钢板组合连续桥梁的耐火极限

针对油罐车火灾对钢结构桥梁造成的严重威胁,选取四跨双肋钢板组合连续梁(4×35 m)作为研究对象。根据油罐车火灾燃烧特点选取最为贴近的碳氢(HC)火灾升温曲线,以实际受火特征还原了4种受火模式,采用热-力耦合计算方法,建立有限元模型,并对模型有效性进行了验证。首先分析了油罐车火灾作用下钢板组合梁的温度场,然后推导了火灾下双肋钢板组合梁塑性抗弯承载力计算方法,基于温度场分析结果计算了油罐车火灾下钢板组合梁正弯矩区域的抗弯承载能力衰退曲线,分析4种火灾作用下钢板组合梁的挠度变化过程,采用抗弯承载力和挠度破坏准则得出组合梁的耐火极限;最后对4种火灾场景下钢板组合梁的破坏形态进行了分析。研究结果表明:油罐车火灾下,钢材整体升温幅度远大于混凝土,组合梁截面沿梁高方向出现明显的温度梯度,其最大值为1 020℃,这种温度梯度导致的热拱是钢板组合梁在延火初期下挠的主要原因;截面抗弯承载力在延火初期降低缓慢,在进入高温阶段后截面抗弯承载力急剧降低,最终在30 min左右降低至荷载效应以下,组合梁破坏;在火灾作用下组合梁挠度总体呈三阶段发展,边跨受火长度对组合梁挠度变化影响较大,边跨受火长度越大,挠度增长越快;采用挠度准则判断组合梁的破坏相较于抗力准则偏于不安全,并基于抗力破坏准则对挠度准则进行了修正;边跨在火灾作用下表现为整体垮塌破坏,中跨受火表现为混凝土板的挠曲破坏和钢梁的鼓胀破坏。     

钢材腐蚀行为的研究进展

首先对钢材在实验室环境和自然环境下的2类腐蚀试验方法进行了归纳和分类，说明了不同试验方法的特点、适用范围和优缺点等，然后阐述了钢材在电化学、化学和生物作用下的腐蚀机理，梳理了电化学法和失重法这2种钢材腐蚀速率的测定方法及其相互校正关系，分析了钢材腐蚀后的形貌、产物和力学性能的变化及影响，并整理了包括时变模型、灰色模型和BP网络神经模型在内的钢材腐蚀预测模型，介绍了覆盖层保护、电化学保护等抗腐蚀措施及其缓蚀剂.最后，对钢材腐蚀行为的研究现状和进展进行了总结，以期为今后更深入系统的研究提供参考.     

嵌固角钢钢板-砖砌体组合梁稳定性分析

嵌固角钢钢板—砖砌体组合梁是一种用以加固改造现有老旧建筑的新型托换技术。为研究嵌固角钢钢板-砖砌体组合梁的整体稳定性,基于能量法推导出组合梁中钢板在弹性阶段屈曲应力计算公式和钢板屈曲后强度计算公式,对4种不同角钢布置方案下钢板-砖砌体组合梁的稳定性和钢板屈曲后强度变化情况进行分析。同时建立有限元模型,模拟4种不同角钢布置方案下组合梁加载情况,验证稳定性分析的准确性,并对组合梁承载力影响因素进行探究。结果表明:嵌固角钢后组合梁的稳定性和临界屈曲荷载提高十分显著,上下两侧钢板内部嵌固双角钢的组合梁形式承载能力最好。通过嵌固角钢方式提高砖砌体组合梁稳定性的方法是有效可行的,组合梁截面高度、钢板强度的增大对提高结构承载力影响较为显著。     

激光熔覆技术修复局部腐蚀钢板后修复件的力学性能

为研究激光熔覆技术修复局部腐蚀钢板后修复件的力学性能，通过单轴拉伸试验研究了腐蚀方式、腐蚀界面处理方式、腐蚀深度以及激光熔覆扫描路径对修复件力学性能的影响规律，获得了局部腐蚀件和激光熔覆修复件的力-位移曲线以及力学性能折减系数。结果表明：通过激光熔覆技术修复的局部片腐蚀和局部点腐蚀钢板，其弹性模量、屈服强度和极限强度与完整件基本相当，极限伸长率可恢复到完整件的70%以上；柔化处理熔覆层侧面-基材界面或增加搭接区域可将修复件断裂位置从熔覆层侧面-基材界面转移到基材，进一步提升修复件力学性能；激光熔覆技术可修复不同腐蚀深度的腐蚀钢板，且修复件的力学性能对扫描路径不敏感。     

锈蚀钢材力学性能试验及等效本构模型研究

为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto（GMP）模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明：钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.     

基于能量法的U型钢与混凝土组合梁变形计算分析

针对外荷载作用下,U型钢与混凝土板界面产生的相对滑移,引起内力重分布,降低组合梁承载力,增加组合梁变形等问题,运用能量法对U型钢与混凝土组合梁的变形进行了分析.在能量变分原理的基础上,建立了考虑界面相对滑移影响的组合梁的变形计算微分方程,给出不同作用荷载工况下的变形计算公式,并对其进行了算例分析,讨论了连接刚度和U型钢钢板厚度对组合梁变形的影响.计算结果表明,组合梁的变形沿梁长呈非线性分布,随着连接刚度增加而减小,随着钢板厚度的增加而减小.     

钢结构的防腐蚀技术研究

该文较全面地阐述了金属腐蚀的基本原理,通过对钢结构建筑材料在腐蚀条件下的力学性能试验,分析了在腐蚀条件下钢材的屈服强度、构限强度和伸长率等基本力学性能指标的变化规律,为研究钢结构的防腐提供了必要的依据.     

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.     

组合钢板梁负弯矩区疲劳损伤效应试验研究

为研究组合钢板梁负弯矩区的疲劳损伤效应,基于某常规跨径组合梁桥结构形式设计了2根不同配筋率组合梁试验模型,在倒置状态下开展了模型梁的初始开裂加载、疲劳加载及极限破坏加载试验,对试件的裂缝发展、挠度、应变等指标进行了观测和分析.试验结果表明,配筋率对组合梁混凝土开裂荷载影响较小,但对后期疲劳裂缝发展速率和裂缝宽度影响较大;疲劳荷载作用下,组合梁挠度和应变响应在达到稳定发展之前,会经历复杂的内力重分布过程,高配筋率试件相比于低配筋率试件有更长的内力调整期;2×106次疲劳试验后,组合梁整体刚度有轻微地退化,但钢梁未出现疲劳开裂.钢梁应变数据的观测以及损伤分析表明,钢梁中性轴指标能较好地反映组合梁负弯矩区的疲劳累计损伤作用.     

均匀腐蚀下防落梁钢圈限位装置力学性能

目的研究防落梁钢圈限位装置在不同均匀腐蚀率下的力学性能,建立腐蚀率与暴露时间关系式,提出均匀腐蚀下钢圈限位装置剩余承载力计算.方法以均匀腐蚀率为设计参数,设计4个试验试件进行单调加载试验,建立4组共20个有限元分析模型,得到均匀腐蚀下钢圈限位装置的力-位移曲线和最终破坏形态,并分析均匀腐蚀率对装置力学性能的影响.结果得出了工程常用的矩形截面钢材均匀腐蚀深度和均匀腐蚀后钢圈限位装置剩余承载力的计算方法.随着均匀腐蚀率的增加,钢圈限位装置的一阶稳定刚度K_1和极限承载力均呈现下降趋势;均匀腐蚀率对构件的二阶稳定刚度K_2和极限位移无明显影响.结论均匀腐蚀对钢圈限位装置的力学性能影响较大,矩形截面均匀腐蚀深度和均匀腐蚀后钢圈限位装置剩余承载力的计算方法降低了工程实际应用时的计算难度.     

腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式。基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测。结果表明：腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失。随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面。混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小。长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面。使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,三种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小。     

负弯矩下钢-混凝土蜂窝组合梁力学性能研究

目的研究负弯矩及弯剪作用下钢-混凝土蜂窝组合梁的破坏形态,分析不同参数对蜂窝组合梁力学性能的影响.方法在集中荷载作用下对一根蜂窝组合梁和一根蜂窝梁进行静力试验,研究在负弯矩和剪力共同作用下,钢-混凝土蜂窝组合梁的受力状态和破坏模态.以蜂窝组合梁静力性能试验为基础,建立有限元模型,将模拟结果与试验结果对比以验证模型合理性,进而研究腹板高厚比、翼缘宽厚比以及是否设置混凝土板等影响因素对蜂窝组合梁受力性能的影响.结果设置混凝土板,对于蜂窝组合梁负弯矩下的承载力有相应的提高,混凝土板对承载力的贡献为7%左右;在混凝土板受拉情况下,减小腹板高厚比和翼缘宽厚比对蜂窝组合梁的承载力均有提高,增大钢筋纵向配筋率可以提高蜂窝组合梁的开裂荷载.结论腹板高厚比、翼缘宽厚比以及混凝土板纵向配筋率对蜂窝组合梁力学性能均有明显影响,设置混凝土板可以小幅提高组合梁承载力.     

钢板-砖砌体组合梁受剪性能试验研究

钢板-砖砌体组合结构是一种新型的托换改造技术.为了掌握钢板-砖砌体组合梁的受剪性能,完成了6根组合梁的静载试验,研究了钢板厚度及螺栓间距对受剪承载力的影响,分析了组合梁受剪破坏的机理.试验结果表明,钢板与砖砌体两者互为帮助、共同工作,剪压区砌体与钢板的破坏并无明显先后顺序.组合梁的破坏总是始于剪压区钢板的局部屈曲,受剪承载力的主要影响因素为侧向钢板的厚度,螺栓间距在一定范围内对承载力影响不大,但是螺栓的布置形式对钢板的失稳破坏形态及承载力起决定性作用.在实际工程中可以对梁两侧上端进行加强约束从而提高梁的抗剪性能.此外,本文给出了组合梁抗剪极限承载力的计算公式.     

超高强钢S960火灾后力学性能试验研究

通过试验研究超高强钢S960过火冷却至常温后的力学性能,得到过火高温对超高强钢S960弹性模量、屈服强度、极限强度以及应力-应变曲线的影响规律.结果表明,钢材火灾后的力学性能取决于钢材的等级和生产加工工艺.通过对试验数据进行数值拟合,给出可准确表达S960火灾高温后材料力学性能剩余程度的预测公式.     

基于塑性理论的钢-砼组合梁正截面承载力计算

钢-砼组合梁因为充分利用了钢材的抗拉强度和砼的抗压强度,近年来得到了迅速的发展和广泛的应用,但是连续组合梁在支座负弯矩作用下将会出现砼板受拉和钢梁受压的不利情况。基于上述问题用塑性理论对负弯矩作用下的连续组合梁的正截面承载力进行了分析。     

徐变效应下曲线组合梁界面滑移与轴向力解析法计算

目的 研究徐变效应对曲线组合梁长期力学性能的影响.方法 基于弹性理论和龄期调整有效模量法(AEMM),建立徐变效应下曲线组合梁界面滑移与轴向力控制微分方程.以简支曲线组合梁为研究对象,求得均布荷载作用下微分方程解析公式,着重考察不同时刻和不同平面弯曲转角作用下界面滑移与轴向力沿梁长分布情况,并分析不同荷载和滑移刚度影响...     

U形钢板-混凝土组合梁拼接节点受拉试验研究

空腹夹层板结构的U形钢板-混凝土组合下肋梁采用装配化施工时,将拼接节点设置于跨中位置具有受力明确、施工方便的优点,但拼接节点处的较大拉力也使其成为整个结构的薄弱区域．为研究U形钢板-混凝土组合下肋梁拼接节点的力学性能,设计了5组U形钢板-混凝土组合梁拼接节点足尺试验模型,开展了拉力荷载下的静载试验,通过与有限元模型进行对比分析,明确了拼接节点在拉力作用下的内力分布规律与破坏模式,揭示了栓钉布置形式、混凝土强度、钢筋直径等因素对拼接节点力学性能的影响规律．研究发现：U形钢板-混凝土拼接节点约71%荷载由U形钢板承担,29%荷载由纵向钢筋承担,且拉力作用下节点内力沿试件长度方向分布并不均匀;在极限荷载作用下,组合梁拼接节点的混凝土将发生劈裂破坏,U形钢板最大应力达到屈服强度的95%以上,并与混凝土发生剥离．此外,通过对比分析5组试件的试验结果以及有限元参数化分析结果,发现随着栓钉数量的增加,节点极限承载力提高4%～8%,且U形钢板底板应力随栓钉数量的增加而增加;而提高混凝土强度和增大面筋直径可减小U形钢板的应力,但减小幅度较小．     

冷弯薄壁型钢腐蚀研究现状及展望

结合钢材腐蚀相关文献,从钢材腐蚀机理、腐蚀程度与表面形貌表征方法和腐蚀对钢材力学性能影响等方面,总结了锈蚀钢材的研究现状,然后分析了冷弯薄壁型钢稳定承载力计算方法研究现状。最后从材料和结构两个方面,对冷弯薄壁型钢腐蚀研究进行了展望。     

腹板嵌入式组合梁抗剪性能试验

通过6个嵌入式组合梁抗剪试件的试验,观测组合梁受剪破坏过程,研究腹板嵌入式组合梁竖向抗剪承载力的各影响因素.试验表明,嵌入式组合梁的抗剪承载力和钢梁腹板截面、混凝土翼板截面、混凝土强度等级、混凝土翼板剪跨比有关.基于试验结果,通过参数回归分析,拟合出混凝土翼板的抗剪承载力的计算公式.考虑到弯剪相互作用,提出了嵌入式组合梁受剪承载力简化计算方法;分析了钢板连接件在嵌入式组合梁受剪时的实际受力.结果表明.钢板连接件具有较高的承载力,易于在组合梁中实现完全抗剪连接.     

受酸雨侵蚀的钢-混凝土组合梁耐久性问题探索

介绍了酸雨的成因、发展趋势及其危害;分析了酸雨对钢材和混凝土的腐蚀机理;总结了目前研究酸雨侵蚀问题的主要试验方法,并结合钢一混凝土组合梁的特点阐述了研究其在酸雨侵蚀作用下耐久性问题的意义及必要性。