钢-混凝土组合梁受扭性能的试验及分析

为研究新型外包钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了2根不同配箍率的组合梁纯扭试验和3根不同弯扭比组合梁复合受扭试验.测得了试件的扭矩-扭率曲线,钢筋扭矩-应变曲线,组合梁U形钢侧面、底面的应变分布及沿板宽方向的混凝土的应变分布.试验结果表明:组合梁扭转变形符合三阶段变形规律,翼板混凝土破坏与普通钢筋混凝土构件受扭破坏相似.在试验基础上,通过受扭性能的弹塑性理论分析以及变角空间桁架模型的极限承载力的分析计算,得到组合梁开裂扭矩以及极限扭矩的计算公式,与试验结果进行对比后发现两者吻合较好.     

RC梁冲击破坏机理试验研究与残余变形预测方法探讨

进行了3根剪跨比为3.58钢筋混凝土梁的落锤冲击试验和1个静力对比试验,重点研究钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下的破坏机理和冲击能量对钢筋混凝土梁残余变形的影响规律.试验结果表明,在静力下发生弯曲破坏的梁在低速冲击下的裂缝形态以弯曲裂缝、弯剪裂缝为主,在高速冲击荷载作用下以腹剪裂缝为主.试验测试了冲击力、支座反力、跨中位移和跨中纵筋应变等动态时程曲线,通过分析其动态时程曲线结果,获得了钢筋混凝土梁的冲击破坏机理,即冲击作用下梁的破坏过程分为局部响应阶段和整体响应阶段.同时,还统计了国内外相关文献冲击试验结果,通过比较分析钢筋混凝土残余变形-冲击能量关系实验数据,探讨了冲击荷载作用下钢筋混凝土梁残余变形的经验公式的适用性和存在的问题.     

静力荷载作用下组合梁的受力性能

针对普通钢-混凝土组合梁存在的一些问题,例如跨度小、承载力低、抗震能力弱、容易掀起和延性小等特点,提出了一种新型的组合梁——外包钢-钢筋混凝土组合梁,并进行了四根足尺简支梁的试验研究,通过对试件荷栽一位移曲线,荷栽一应变曲线和应变沿截面高度分布的分析,结果表明外包钢一钢筋混凝土组合梁有较优越的力学性能和良好的应用前景．与传统的工字钢一钢筋混凝土组合梁比较,其抗弯承载能力强,延性好,适用于跨度较大的结构;填充混凝土对防止钢梁发生局部失稳起到了良好的作用;对于完全剪切连接组合梁,截面平均应变基本符合平截面假定,对于部分剪切连接组合梁,截面应变不符合平截面假定．采用双梁模型对外包钢一混凝土组合梁进行非线性有限元分析,程序计算结果与试验结果比较吻合．     

配筋率对不锈钢钢筋混凝土桥墩冲击性能的影响

为了研究配筋率对不锈钢钢筋混凝土桥墩的抗冲击性能影响,该次实验采用多功能超高重型落锤试验系统,分别对两组配筋率不同的不锈钢钢筋混凝土桥墩模型试件进行水平冲击试验研究,试验获取了试件的冲击力时程曲线、不锈钢钢筋应变时程曲线、位移时程曲线,试验结果表明:在相同冲击能量下,随着纵向配筋率的提高,不锈钢钢筋混凝土桥墩的抗冲击力提高,柱顶的位移减小,主要受力位置的不锈钢钢筋变形变小。     

弹丸侵彻混凝土和钢筋混凝土的实验

实验用100 mm反坦克滑膛炮分别对混凝土靶和钢筋混凝土靶进行了射击,直径100 mm,长666 mm的卵形头部弹丸内部固定有一套加速度记录仪,以便测试并记录侵彻混凝土和钢筋混凝土过程中弹丸的加速度时程关系.研究发现侵彻混凝土和钢筋混凝土过程弹丸的加速度时程曲线可按其本身的规律划分为3个部分,各个部分代表了弹丸与靶体作用的不同阶段.侵彻混凝土和钢筋混凝土过程中弹丸的加速度规律基本相同,但加入钢筋后靶板的结构更加复杂,使得侵彻过程中弹丸的加速度震荡更加剧烈.侵彻深度和靶板局部破坏实验结果表明,钢筋混凝土比混凝土抗侵彻能力强,有较强抗二次打击的能力.     

钢筋混凝土梁冲击响应的3D细观力学模拟

钢筋混凝土结构在冲击载荷作用下响应和破坏的研究受到了广泛的关注.本文通过建立3D细观力学模型,并结合新近研发的混凝土动态计算本构模型,模拟计算冲击载荷作用下钢筋混凝土梁的响应和破坏.3D细观力学模型假定混凝土是由砂浆基体、粗骨料和界面过渡层(Interfacial Transition Zone,简称ITZ层)三相组成的复合材料.混凝土动态计算本构模型考虑了压力相关性、剪切损伤、拉伸损伤、Lode角效应和材料应变率效应等主要因素.结果表明:数值模拟得到的冲击载荷、梁跨中点挠度的时程曲线以及裂纹的分布和扩展模式与实验结果吻合得较好;新提出的混凝土3D细观力学模型和新近研发的混凝土动态计算本构模型可以用来预测钢筋混凝土结构在冲击载荷作用下的响应和破坏.     

耐碱集束型玻璃纤维混凝土板耐冲击性能研究

为了深入了解纤维混凝土的耐冲击性能,进行了不同体积掺率的高锆耐碱集束型玻璃纤维、粗聚丙烯纤维增强混凝土板的耐冲击性能的试验研究.通过试件的破坏形态、落锤的加速度时程和板底支座反力时程曲线,结合高速摄像机记录的整个试件冲击破坏过程,从动力学角度研究了纤维种类及纤维体积掺率对混凝土板耐冲击性能的改善效果.结果表明:经第2次冲击后,素混凝土与纤维混凝土板的破坏模式不同,素混凝土板呈脆性破坏,沿对角线方向破碎成4块;体积掺率为0.75%,的粗聚丙烯纤维混凝土板的损伤最小,板底出现9条主裂缝,无大面积混凝土崩落,板的塑形变形较大;体积掺率为0.75%,的高锆耐碱集束型玻璃纤维混凝土板的板底出现9条主裂缝,最大裂缝宽度仅为0.8,cm,底部出现半径约为8,cm的圆形混凝土崩落区域.通过加速度时程曲线可知,素混凝土与纤维混凝土板破坏过程也存在明显差异.在弹性变形阶段,纤维混凝土冲击持续时间比素混凝土约长1,ms;裂缝扩展及混凝土崩落阶段,当加速度降到约为峰值的1/3时,素混凝土板呈现脆性破坏,而纤维混凝土板的加速度时程曲线出现二次强化现象,呈延性破坏,纤维显著改善了板的冲击韧性,且纤维体积掺率越高,耐冲击性能改善效果越明显.     

轴向冲击荷载作用下钢管混凝土短柱的试验研究

采用落锤式冲击试验机进行了42根钢管混凝土试件的抗冲击性能试验研究,通过测量试件的应变时程曲线和冲击力时程曲线,分析其抗冲击动力特性。试件在产生压缩变形的同时,其表面中下部多处出现局部鼓曲现象,钢管与内部混凝土之间产生相对侧移;在相同冲击荷载作用下,随着钢管壁厚增大,试件表面应变减小,钢管约束混凝土变形的效果显著;在低速冲击范围内试件所受冲击力峰值变化不大。试件破坏形态和实测结果表明,钢管混凝土具有良好的抗冲击力学性能,即具有较高的强度和屈服后承载能力,以及良好的塑性变形能力。     

钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分方法

为深入了解混凝土收缩徐变对钢-混凝土组合梁力学性能的影响,采用随时间变化的换算弹性模量法建立了钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分模型,得到了组合梁内力、挠度和钢-混凝土界面滑移的微分控制方程.根据边界条件,给出了内力、变形及钢-混凝土界面滑移等各项力学性能指标的闭合解.为验证增量微分方法的正确性,对试验梁和算例梁进行了跨中挠度-时间曲线、沿梁高应变分布及梁端钢-混凝土界面滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的增量微分法与试验值和其他计算方法的计算结果吻合较好,可以有效地预测钢-混凝土组合梁的长期力学性能.     

钢管轻集料混凝土组合梁受弯性能的试验研究

对钢管轻集料混凝土组合梁进行纯弯试验,研究组合梁破坏形态、协同工作性能、荷载-应变关系及抗弯刚度.研究结果表明:开孔钢板作为组合梁的剪力连接件可以保证混凝土板和钢管轻集料混凝土梁的协同工作性能,混凝土板与钢管轻集料混凝土梁的弯曲变形一致,两者相对滑移量小于1.0 mm;组合梁具有较高的抗弯承载能力且位移延性系数大于 5.0;钢管对受拉轻集料混凝土具有良好的环向约束作用,在正常使用阶段,保证了组合梁良好的抗弯刚度;在未考虑钢筋混凝土板和钢管轻集料混凝土梁的相对滑移情况下,提出采用组合刚度法对钢管轻集料混凝土组合梁的抗弯刚度进行计算,计算值与试验实测值较吻合.