣自密实混凝土后制成的一种新型住宅墙体材料.通过6个建筑模网混凝土矮墙的抗震拟静力试验,研究了这种新型墙体的破坏形态、滞回特性、变形能力和抗剪承载力等.研究表明：模网混凝土墙体的破坏过程与普通混凝土墙体较为相似,呈剪切破坏形态;模网混凝土墙体表现出较高的抗剪能力,且《建筑模网混凝土结构技术规程》（DB 21/T1210—2004）对模网混凝土的抗剪强度有足够的保证;模网混凝土墙体变形能力略低于普通钢筋混凝土墙体试件.     

新型装配整体式梁板节点受力性能试验研究

为解决现在预制装配式混凝土结构中叠合楼板技术中存在的成本过高、节点连接处受力薄弱、整体性差等问题,提出一种刚接全边界整体预制楼板,并采用环氧树脂涂抹连接处的新型装配整体式梁板节点。针对本文提出的一种新型装配整体式梁板节点悬臂端进行单调静力加载试验,记录了其受力变化过程和破坏特征,获取各梁板节点试件的承载能力、荷载-受拉面筋应变曲线等力学性能。试验结果表明：未经过接缝处理的装配式梁板节点构件表现为弯剪破坏和沿叠合面剪切破坏,而采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件则表现为受弯破坏。此外,进过接缝处理的装配式梁板节点试件具有较高承载力。这说明,采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件可以使新旧混凝土更好地形成一个整体而工作。     

新型装配式剪力墙恢复力模型

针对新型装配式剪力墙结构,以轴压比和边缘构件纵筋配筋率为对照参数,设计了3个缩尺比为1∶1.54的剪力墙试件并进行了拟静力试验。试验结果表明,3个试件的最终破坏模式相近,表现为墙体斜裂缝开展至受压区混凝土剥落的弯剪破坏;轴压比的减小或边缘构件纵筋配筋率的降低均对新型装配式剪力墙抗震性能有不利影响,表现为滞回性能减弱和极限承载力降低。结合有限元模拟结果,建立了新型装配式剪力墙的五折线骨架模型及恢复力模型,该模型与试验结果吻合较好,可以为新型装配式剪力墙结构的弹塑性地震反应分析提供参考。     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。     

蜂窝梁-焊接环式箍筋柱节点抗剪受力性能

通过4个蜂窝梁贯通型接点、2个外伸式端板连接节点,以及2个平齐式端板连接节点的低周反复荷载试验,研究焊接环式箍筋柱与焊接蜂窝梁连接节点的破坏特征和抗震性能.在此基础上,对焊接环式箍筋柱节点的抗剪受力性能进行分析,考虑混凝土、焊接环式箍筋、不同连接形式的约束作用及轴力等因素的影响,最终得出4组试件抗剪承载能力的计算公式.结果表明,理论与试验结果之间存在一定的误差,但是整体而言仍然具有参考价值,可为工程设计提供实际依据.     

HSS-H刚性连接节点的极限承载力研究

现有钢结构节点设计手册未给出梁端加强式方钢管柱与H型钢梁刚性节点(HSS-H刚性节点)极限承载力的计算公式。运用大型通用有限元分析软件ANSYS对HSS-H刚性连接节点的极限承载力研究,通过平衡路径应力分布图进行结果比较和分析,表明了通过梁端加盖板和肋的方式加强梁柱节点能有效地迫使梁端塑性铰向梁的跨中移动。     

采用空间拉压杆模式对同时传递剪力和不平衡弯矩板柱中节点的分析

现有的经验方法无法准确计算同时传递竖向剪力和不平衡弯矩的钢筋混凝土板柱中节点的极限承载力．本文采用空间拉压杆原理将节点简化为由一系列钢筋拉杆及混凝土压杆组成的结构体系．以受拉钢筋和抗冲切元件屈服为标志，推导出了4种极限状态下中柱节点的极限承载力表达式，以此计算结果为基础可以作出相应的节点极限承载力折线图．与较多实验结果的对比证明该方法计算简便，结果合理，适用于工程设计．     

考虑叠合面滑移的新型拼缝叠合板受力性能的有限元分析

为了优化双向受力钢筋桁架混凝土叠合板的拼缝构造方案,提高叠合板拼缝处的受力性能,本文设计了一种新型口袋式拼缝形式的叠合板。由于新旧混凝土叠合面容易发生相对滑移,从而影响板的整体承载力,因此本文利用有限元法研究其受力性能时考虑了叠合面滑移。通过对现浇板、密拼式叠合板和新型口袋式叠合板的数值分析,研究拼缝构造形式、现浇层厚度和附加钢筋对叠合板受力性能的影响。研究结果表明：新型口袋式拼缝形式可以使叠合板具有较好的承载能力,并保证了预制层和现浇层混凝土之间力的有效传递;增加现浇层混凝土厚度能够有效提高叠合板的承载力;附加钢筋配筋率对叠合板承载力影响也尤为明显,叠合板承载力在一定范围内随附加钢筋的配筋率的增加而提高。     

新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析

为提高钢框架焊接节点的抗震性能,提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析,对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点,采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移,使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏;塑性变形能力及耗能能力显著提高;塑性应变累积加剧板件局部屈曲,造成强度、刚度逐步退化,抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下,延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%,验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能.     

混凝土圆形冲切板的强度与变形计算

通过试验验证,圆形混凝土板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形,该变形反映了板在各个受力阶段的抗弯性能,也在很大程度上直接影响着冲切锥面上的应力分布和板面钢筋的抗冲切能力.建立了考虑受弯变形的板冲切破坏机构,提出板的极限强度由冲切锥抗冲切力和板在冲切时的抗弯能力组成.并对圆形冲切板的挠度分阶段进行了计算.对冲切板强度和变形的计算结果与实测值吻合良好.