圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能, 进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验, 分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征; 考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂, 建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型, 基于试验结果分析了数值模型的适用性; 以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数, 计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能; 依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能, 提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式; 应用数值模型梁位移延性系数计算结果, 回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明: 数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03, 挠度比值为0.87~1.09, 因此, 弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好, 可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为; 圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大, 随圆管管径的改变变化较小, 位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大, 随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小; 不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19, 体现了较好的延性; 采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98, 因此, 公式计算结果准确; 为使圆管翼缘组合梁具有一定延性, 建议位移延性系数大于3.5。      

钢板梁腹板的纯剪屈曲计算

本文讨论了钢板梁腹板在剪切极限状态下的设计准则，根据复合有限条法对板的屈曲分析结果，给出考虑翼缘的束影响屈曲系数设计曲线，同时还给出了考虑膜板屈后强度时极限承载力的计算方法。     

带混凝土翼板的圆管上翼缘钢-混凝土组合梁抗弯性能

考虑不同加载方式与下翼缘宽度, 对3根带混凝土翼板的圆管翼缘钢-混凝土组合梁进行抗弯性能试验, 分析了试验梁的抗弯承载性能与破坏形态; 基于试验梁的抗弯特征, 推导了组合梁屈服弯矩和极限弯矩简化计算公式。研究结果表明: 试验梁均发生典型的塑性弯曲破坏, 稳定性良好; 达到极限承载力时, 梁端处上翼缘钢管与混凝土翼板相对滑移均小于0.43 mm, 试验梁体现了良好的协同工作性能; 随下翼缘宽度的增加, 试验梁刚度与承载力增大, 对于下翼缘宽度分别为150、260、300 mm的试验梁, 其屈服弯矩的比值为1∶1.44∶1.55, 极限承载力的比值为1∶1.31∶1.40;随着试验梁承受弯矩的增大, 当中性轴上升至混凝土翼板时, 钢管混凝土处于受拉状态, 可不考虑钢管与内填混凝土的套箍效应, 而当塑性中性轴位于上翼缘钢管混凝土内时, 可不计入该套箍作用对极限抗弯承载力的影响, 但其可促进延性的继续发展; 试验梁的位移延性系数均大于3.35, 延性较好; 屈服弯矩、极限弯矩理论计算值与试验值的比值分别为1.02~1.04、0.96~1.03, 吻合良好, 因此, 所出提出的简化理论计算公式简单、可靠。      

混合设计的高性能钢梁抗弯性能试验

采用两点加载的方式,对3片混合设计的高性能HPS 485 W工字钢梁进行抗弯性能试验,分析了截面几何参数对试验梁抗弯承载力、弹塑性变形和破坏形态的影响。结合跨中单点加载的试验结果,对比分析了不同加载方式对试验梁抗弯承载力的影响,建立了能够准确模拟试验梁抗弯过程的有限元模型,在非厚实截面范围内对混合设计的高性能钢模型梁进行了关键参数的数值分析。分析结果表明：对两点加载的试验梁,抗弯破坏形态为纯弯段区出现受压翼缘与受压区腹板的局部屈曲;随着翼缘宽厚比的降低,钢梁的塑性转动能力明显提高;随着腹板高厚比的增加,钢梁的抗弯强度和延性均会降低;对相同几何尺寸的模型梁,加载方式改变时,钢梁的抗弯过程相似,但控制钢梁失效的破坏形态不同;对混合设计的钢梁,建议腹板与翼缘材料强度等级差不大于2个强度等级。     

宽翼缘梁桥剪力滞效应的解析解

本提出了宽翼缘梁桥剪力滞效应的一种通用解析解法，将梁分解成单独的平面应力板和柱条，用弹性力学理论求得其解析解，在献[12]的基础上，本考虑了梁桥腹板与翼缘联接处的加强和缓变厚度的影响。使得分析模型较献[12]更完善，更准确。     

钢筋混凝土不等肢异形柱抗剪性能试验研究

为了考察钢筋混凝土不等肢异形柱的抗剪性能,对12个不等肢异形柱试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究．试验结果表明：异形柱的2个柱肢均发生较为严重的破坏,翼缘也具有抗剪作用;随翼缘增大,钢筋混凝土不等肢异形柱斜截面的抗剪承载力提高;水平荷载作用方向不同时,不等肢异形柱的抗剪承载力和变形能力不同．根据试验结果,考虑翼缘混凝土对异形柱抗剪承载力的作用对相关规范中给出的公式进行了修正,使之适用于钢筋混凝土异形柱抗剪承载力的计算．     

上翼缘作用均布荷载的钢梁整体稳定研究

为研究悬臂梁构件的整体稳定性,确定悬臂梁不需要进行整体稳定计算的临界条件,考虑了无支撑约束和上翼缘与刚性铺板相连2种情况,采用ABAQUS有限元分析软件对上翼缘在均布荷载作用下的双轴对称工字形截面悬臂梁进行整体稳定承载力计算.研究结果表明:上翼缘与刚性铺板相连的悬臂梁整体稳定承载力约为不设支撑时的2倍,并得到悬臂梁不需要进行整体稳定计算的临界扭转参数Kcr.     

带管翼缘的钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为了研究带钢管混凝土上翼缘的钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能,进行了组合梁静力试验,建立了组合梁有限元模型,进行了非线性静力变参数分析。基于钢材的理想弹塑性模型和圆形钢管约束混凝土模型,建立了正截面抗弯承载力理论分析模型。研究结果表明:新型组合梁满足平截面假定,抗弯承载力大,延性好,钢管内填混凝土与管壁无滑移;极限抗弯承载力随含钢率与钢材的屈服强度的提高而增大,管内填混凝土强度的提高对极限承载力影响不大,但可以显著提高其延性,因此,在新型组合梁设计过程中要考虑内填混凝土强度和上翼缘钢管屈服强度之间的匹配关系;极限抗弯承载力试验值与理论计算值的比值为1.07,说明理论分析模型偏于安全。     

钢-混双面结合梁负弯矩区抗弯强度计算探讨

对钢-混双面结合连续梁负弯矩区抗弯强度进行了研究,并对梁截面塑性中和轴位于钢梁腹板、钢梁受压翼缘及混凝土受压翼缘的几种可能出现情况,分别推导得到了负弯矩区抗弯强度计算公式。初步了解和认识了这种新型结构的性能,有利于研究工作的进一步展开。     

型钢混凝土梁受弯刚度计算

根据平截面假定和型钢混凝土共同变形假定，推导出型钢混凝土梁刚度与钢筋混凝土及型钢刚度的迭加关系．利用现行混凝土结构设计规范中刚度计算的有关公式，在对中和轴位置和考虑型钢受拉翼缘影响的裂缝间钢筋应力不均匀系数等进行近似处理后，给出了型钢混凝土梁刚度计算公式及其简化公式．给出的计算公式与试验结果吻合较好，可供工程技术人员参考。     

冷弯薄壁型钢钢板-螺栓梁柱节点的力学性能分析

为了观察不同梁、柱截面尺寸冷弯薄壁型钢钢板一螺栓节点静力性能的影响因素,采用AN—SYS软件对连接进行非线性有限元分析,研究3种梁柱腹板的节点螺栓间距、连接板厚度、腹板厚度和翼缘宽度等因素对其连接性能的影响．结果表明,梁柱腹板宽度、连接板厚度、梁柱腹板厚度是影响该连接节点静力性能的有效因素,而改变螺栓间距、梁柱翼缘宽度对节点的初始刚度和极限承载力的影响都不明显．给出了3种截面形式节点的设计建议,并对节点滞回性能进行了初步探讨,提出了滞回性能指标分析结论．     

基于Reissner原理的波形钢腹板箱梁约束扭转分析

为更加合理地分析波形钢腹板箱梁约束扭转效应,考虑波形钢腹板的褶皱效应推演了翘曲正应力和剪应力计算式,应用Reissner原理建立了波形钢腹板箱梁约束扭转控制微分方程,给出了不同于乌曼斯基第二理论的翘曲系数公式. 通过简支梁数值算例验证了所推导公式的正确性,并分析了腹板厚度和悬臂板宽度变化对箱梁横截面应力的影响. 研究结果表明:相对于乌曼斯基第二理论,基于Reissner原理计算的应力与有限元解吻合更好;按乌曼斯基第二理论与按Reissner原理计算的翘曲系数的比值可达到4.70;波形钢腹板主要承担剪应力,几乎不承担翘曲正应力,而顶底板既承担翘曲正应力也承担剪应力,应对顶底板予以重视,防止斜裂缝的产生;腹板厚度增大能减小翘曲正应力;随着悬臂板宽度的增大,当悬臂板宽度比大于0.10时,翘曲正应力减小,而当悬臂板宽度比大于0.30时,总剪应力几乎无变化.      

变高度薄壁箱梁剪力滞的几何非线性分析

根据势能变分原理,考虑薄壁箱梁翼缘的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性,导出了变高度薄壁箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条最小二乘配点法进行求解.将计算值与试验结果进行了比较,两者吻合较好.研究表明,对于三跨变高度薄壁连续箱梁,在均布荷载作用下,内支座截面的应力分布不均匀程度较中跨跨中截面大;荷载越大,非线性效应越显著.     

部分预应力混凝土梁设计中几个问题的试验与分析

本文根据两组翼缘宽比梁高为1的工字形和T形截面部分预应力混凝土梁的试验结果,分析了非预应力钢筋采用Ⅲ级钢筋的可能性;非预应力钢筋中应力变化特点;翼缘剪力滞后影响;不同截面形式对名义拉应力的影响;裂缝计算等问题。并提出有关建议。     

翼缘削弱的型钢混凝土框架试验与有限元分析

通过对一榀两跨三层型钢混凝土框架模型的低周反复荷载试验,研究了翼缘狗骨式削弱的型钢混凝土框架的抗震性能。框架按＂强柱弱梁＂的原则设计,且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加了梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位纵向钢筋的配筋量。试验结果表明：框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求;这种构造措施能将塑性铰从梁端根部转移到翼缘削弱部位从而有利于型钢混凝土框架形成梁铰耗能机构,增强其耗能能力。采用ANSYS参数化程序设计语言（AP-DL）编制了命令流,对模型框架在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,验证了基于分离模量理论计算的翼缘削弱的型钢混凝土框架结构全过程分析方法的可行性。     

波形钢腹板PC桥剪力键部位密实度分析

波形钢腹板箱梁底板剪力键通常存在上翼缘,上翼缘的存在及配筋密集导致混凝土浇筑不密实。基于超声CT(计算机断层扫描)测试技术,考虑延时修正,采用迭代重构算法(SIRT算法)识别不同区域的波速,测试波形钢腹板组合箱梁底板角钢剪力键部位的混凝土密实性。研究结果表明,超声CT测试技术能够图形化显示测试区的混凝土波速场,可直观判别测区混凝土缺陷的分布范围;采用A1~A10共10个发射测点和B1~B10共10个接收测点,单个测区测得100组数据的超声CT测试方案,能有效反演测区的混凝土波速场,即能有效识别混凝土材质的不均匀性;4个测区的测试结果表明所测桥梁的相应部位混凝土浇筑较为密实,无混凝土浇筑不密实现象。研究可为波形钢腹板组合桥梁的施工质量评估方法提供参考。     

波形钢腹板箱梁剪力滞效应的变分法求解

变分原理通常适用于箱形截面梁剪力滞效应弹性分析.基于波形钢腹板组合箱梁在弯曲荷载作用下的"拟平截面假定",运用变分原理推导了波形钢腹板箱梁在集中荷载作用下翼板的正应力和剪力滞系数计算公式,并与有限元分析结果进行了对比.分析结果表明:变分法算得的翼板正应力和剪力滞系数和有限元法结果吻合,该法可为今后波形钢腹板组合梁桥的设计计算提供参考.     

移动荷载下波形钢腹板曲线组合梁桥动力特性研究

综合考虑曲梁弯扭耦合、腹板剪切变形及箱梁的约束扭转,利用能量变分法和哈密顿原理对移动荷载作用下波形钢腹板曲线组合梁桥的竖向自振频率和动位移解析解进行了推导,将理论值与文献算例值及有限元值进行对比,验证了理论推导的正确性。在理论推导的基础上,探究了腹板剪切变形和箱梁约束扭转对曲梁自振及强迫振动的影响。结果表明箱梁的约束扭转对曲梁自振及强迫振动动力响应影响较小,腹板剪切变形影响较大,在计算中不应忽略。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区局部屈曲分析

侧向弯扭屈曲均为钢-混凝土组合梁负弯矩区重要屈曲模式,本文利用工形钢-混凝土组合梁中钢梁腹板在纵向线性分布应力作用下对钢梁下翼缘的侧向约束刚度计算公式,结合能量法推导了工形钢-混凝土组合梁负弯矩区钢梁的弯扭屈曲应力计算公式,并进一步获得了相应的屈曲弯矩。通过实例分析表明:现有计算方法存在一定理论缺陷,其计算结果偏差较大,计算方法更为合理。同时所得计算公式形式非常简洁,适于工程应用。     

活性粉末混凝土T形梁承载力试验与全过程分析

为了研究活性粉末混凝土（RPC）桥梁的设计理论与设计方法,本文对RPC T形桥梁进行了设计和静载试验,并对跨中截面承载力进行了全过程分析.该T形桥梁包括两片T形梁,跨度为20 m,梁高1.35 m.通过对两片RPC T形梁进行静力加载试验,测试了梁体的跨中下翼缘的拉应变随荷载的变化情况,结果表明,梁体的承载能力和抗裂性均满足规范要求.根据全过程分析结果,梁体的承载力安全系数可达2.25,通过分析与试验结果的对比,验证了全过程分析中采用的参数和假设条件的正确性.