混凝土开裂后连续组合梁刚度退化试验研究与数值分析

负弯矩区混凝土裂缝分布规律及开裂后主梁刚度退化是钢-混凝土组合连续梁变形和耐久性设计的关键问题。基于两跨连续梁模型试验,测试对称集中力作用下负弯矩区混凝土板的开裂特征、裂缝扩展和挠度变化规律。结合现有文献中负弯矩区混凝土裂缝分布的统计规律,构建考虑相邻裂缝间混凝土受拉加劲效应的裂缝模型。采用数值模拟方法对试验梁加载过程中混凝土板的开裂过程进行非线性分析,获得连续组合梁的刚度退化规律,探索钢-混凝土组合连续梁设计参数影响作用。研究结果表明：与现有规范相比,考虑裂缝间混凝土板作用计算的挠度值与试验值更接近,钢梁截面应力和纵筋的应力计算值与试验结果吻合较好,证明相邻裂缝间未开裂部分混凝土板对组合梁抗弯刚度有受拉强化作用。连续组合梁的刚度随荷载增大具有前期小幅退化、中期基本稳定、后期快速退化的规律,破坏前主梁刚度退化幅度最大约60%。钢梁高度对组合梁抗弯刚度的影响最大,钢梁腹板厚度次之,混凝土抗压强度和混凝土板内纵筋的配筋率有一定影响,而抗剪连接度的影响最小。研究成果可为钢-混组合梁连续梁设计和刚度计算提供参考。     

高强钢筋混凝土梁疲劳变形的理论与试验研究

以高强钢筋混凝土梁的疲劳试验为基础,分析高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下变形的一般规律,用有效惯性矩对高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的刚度进行计算,提出高强钢筋混凝土梁疲劳刚度的计算方法和计算公式,并同试验结果进行对比,计算值与试验结果吻合良好。     

栓钉式钢-混凝土组合梁剩余承载力有限元分析

为计算钢-混凝土组合梁剩余承载力,采用适用于组合梁的非线性有限元建模方法,提出疲劳简化分析法并用于组合梁剩余承载力计算中,通过与试验结果对比证明了该方法的有效性,在此基础上探究抗剪连接度与荷载幅值对组合梁剩余承载力的影响规律.结果表明:组合梁疲劳简化分析法用于计算组合梁剩余承载力可以简化计算过程,且计算结果与试验结果吻...     

高强钢筋混凝土梁疲劳变形的理论与试验研究

以高强钢筋混凝土梁的疲劳试验为基础,分析了高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下变形的一般规律,用解析刚度法对高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的刚度进行了计算,提出了高强钢筋混凝土梁疲劳裂缝的计算方法和计算公式,并同试验结果进行了对比,吻合度良好.     

常幅疲劳荷载作用下连续组合箱梁的刚度与变形分析

首先利用折减刚度法计算连续组合箱梁在静力作用下跨中截面的挠度,然后用简化后的函数描述在两跨连续组合梁中一个梁跨的内剪跨段滑移与滑移应变的分布规律。在此基础上,将已有的界面残余滑移计算方法引入到简化后的函数中,并结合界面滑移分布规律,得到连续组合箱梁在常幅疲劳荷载作用下的变形计算方法。     

波形钢腹板组合梁挠度计算方法对比

波形钢腹板的剪切变形对组合梁挠度影响显著,不同计算方法结果差异明显。以波形钢腹板组合梁典型结构体系(简支梁和悬臂梁)为研究对象,基于5种计算理论——经典梁法、Timoshenko梁法、弹性剪切变形法、有效刚度法、三角级数理论,通过对比其假设和计算公式,建立空间有限元模型分析在跨中集中荷载和均布荷载作用下不同挠度计算方法的精度,总结适用不同跨高比区间的计算方法。建议简支梁在集中荷载或均布荷载作用下需要考虑剪切变形的跨高比限值均取35;对于悬臂梁,跨高比限值则分别取10,14. 5。     

铁路钢-混凝土组合梁受力特征及装配化分析北大核心

装配化施工技术是我国铁路建设新时期的重要技术发展方向。装配式钢-混凝土组合梁具有现场工作量小、自重轻、制备质量好等优点,在铁路特殊的施工环境中有良好的适用性。为进一步推动装配式钢-混组合梁在铁路中的应用与发展,本文分析了钢-混凝土组合梁中抗剪连接件对组合梁承载力、刚度和疲劳性能的影响,对比了铁路荷载和公路荷载组合梁的静力和疲劳性能。结果表明:铁路恒载、活载效应分别是公路的1.64、1.24倍;设置相同数量抗剪连接件时铁路荷载作用下,连接件承受的最大疲劳应力幅是公路荷载作用下的2.08倍;在分析装配式钢-混凝土组合梁制备关键技术要求的基础上,提出了适用的剪力连接系统。     

钢-混凝土曲线组合梁弯扭性能的试验研究

以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)和横隔板数目为参数,对6片钢-混凝土简支曲线组合梁进行了试验研究,得到了曲线组合梁跨中集中荷载作用下的荷载-变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明:曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低,横隔板数目对其受弯性能影响不大,但端横隔板对受扭性能影响较大;有横隔板处切向应变在曲线内侧小,外侧大,无横隔板处则相反;钢梁与混凝土板结合面上的切向滑移随跨径比的增大而增大,横隔板数目对其影响较小。     

低周反复荷载作用下桁架组合梁非线性分析

采用ansys有限元软件,结合钢桁架-混凝土组合梁的受力特点和试验时的真实状况,建立桁架组合梁空间有限元模型,将计算结果与试验数据对比以证明此模型的适用性和合理性。计算结果表明有限元模拟与试验结果吻合较好,验证了有限元模型以及编制APDL命令流的正确性。应用编制的命令流得到另外一根不同桁架形式的桁架组合梁在水平低周反复荷载作用下的响应,考察该结构的抗震耗能性能。由滞回曲线分析可得,桁架组合梁在水平低周反复荷载作用下刚度和强度退化不明显,说明该结构具有较好的耗能能力,变形能力强,承载力较高,且其正向承载力比反向承载力高,可为实际工程抗震设计提供参考。     

考虑纵向剪力重分布影响时组合梁界面滑移及挠度变形的理论分析

为了在有关组合梁界面滑移及挠度变形的研究中考虑纵向剪力重分布的影响,本文以受均布荷载作用的简支组合梁为对象,研究栓钉等柔性连接件塑性变形引起的纵向剪力重分布.根据连接件的受力状态,将界面受力全过程划分为3个工作阶段,建立相应阶段的纵向剪力简化计算模型,推导轴向力和截面曲率方程,进而得到组合梁界面滑移及挠度变形的计算公式,并将本文计算结果与按我国钢结构设计规范建议的折减刚度法得到的计算结果进行比较.比较结果表明,在分析组合梁各受力阶段的界面滑移及挠度时,需考虑界面纵向剪力重分布的影响.     

考虑徐变的钢-混凝土组合箱梁的变形计算

我国《钢结构设计规范》(GB50017-201X)送审稿初稿中采用调整钢材与混凝土弹性模量比αE考虑混凝土徐变的影响,一般取钢与混凝土的长期弹性模量之比为2αE,但混凝土的徐变和混凝土强度、计算时刻等因素有关,因此该方法并不能准确反映组合梁在长期荷载作用下的变形。考虑影响混凝土徐变的相关因素,对钢-混凝土组合箱梁的长期变形计算进行理论推导,建立钢-混凝土组合箱梁的长期挠度计算公式,采用ANSYS模拟长期荷载作用下组合梁的变形,并通过实际值和模拟值的比较证明本文建模的可行性,然后利用ANSYS模拟长期荷载荷载作用下组合箱梁的变形,将计算值和模拟值进行比较,研究结果表明:采用建议公式计算组合箱梁在任意时刻下的挠度变形可行,且计算方便。     

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。     

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。     

曲线组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下受力性能的试验研究

以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)为参数,对2片钢-混凝土曲线组合梁进行了悬臂加载下的试验研究,得到了曲线组合梁在负弯矩与扭矩共同作用下的荷载-变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明:在负弯矩与扭矩共同作用下,曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低;切向应变沿截面竖向基本符合平截面假定;有横隔板处切向应变在曲线内侧小,外侧大,无横隔板处则相反;钢梁与混凝土板结合面上的切向和径向滑移均随跨径比的增大而增大,在支座间或支座与加载端之间达到最大。     

组合梁滑移和剪切变形双重效应的有限元分析

根据最小势能原理和变分法,定量研究组合梁界面滑移对构件性能的影响。滑移增大结构曲率,降低构件刚度,增加附加弯矩,从而引起挠度增大。建立考虑滑移效应和剪切变形双重作用下挠度和滑移控制微分方程。求得集中荷载条件下挠度和滑移的解析表达式。在解析表达式的基础上推导考虑双重效应的组合梁单元刚度矩阵。     

跨座式轨道梁支座设计研究

针对跨座式单轨交通桥梁的荷载特点及功能要求,提出了跨座式轨道梁支座的结构设计方案。通过对支座进行有限元分析,得出了支座的受力和变形情况,表明支座各部件强度和刚度满足使用要求。通过等效荷载幅下的300万次疲劳试验验证支座结构设计的可靠性,加载过程中支座各部件始终处于弹性变形阶段,支座结构设计满足要求。     

CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳刚度的试验研究

研究目的:碳纤维布加固混凝土结构是一种新型结构加固方法.粘贴碳纤维布是提高混凝土梁疲劳性能的有效方法, 可用于延长损伤混凝土结构的使用寿命.研究结果:CFRP加固混凝土梁在疲劳荷载作用下, 正截面平均应变仍符合平截面假定.加固梁在疲劳荷载作用下刚度降低,裂缝宽度增大.得到了CFRP加固钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的疲劳刚度计算方法和计算公式,计算结果与试验结果符合良好.     

考虑部分剪力连接作用的简支组合梁桥受力特性的解析解法

组合梁桥中根据钢梁与混凝土板间接合刚度的不同,组合作用可分为完全组合和部分组合.部分组合梁桥与完全组合梁桥的受力特性具有显著差异.部分组合梁桥设计时采用目前常用的换算截面法计算是不准确的.鉴于此,对剪力键抗剪刚度沿梁长均布或三角形分布情况下部分组合简支梁桥的内力和变形计算进行了理论推导,得出了截面内力和主梁曲率方程.     

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。     

钢-混凝土组合框架地震弹塑性时程分析

通过对钢-混凝土连续组合梁、钢管混凝土柱的荷载-位移滞回曲线试验结果的分析,提出了简化的适用于组合结构刚度退化三线型恢复力模型;根据所提出的恢复力模型及滞回规则,编制了地震弹塑性时程响应分析程序;结合算例,用所编制程序的计算结果与相关文献中的钢筋混凝土框架结构的计算结果进行了比较,验证了所编制程序的正确性。计算表明,此恢复力模型及程序能应用于钢-混凝土组合框架的弹塑性时程反应分析中,具有较高的工程应用价值。