钢-混凝土简支组合梁塑性阶段有效宽度分析

钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下,翼级板中存在剪力滞后现象,设计中普遍采用翼缘有效宽度的概念。针对有端横梁的单向简支组合梁板体系,采用非线性有限元方法,分析了全过程中翼缘有效宽度的变化,并对塑性极限阶段有效宽度的主要影响因素,包括宽跨比、荷载类型、剪力连接程度、钢梁和混凝土强度等进行参数分析,提出计算塑性极限阶段有效宽度的简化公式。     

极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法

从钢骨-钢管混凝土组合柱的工作机理出发,分析了其各组成部分应力状态,提出了计算钢骨-钢管混凝土轴压短柱的简化模型。根据组合柱各组成部分极限(屈服)条件,应用极限平衡理论建立了截面的力学平衡方程,基于钢骨翼缘对核心混凝土的附加约束,推导了该组合柱的轴压极限承载力计算公式。计算结果表明,有关实验值与本文理论计算结果较吻合。     

混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长规律

使用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋代替高强钢筋作为预应力筋,环氧涂层钢筋作为非预应力筋,可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。把握无黏结CFRP筋应力增长规律是准确计算无黏结CFRP筋预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及抗弯承载力的基础。针对无黏结预应力混凝土梁板在承载过程中无黏结CFRP筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无黏结CFRP筋应力增长规律的计算程序。基于大量电算分析结果,得到受拉区非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、CFRP筋弹性模量、加载形式、跨高比、预应力筋合力点至受压区边缘的距离、受压区非预应力筋及受压翼缘等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长的影响规律;建立部分预应力混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。     

组合梁桥有效翼缘宽度国内外规范的比较分析

在进行钢-混凝土组合梁设计分析时,考虑到剪力滞效应的影响,常采用翼缘有效宽度的概念计算组合结构的应力和变形。就国内外不同规范对翼缘有效宽度的规定进行了比较,指出了制订翼缘有效宽度所考虑的基本因素,阐明了我国规范和其他规范的差别,并指出我国规范的不足之处。     

简支组合梁抗火设计简化方法

根据现行《建筑钢结构防火技术规范》（CECS200：2006）中简支组合梁抗火承载力验算方法,提出了简支组合梁抗火设计的临界温度法,给出了临界温度的计算方法。对影响简支组合梁临界温度的参数分析研究发现：在确定的荷载比下简支组合梁的钢梁截面、材料强度、有效宽度等对简支组合梁的临界温度的影响较小,而耐火极限和楼板厚度对简支组合梁临界温度影响较大。给出了一般简支组合梁在不同楼板厚度、不同耐火极限下,不同荷载比对应的临界温度,可供工程设计使用。     

负弯矩作用下钢-混凝土组合与叠合梁静力性能试验研究

在钢-混凝土双面组合梁(DCB)的基础上,提出了钢-混凝土组合与叠合梁结构(CLB)。给出了CLB截面弯曲刚度、极限弯矩的简化计算方法。为进一步研究CLB结构的受力性能,设计了二根简支CLB和一根简支DCB模型,进行了反向加载试验,得到了完整的荷载-挠度曲线、典型截面正应变分布、钢筋混凝土顶板开裂情况和钢梁与混凝土顶板间叠合界面相对滑移曲线。研究结果表明:CLB结构的塑性极限承载能力低于DCB结构;正常使用阶段,二者的承载能力相当,但CLB结构的抗裂性能却远优于DCB结构:前者混凝土顶板开裂呈弯曲型,裂缝宽度窄,而后者混凝土顶板开裂基本呈轴拉型,裂缝宽度较大。CLB结构更适用于连续组合梁桥的负弯矩区。     

钢-混凝土双面组合连续梁的承载能力试验研究

对3根钢-混凝土双面组合2×2.9 m两跨连续梁模型进行试验研究,得到完整的荷载-挠度曲线.考虑交界面相对滑移的影响,利用ANSYS软件建模对组合梁进行结构分析;建立钢-混凝土双面组合梁截面弹性极限和塑性极限承载能力的简化计算方法.研究结果表明,采用该简化计算方法所得结果与实测结果较吻合,该方法可供工程设计参考.     

钢箱-混凝土组合梁抗弯承载力理论与试验研究对比分析

基于当前型钢-混凝土组合结构和钢管（方）混凝土结构在用于梁类结构方面存在的问题,提出了钢箱-混凝土组合截面梁,探讨该新型组合截面梁的抗弯性能及极限承载力。介绍了4根钢箱-混凝土组合梁（简支梁）的抗弯试验研究,并与理论计算结果进行了对比分析。对比研究结果显示：钢箱-混凝土组合梁的实测应力应变分布规律与理论分析基本一致,钢箱-混凝土组合梁正应变变化满足平截面假定;粱抗弯过程中内填混凝土与钢箱室壁粘结可靠;荷载位移关系（M-f曲线）与理论分析结果接近,梁具有良好的延性;极限抗弯承载力略高于理论结果,表明提出的考虑套箍效应的理论承载力计算公式可行且偏于安全。钢箱-混凝土组合梁通过进一步的试验与理论研究,具有广泛的应用前景。     

钢-混凝土组合梁侧向稳定承载力

鉴于钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下,组合梁中“工”字钢梁的下翼缘受压,在没有侧向支承的情况下,很容易出现整体失稳的现象,根据组合梁整体失稳的形式建立了2种失稳模型,并采用能量法对组合梁负弯矩区的侧向稳定性进行探讨,给出组合梁在弹性受力阶段临界弯矩的计算公式。与现有的方法相比较,给出的承载力计算公式具有更高的可靠性。     

单箱多室宽箱梁的翼缘有效宽度取值研究

以南宁大桥引桥为例,分别采用中国公路桥梁规范、美国AASHTO规范和有限元分析方法对比研究了桥梁在自重和移动荷载作用下典型截面的翼缘有效宽度。计算结果表明:在自重和对称移动荷载作用下,对于连续梁边跨和中跨跨中截面,翼缘有效宽度沿横桥向分布比较均匀,按中国规范得到的翼缘有效宽度相对误差在11%以内,而按美国规范计算的相对误差在10%~27%;对连续梁支点截面,按中国规范得到的翼缘有效宽度取值偏于保守,最大相对误差达40%,而按美国规范所得结果偏于不安全,相对误差达-38%;在偏载作用下,翼缘有效宽度沿横桥向变化较大,按中国规范得到的翼缘有效宽度在边跨和中跨跨中截面比实际要大,而美国规范相对保守。     

钢-混凝土叠合板组合桥面的徐变和应力重分布研究

以某特大跨度拱桥的钢-混凝土叠合板组合桥面为工程背景进行有限元分析,探讨了活载和恒载作用下不同龄期混凝土弹性模量的取值;研究了预制板不同加载龄期、混凝土板是否采用叠合板等因素对大跨度钢-混凝土叠合板组合结构徐变的影响,以及钢-混凝土叠合板组合梁截面由于徐变引起的内力重分布效应。研究结果表明:钢-混凝土叠合板组合结构中,由于预制混凝土板和现浇混凝土龄期不同,从而收缩徐变和变形模量不同,在运营过程中,会引起现浇混凝土、预制混凝土板和钢梁三者之间发生应力重分布。与全部一次现浇混凝土组合梁相比,采用叠合板梁可以减少混凝土的收缩徐变。     

应用Goodman弹性夹层法对双层组合梁弹性阶段变形的理论分析

将混凝土板与钢梁的接触面模拟成Goodman非线性弹性夹层,用Goodman弹性夹层法分析双层组合梁在弹性工作阶段的滑移及挠度与荷载之间的关系。通过引入边界条件计算出梁在该约束条件下的滑移规律。用有限元软件ANSYS建立2跨双层连续组合梁的空间模型对该方法的准确性进行验证。计算结果表明,当荷载较小时采用解析法和有限元法计算上层混凝土的界面滑移和挠度值非常接近,两者之差小于7%,该解析法对双层梁在弹性阶段的挠度及滑移变形分析是可行的。     

简支下承式桁梁结合梁的模型试验

设计制作一个4节间下承式桁梁结合梁模型。分3个阶段10种荷载工况进行模型的力学性能试验,研究简支下承式钢桁结合梁桥的受力性能。结果表明:主桁的挠度和内力可以按平面桁架计算;桥面系中存在起控制作用的横梁,设计中应特别关注;纵梁主要受轴向拉伸和竖向弯曲作用,最大拉应力出现在每节间正中截面的下翼缘,内侧和外侧无多大区别;混凝土板的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;竖向偏载和水平偏载都不控制设计。     

预应力CTRC板加固持载混凝土梁的抗弯性能研究

采用四点弯曲试验研究用预应力碳纤维织物增强混凝土板加固持载RC梁的抗弯性能。针对梁的持载水平完成2个加固工况试验及1个参考工况试验。对各工况试验梁的荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线、承载力、延性及破坏模式进行分析。研究结果表明:预应力CTRC板能明显提高持载混凝土梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力但加固梁的延性降低。与未加固梁相比,加固梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力最大分别提高了64.1%和80.6%。本文提出的一种加固梁极限承载力的计算方法,其极限承载力的计算值与试验值吻合良好。     

群钉连接装配式组合轨道梁受力特性研究

为促进钢-混凝土组合结构的工业化建造,实现钢构件和混凝土构件的工厂化预制、装配化施工,针对传统剪力钉均匀满铺建立的等效刚度理论不能反映群钉集中布置时组合结构受力特性的问题,以跨座式单轨交通为研究背景,设计制作群钉连接装配式钢-混凝土组合轨道梁,进行装配前的钢梁与装配后的组合梁固有频率、荷载-挠度曲线、截面应变曲线对比分析,研究群钉连接组合梁的受力特征。结果表明:钢梁、组合梁实测竖弯固有频率分别为29.9和32.2 Hz,混凝土板的叠合使组合梁固有频率较钢梁提高8%;组合梁内同一截面高度的钢梁和混凝土板变形不协调,混凝土板应变显著大于钢梁,是钢梁的2.5~2.8倍,不满足平截面假定;组合梁实测等效竖弯刚度随作用荷载变化呈非线性特征,简支边界条件下,实测等效竖弯刚度为理论值的0.9~1.1倍,跨中集中荷载小于500 kN时实测等效竖弯刚度大于理论值,而大于500 kN时实测等效竖弯刚度小于理论值。     

钢箱-混凝土组合梁极限扭矩分析

为对比研究新型钢箱-混凝土组合梁与传统叠合式组合梁的抗扭能力,运用沙堆比拟法原理,不计混凝土与钢箱间的滑移,对钢箱-混凝土组合梁进行了扭转分析,并推导其极限扭矩公式。通过比较钢箱-混凝土组合梁、薄壁钢箱梁、矩形混凝土实心梁的扭转强度,得出可忽略混凝土对钢箱-混凝土组合梁极限扭矩的贡献。计算对比同规格的叠合式组合梁与钢箱-混凝土组合梁的极限扭矩,发现钢箱-混凝土组合梁具有更强的抗扭能力。     

端锚有粘结预应力纤维片材加固混凝土梁的受弯承载力

以现有的试验结果为基础,研究预张纤维片材在钢筋混凝土梁上的锚固方式及其加固梁的有效预应力取值。关于在片材两端进行机械锚固并沿其全长粘贴于梁底的纤维增强聚合材料与混凝土构成的复合截面,基于界面无滑移假定、平截面假定和材料应力—应变关系,分析了截面压区顶部混凝土纤维应变不同时对应的可能应变组合下的受弯极限状态。根据破坏时钢筋是否受拉屈服,分别给出了由片材拉断、混凝土压碎所引发的两大弯曲破坏类型的极限承载力表达式和界限破坏判别条件。通过分析19根矩形截面梁的试验数据及对这些试件进行的受弯承载力计算,得出承载力计算值与试验值之比的平均值为0.979,变异系数是0.064,说明承载力及破坏形态的计算值与试验结果吻合较好。只要考虑相应的材料参数,给出的公式还可用于预应力混合纤维片材加固的计算。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵连底座板受力计算模型比较

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道设计时采用"线-板-桥-墩"空间一体化模型计算纵向力,模型中轨道板与纵连底座板简化为一层复合结构。建立一种桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道"线-板-板-桥-墩"空间一体化模型,将轨道板与纵连底座板分别模拟,并通过砂浆阻力相互作用,模型采用有限单元法求解。采用两种模型对一座大跨连续梁桥上纵连底座板的制动力和伸缩力进行对比计算。结果表明,纵连底座板的制动力和伸缩力采用"线-板-板-桥-墩"空间一体化模型的计算结果更小,纵连底座板配筋设计采用"线-板-桥-墩"空间一体化模型具有更高的可靠性。