体外预应力钢-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式及试验研究

本文对体外预应力钢一混凝土简支组合梁的抗弯承载能力进行了静载全过程试验研究。根据4根试验梁在两点对称集中加载下的试验结果,分析了体外预应力钢一混凝土组合梁抗弯承载能力的主要影响因素,建立了抗弯承载能力的计算模型,并推导了相应的计算公式。结果表明,其计算值与实测值吻合良好。     

钢-ECC/UHPC组合梁负弯矩区力学性能研究

为改善钢-混组合梁负弯矩区混凝土易开裂缺点,引入工程水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)代替普通混凝土(NC)形成钢-ECC/UHPC组合梁,展开了1片钢-NC组合梁、1片钢-ECC组合梁和2片钢-UHPC组合梁的负弯矩区静力试验;结合有限元分析方法对比了不同类型混凝土的应变、裂缝扩展与分布特点,分析了混凝土类型和配筋对钢-混组合梁破坏形态、承载能力与变形能力影响规律。研究结果表明：钢-混组合梁在负弯矩作用下整体协同工作性能良好,破坏形态均为弯曲破坏;ECC和UHPC裂缝呈现纤细的特点,ECC尤为明显;与钢-NC组合梁相比,钢-ECC组合梁和钢-UHPC组合梁的开裂荷载分别提高了2.00和2.75倍,抗弯刚度分别提高了17.23%和35.73%,抗弯承载力分别提高了9.00%和6.81%,表明UHPC抗裂能力更强,可以有效改善钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂性能,ECC与UHPC代替NC可以提高钢-混组合梁的抗弯刚度和承载力;配筋与无筋钢-UHPC组合梁的开裂荷载和前期刚度无显著差异,无筋钢-UHPC组合梁破坏时形成贯通裂缝,其承载力相比配筋钢-UHPC组合梁下降了13....     

曲线钢混凝土组合梁桥负弯矩区受力影响参数研究

为研究曲线钢混凝土组合梁桥各种设计参数对于其负弯矩区受力的影响,通过有限元软件建立不同参数情况下的曲线钢混凝土组合梁桥模型,并进行非线性分析,得到其横桥向的荷载-位移曲线与开裂荷载。结果表明:预应力越大,对结构挠度限制作用越大,预应力显著提高开裂荷载,最大为30%;混凝土强度的提高对于结构挠度限制较小,对于开裂荷载影响不大,最大为10%;曲率半径小于100m时,曲率半径越大,对挠度限制越大,可以显著提高开裂荷载,最大为24%,曲率半径大于100m时,对于挠度限制很小,开裂荷载最大仅提高3%。     

预应力组合梁结构试验研究与剪滞效应分析

为了深入分析剪滞效应对预应力钢-混凝土组合梁结构的影响,提出了一种新型的宽翼缘双箱钢-混凝土组合梁结构并进行试验研究,探讨了该结构在跨中集中荷载作用下组合梁的应力、应变,及挠度随荷载变化的特征。基于最小势能原理,并假定翘曲位移形函数,建立控制微分方程组,推导出了考虑剪滞效应、预应力增量作用下的应变及挠度函数表达式。结合算例,在线弹性范围内,对该组合梁结构进行了剪滞效应对比分析,结果表明:其误差在15%以内。     

考虑混凝土损伤的双面组合连续梁挠度和裂缝宽度研究

钢-混凝土双面组合连续梁负弯矩区上混凝土板受拉会产生裂缝。利用ANSYS有限元软件,考虑了混凝土的拉应变软化特性,对钢-混凝土双面组合2跨连续梁模型进行数值模拟分析,得到了上混凝土板裂缝分布和宽度。将计算结果与实测结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过变换下混凝土板厚度和混凝土极限拉应变值,分析其对双面组合梁挠度和裂缝的影响;采用最小二乘法,对荷载-挠度;荷载-最大裂缝宽度曲线进行拟合,得出相应的计算公式。     

大悬臂钢-混凝土组合梁反变形法施加预应力方法的分析

结合国内单斜塔无背索斜拉桥浏阳河洪山大桥的工程实例，介绍了该工程中大悬臂钢-混凝土组合梁采用的反变形法施加预应力的设计思想，并与实测结果进行比较分析，测试结果与有限元分析结果吻合良好，表明该方法对于悬臂钢-混凝土组合梁能够取得较好的实际效果。     

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。     

考虑界面相对滑移的钢-混凝土组合梁力学性能分析

根据钢和混凝土的应力应变关系,提出该组合梁考虑钢与混凝土界面相对滑移的力学性能分析方法,并由此编制计算分析程序,求解竖向集中荷载作用下组合梁的承载力、荷载-挠度曲线以及钢与混凝土的相对滑移分布,并通过与试验对比,表明按该文分析方法得出的结论与试验吻合较好。     

具有拼接钢主梁的钢混双面组合梁受力性能研究

研究对象为具有拼接钢主梁的钢与混凝土双面组合连续梁,钢主梁段采用翼缘板和腹板盖板由高强螺栓拼接。理论分析了拼接截面的弹性、塑性极限承载力及其受力变形特征;通过有限元分析软件ANSYS建立拼接节点的实体模型,得到拼接节点的弯矩转角曲线。依据得到的拼接节点本构关系,分别建立拼接钢主梁的两跨连续组合梁和无拼接的两跨连续组合梁的有限元模型,分析对比二者的变形能力及承载性能:当荷载较小时,两种不同拼接方式的连续组合梁具有相同的结构刚度;随荷载的增加,克服高强螺栓提供的摩擦力后,拼接节点开始表现出半刚性特性,拼接组合梁刚度将逐渐减小。结果表明,在满足组合梁结构强度和刚度的前提下,合理的钢主梁半刚性连接设计可用来增强组合梁结构的变形能力。结论可供高强螺栓拼接钢主梁的钢与混凝土组合梁设计计算参考。     

简支组合箱梁在横向对称荷载作用下的解析解及剪力滞研究

对于上下翼缘宽度都较大的钢-混凝土组合箱梁,分别考虑了钢梁底板、混凝土顶板和悬臂板由剪力滞效应引起的纵向翘曲,以及钢梁与混凝土板之间的相对滑移,在线弹性阶段采用位移叠加的概念,根据能量变分原理建立了钢-混凝土简支组合箱梁平衡微分方程,得到了均布荷载和集中荷载作用下的应力和挠度的解析解,并将解析解与试验结果及ANSYS软件的计算结果进行了相互验证.通过对组合梁荷载效应的参数研究,发现剪滞效应和钢梁与混凝土板之间的滑移效应存在耦合关系,滑移效应的增大使剪滞效应缓解,但使滑移变形和组合梁的挠度增大.结果还表明,不同荷载类型所产生的剪滞系数沿梁轴的分布有明显差别.     

预应力矩形钢箱混凝土梁的弯曲性能

对8根预应力矩形钢箱混凝土梁进行了试验研究,以探讨预应力矩形钢箱混凝土梁的弯曲性能.主要考察了混凝土强度、钢材强度、预应力度、含钢率及加载模式等的影响,得到了钢板和混凝土应变沿梁高的分布和预应力筋的应力增长情况,研究了钢板局部屈曲对弯曲性能的影响.用纤维模型方法,考虑核心受压混凝土的“套箍”效应,得到了荷载-位移的全过程变化曲线,并与试验结果进行了比较,计算结果与试验值吻合良好.研究表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有良好的弯曲性能,有广阔的工程应用前景.     

波形钢腹板PC组合箱梁弯曲性能理论分析与试验研究

对波形钢腹板PC组合箱梁模型梁的抗弯性能进行了理论分析与试验研究，分析了波形钢腹板的褶皱效应及波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的弯曲应力计算模式．讨论了在跨中截面单点对称荷载作用下，波形钢腹板和上、下混凝土翼缘板的纵向正应力分布规律、组合箱梁的变形及裂缝分布规律．试验结果表明，在荷载作用下波形钢腹板PC组合箱梁具有常用梁的特性．     

预应力组合梁变形的解析计算

预应力组合梁结构是对组合梁施加预应力,其特点是可以节省钢材,减轻自重,降低结构高度,增大承载力,提高构件的屈服荷载,增大了截面刚度,在相同荷载作用下减小了变形。由于预应力组合梁具有的预应力效应,引起组合梁的偏心受压;同时组合梁界面存在相对滑移,预应力等效荷载作用必定产生初始剪切滑移现象。因此预应力组合梁受力全过程存在一定挠曲-滑移非线性问题。     

均布荷载作用下双面组合梁的滑移效应分析

利用基本力学方法对钢．混凝土双面组合梁在均布荷载作用下的滑移效应进行分析，推导得到了负弯矩区上、下交界面滑移沿梁长方向的表达式，并通过算例比较了双面组合梁与传统单面连续组合梁的滑移特点。计算表明，与传统单面连续组合梁相比，钢-混凝土双面组合连续梁不仅在负弯矩区提高了截面承载力，也使截面刚度得到了提高。     

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。     

钢-预应力混凝土组合梁抗扭极限分析

根据软化桁架模型理论,通过力及力矩的平衡、变形协调和材料本构关系,得出在转矩作用下预应力组合梁的受扭强度、扭率、应力、应变、扭转角等一系列方程,并推导出在转矩作用下开、闭口截面钢-预应力混凝土组合梁的抗扭极限强度计算公式.     

钢混组合连续梁负弯矩区抗裂设计方法浅析

本文以沈阳市二环路/大坝路立交桥工程中一联预应力钢—混凝土组合连续梁桥为背景,结合其受力特性,探讨在混凝土桥面板内布置体内预应力的基础上,通过合理配置体外预应力钢束,改善钢—混凝土组合梁负弯矩区受力状态的设计方法,有关经验可供同类型桥梁设计借鉴参考.     

新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板间距研究

为有效控制新型波形钢腹板钢底板混凝土顶板组合箱梁畸变和翘曲效应,利用有限元模型分析横隔板形式和数量对偏心荷载作用下新型组合梁截面畸变性能的影响,并基于参数研究腹板厚高比和截面厚宽比与横隔板间距的关系。结果表明:横隔板可有效增强新型波形钢腹板组合箱梁抗畸变性能,但对控制截面扭转变形作用较差;腹板厚高比和截面厚宽比对组合梁截面畸变效应影响较大,综合考虑腹板厚高比和截面厚宽比的影响,拟合出新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板合理间距经验公式,所提出的经验公式计算结果与有限元结果吻合较好,可为该类组合桥梁横隔板设计提供理论支撑。     

部分剪力连接钢-混凝土简支组合梁的滑移性能分析

对受均布荷载作用的部分剪力连接钢-混凝土简支组合梁的滑移性能——滑移应变、滑移及曲率进行了理论分析,得出它们的分布规律以及它们与剪力连接程度系数之间的关系。结果与结构在弹性阶段的试验结果吻合良好,与有限元法的分析结果一致。     

基于ANSYS的连续组合梁内力重分布研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了两跨钢-混组合梁的非线性分析模型,利用该模型,对钢-混连续梁的极限荷载和挠度进行了仿真计算,将计算结果与采集的试验数据对比,验证了该模型的有效性.在连续组合梁塑性极限分析的基础上,推导了两跨连续组合梁极限状态所需的调幅系数,并探讨了结构所能提供的调幅能力以及调幅系数的确定方法.