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．     

基于ADINA的焊接箍筋钢板连梁抗震性能研究

为了利用有限元软件ADINA建立了焊接箍筋钢板—混凝土组合连梁数值计算模型,分别对嵌有8 mm,10 mm和12 mm钢板厚度的钢筋混凝土—钢板组合连梁的抗震性能进行计算分析。结果表明了连梁内的钢板厚度即含钢率对钢板—混凝土连梁的抗震性能具有显著的影响。连梁的抗震性能随着钢板含钢率的增大而改善。如果钢板厚度过小会导致连梁在地震时的延性和耗能性能不足;但若厚度过大会造成增大成本及施工难度增大等问题。为此,需要一个相对理想厚度的钢板,使钢板—混凝土连梁的抗震性能达到最优。     

缩口型压型钢板-混凝土组合板弯曲刚度试验研究

研究缩口型压型钢板-混凝土组合板的刚度和变形计算方法,对8块缩口型压型钢板-混凝土组合板和6块缩口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板进行了静力性能试验研究,结合试验研究结果对组合板弯曲刚度计算方法进行了比较研究,提出了适用的缩口型压型钢板-混凝土组合板刚度计算方法.     

钢-混凝土组合空腹夹层板几种有限元模型的对比研究

为了比较钢-混凝土组合空腹夹层板3种常用的有限元模型的计算结果,建立了考虑材料非线性的壳-实体精细化模型和两种梁-壳混合模型。以30块精细化程度不同的正交正放钢-混凝土组合空腹夹层板数值模型为例,并考虑剪力键节点尺寸及表层混凝土板厚的变化进行有限元参数化分析。找出了简化数值模型和精细化数值模型对于竖向挠度、自振频率等计算结果的差别,并提出了基于结构层次和构件层次的修正方法。在工程数值分析中,想要得到更好的精度,应采用精细化的有限元模型,或对简化数值模型结果进行修正。     

组合空腹板架结构的连续化分析

根据钢-混凝土组合空腹板架的构造特点,提出了此结构的连续化分析方法.采用具有三个广义位移的非经典平板理论,并考虑上下表层抗弯刚度,将组合空腹板架结构连续化为具有三层构造的夹层板.得到了拟夹层板的连续化分析的相关微分方程,并推导了矩形平面周边简支条件下高阶微分组的解,得到组合空腹板架结构在均布面荷载作用下的位移、应变、弯矩、剪力的表达式.     

GFRP管-混凝土组合桥墩的概念及其抗震性能

提出应用于强震区桥梁结构体系中的GFRP管-混凝土组合桥墩的概念及其抗震设计,这种新型组合桥墩可改善抗侧力混凝土桥墩传统做法中的难题.通过拟静力和地震模拟振动台模型试验,研究了这一新型组合桥墩的抗震性能.研究结果表明,GFRP管-混凝土组合桥墩具有较好的抗震性能,可以克服普通混凝土桥墩所具有的地震易损性的缺陷.     

新型钢梁-型钢混凝土剪力墙组合节点抗震性能

采用非线性有限元方法,对提出的一种新型钢梁-型钢混凝土剪力墙组合节点进行低周循环加载非线性研究,并通过参数化分析,探讨混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、钢材强度等级、端板厚度和摩擦因数等因素对该类节点抗震性能的影响。结果表明:提出的这种新型盖板犬骨式钢梁-型钢混凝土剪力墙组合节点滞回曲线饱满,抗震性能优越;混凝土保护层厚度、钢材强度等级和端板厚度等因素对节点的抗震性能影响较大。     

内藏分块钢板组合剪力墙抗震性能试验

设计了1个连排型钢混凝土柱组合剪力墙试件和1个连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究.分析各试件的破坏特征、承载力、滞回性能、刚度衰减过程、延性和耗能能力等抗震性能.试验结果分析表明,连排型钢混凝土柱组合剪力墙混凝土墙体内加设分块钢板后,抗震性能显著提高.建立了连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙的刚度和承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.     

自复位U形钢板耗能支撑设计与滞回性能分析

为控制地震作用下结构的残余变形,提出了一种自复位U形钢板耗能支撑,采用组合碟簧作为复位系统提供复位能力,将U形钢板作为耗能系统提供耗能能力.在耗能系统和复位系统的双线性弹性模型基础上,建立了支撑恢复力模型,并对支撑进行数值模拟,分析不同设计参数对支撑滞回性能的影响.结果 表明,自复位U形钢板耗能支撑具有稳定的耗能能力和良好的自复位能力,且耗能能力随U形钢板宽度的增加而增强,复位能力随组合碟簧初始预压力的增大而增强,建议将组合碟簧的预压力取值为大于耗能系统的屈服强度且小于耗能系统的极限强度.     

弹丸侵彻钢板夹层钢纤维混凝土遮弹板数值模拟

为研究钢板夹层钢纤维混凝土遮弹板抗侵彻性能,利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元计算软件,数值模拟了高速弹丸撞击钢板夹层钢纤维混凝土遮弹板的过程,得到了弹丸侵彻靶板的速度、加速度变化曲线。通过分析不同弹速产生的弹丸速度及加速度的变化,得出不同初速条件下弹丸速度与时间的关系和加速度变化规律。该研究为组合遮弹板结构抗侵彻性能提供了理论依据,解决了过程计算的繁琐问题。     

空腹桁架梁-空腹夹层板楼盖的静力性能分析

空腹桁架梁-空腹夹层板是一种新型空腹夹层板,为研究其在静力作用下挠度变化,采用参数化建模分析,通过改变混凝土板厚度、空腹桁架梁及空腹夹层板上下肋刚度、剪力键和边柱刚度、跨高比等,建立94个有限元模型,得出这些因素对楼盖挠度的影响程度。研究表明,混凝土楼盖厚度增加,楼盖挠度先增加后减小;空腹桁架梁上下肋刚度与挠度近似呈线性变化;剪力键和边柱的刚度与挠度呈非线性变化,且随着刚度增大其对挠度影响程度逐渐降低;跨高比与挠度呈近似正比关系,且跨高比对结构挠度影响最大,为控制挠度的主控因素。     

钢板混凝土组合墙试验和有限元分析

设计制作了4个1/4缩尺模型的钢板混凝土组合墙试件,进行拟静力试验,通过改变墙体构造措施与含钢率来研究此类墙体的抗震性能.然后,采用ABAQUS软件建立非线性有限元分析模型,进行参数分析.试验结果表明,增加钢板厚度可明显增加组合墙体的承载力、耗能能力等.在含钢率相近的情况下,设置封板构造的组合墙体与含加劲肋的墙体具有相近的承载力,但前者的屈服荷载、延性性能及耗能能力明显更高.有限元参数分析结果表明,增加封板数量,提高了含钢率,增加了试件峰值荷载,而增设加劲肋可使试件各特征值明显提高;降低剪跨比能够提高试件的承载力,但试件延性降低,不利于抗震.钢板混凝土墙体不满足抗震性能要求时,可通过提高钢板厚度、增加加劲肋数量和采用腔体结构形式来提高墙体抗震性能.     

空腹夹层板静动力特性理论计算与试验研究

为了建立更为精确的数值化模型来模拟空腹夹层板结构的静动力特性,基于有限元法,建立了钢-混凝土空腹夹层板结构的精细化数值模型,并进行静动力特性分析,同时对比工程计算简化模型和现场试验测试结果.分析结果表明:基于精细化数值模型得到的空腹夹层板静动力特性计算值与试验研究值较为接近,验证了精细化数值模型的合理性和准确性;同时剪力键高度和混凝土板的厚度对空腹夹层板的竖向挠度影响显著,而剪力键高度对空腹夹层板的固有频率影响显著.结果对建立精确的空腹夹层板结构模型提供重要参考.     

蜂窝型混凝土空腹夹层板剪力键静力参数化分析

为进一步研究蜂窝型混凝土空腹夹层板新型楼盖结构,同时完善空腹夹层板结构体系,本文研究以某大学文体中心的蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖为基础,提取出其重要构件Y字形剪力键进行模型简化并建立了有限元基准模型。再通过参数化分析,研究不同因素影响下Y字形剪力键静力性能变化。结果表明,纵筋配筋率对剪力键的受剪承载力影响较小,而箍筋体积配箍率、混凝土强度和剪力键截面面积对其有较大影响。为蜂窝型混凝土空腹夹层板的设计研究提供了一定的参考价值。     

混凝土板对钢空腹夹层板楼盖静力性能影响分析

为进一步研究混凝土板对钢空腹夹层板楼盖静力性能的影响,运用非线性有限元方法,通过建立精细化模型,对其在两个设计层次中的影响程度进行了对比分析。以混凝土板厚度作为变量,分析了不同混凝土板厚夹层板楼盖静力特性的变化趋势,并对其进行了比较。研究结果表明,混凝土板可以显著提高楼盖结构竖向刚度,并有效降低钢空腹夹层板楼盖上肋和剪力键的应力水平。根据常见结构跨度,混凝土板厚的取值范围在120 mm以内时,结构整体性能提高最为明显。因此,在设计分析时考虑混凝土板的影响是合理的。     

方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构抗震性能研究

近年来,方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构是在高层建筑中应用较多的一种结构型式.针对汶川地区一个8层方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构,以梁柱线刚度比为计算参数,采用push over分析对该结构地震作用下的性能进行计算分析.研究结果表明,该组合框架结构的梁柱线刚度比不大于0.46时,具有较好的抗震性能,可为其抗震研究提供一些参考数据.     

大跨度正交斜放空腹夹层板楼盖刚度分析

正交斜放空腹夹层板是在空腹夹层板楼盖基础上发展而来的一种新型大跨度楼盖结构,具有网格造型美观、受力性能好等特点。为研究新型楼盖结构的刚度,以拟建工程为例,基于Midas Gen建立有限元模型,分析各个因素对正交斜放空腹夹层板楼盖刚度的影响。结果表明:对于现场浇筑一次成型的空腹夹层板,在设计时应考虑上肋表层混凝土板作为翼缘对空腹夹层板整体刚度的贡献;上、下肋高度对空腹夹层板刚度影响最大,在楼盖设计时,上、下肋肋高宜按网格边长的1/10～1/15取用;当楼盖的长跨比1.5时,正交斜放空腹夹层板楼盖相较于正交正放空腹夹层板,刚度储备大,抗变形能力更强。     

考虑滑移效应的钢板-混凝土组合板刚度分析

采用折减刚度法分析了钢板-混凝土组合板在受弯状态下交界面的滑移情况,建立了界面剪力关于剪跨段长度的函数,进而推导了跨中一点加载和两点加载情况下组合板跨中挠度的计算式.此外,将钢板-混凝土组合板看作是底部纵向受拉钢筋锚固在底面的混凝土结构,基于钢筋混凝土梁的抗弯刚度计算式,并采用修正的折减钢板宽度系数法近似考虑钢板与混凝土滑移的影响,得到了组合板抗弯刚度计算式,进而利用材料力学公式进一步计算组合板跨中挠度.将这2种方法的计算结果与4组共9块简支组合板的试验结果进行对比,发现计算结果与试验结果吻合良好,2种方法均可用于计算钢板-混凝土组合板跨中挠度,且第2种方法具有一定的安全储备,方便实际工程的设计应用.     

中空夹层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓连接节点抗震试验研究

为了深入研究装配式圆中空夹层钢管混凝土组合框架节点的抗震性能和破坏机理,文章进行了4个中柱节点的水平低周反复加载试验。试件由圆套圆中空夹层钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边紧固高强螺栓和平齐或外伸端板连接组成。文中详细研究了试件破坏形式和组合楼板的裂缝分布规律,分析了滞回曲线、强度和刚度退化规律及耗能能力等,采用欧洲相关规范评价了此类装配式组合框架节点的刚性。试验结果表明,端板形式和柱截面空心率对此类装配式组合框架节点的承载力和耗能能力有明显影响。当端板形式相同时,柱截面空心率为0.61的节点承载力和总耗能比柱截面空心率为0.73的节点有明显提高;当柱截面空心率相同时,外伸端板连接节点的承载力和总耗能优于平齐端板连接节点。分析表明,装配式圆中空夹层钢管混凝土组合框架节点为半刚性连接、部分强度节点。研究成果可为此类新型装配式组合框架在实际工程中应用提供科学理论依据。     

钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架拟动力试验

为了研究地震作用下半刚性钢管混凝土框架结构的动力性能与破坏机理,进行了两榀钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架的拟动力试验,以El Centro波作为拟动力试验的激励输入,获得不同地震加速度峰值下结构的动力响应和破坏模式.分析了在地震作用下组合框架的滞回曲线、动力放大系数、阻尼比、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能指标,研究了结构在不同地震波阶段的位移时程曲线和加速度时程曲线等动力响应,比较了柱截面形式和端板类型对组合框架结构抗震性能的影响.试验结果表明,在柱截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接,方钢管混凝土框架的刚度大于圆钢管混凝土框架,但其延性系数小于圆钢管混凝土框架;该类型半刚性组合框架具有良好的抗震性能,连接可靠,可以在实际工程中推广和应用.