PBL剪力连接件破坏形态的试验研究

鉴于PBL剪力连接件破坏形态的重要性,基于现有试验结果对连接件的破坏形态进行了分类总结;通过不同破坏形态下典型试件的试验结果分析,指出了对混凝土榫破坏形态认识上的不足.通过3组9个试件的破坏试验对混凝土榫的破坏形态进行了试验研究,并根据试验结果阐明了混凝土榫不同破坏形态的成因.研究结果表明:在3种混凝土榫破坏形态中,混凝土榫剪切破坏下连接件的承载能力最高、刚度衰减速度最慢;混凝土压缩破坏是由垂直于钢板面的横向约束不足造成的,混凝土割裂破坏是由钢板厚度过薄使孔内混凝土质量无法保证造成的;为保证极限承载状态下发生混凝土榫剪切破坏,PBL剪力连接件需具备足够强的垂直于钢板面方向的横向约束及足够厚的开孔钢板.     

PBL连接件静力和疲劳性能研究综述

为了研究PBL连接件的静力学性能和疲劳性能,对国内外学者的相关试验数据进行归纳和总结。在静力学方面,针对两种不同构造形式的PBL连接件,分别从其抗剪承载力、抗剪刚度和粘结-滑移性能3方面进行对比分析;在疲劳性能方面,主要分析了PBL连接件的疲劳破坏形式及机理,并对其疲劳后的剩余承载力进行了研究。结果表明:构造形式和开孔板底部承压对承载力的影响最大;加入贯通钢筋后,抗剪刚度得到了明显的提高;PBL连接件的抗疲劳性能较好,但仍需进一步研究。     

新型槽钢连接件基本力学性能试验研究

为了研究和开发适用于钢-混凝土组合结构简便且实用的新型抗剪连接件,提出了一种新型连接件——新型槽钢连接件。设计、制作了3组不同类型的剪力连接件共9个,分别为新型槽钢连接件、角钢连接件和开孔钢板连接件,完成了极限承载力试验,并对试验结果进行了比较和分析。试验结果表明:新型槽钢连接件具有优越的力学性能,因其抗剪面积比较大,其极限承载力明显比角钢连接件和开孔钢板连接件高,且混凝土与连接件界面的相对滑移量比较小。最后运用有限元及公式对试验试件的极限承载力进行计算分析,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。     

PBL剪力连接件抗力分项系数计算研究

为了便于钢-混组合结构PBL剪力连接件设计,结合大量试验数据与作用统计参数,考虑规范规定车辆荷载与超载车辆荷载,采用JC算法逆运算求解PBL剪力连接件承载力抗力分项系数。首先根据国内外文献资料,统计PBL剪力连接件承载力的试验数据、作用统计参数与其组成材料的力学性能统计参数,采用误差传递公式计算出PBL剪力连接件抗剪承载力的均值比与变异系数;然后运用JC算法的逆运算求解抗力分项系数,得到PBL剪力连接件承载能力极限状态设计表达式。结果表明：对于恒载与汽车荷载作用下的PBL剪力连接件抗剪承载能力抗力分项系数,规范规定的车辆荷载作用下建议取1.1,超载车辆荷载作用下建议取3.24,该成果可以应用于PBL剪力连接件承载力极限状态设计。     

拼装式下穿大尺寸框架涵力学性能分析

为研究拼装式下穿框架涵的力学性能,首先以原尺寸按1∶4的比例缩放制作了混凝土模型,进行加载后得出位移及应力结果。通过Ansys软件分别建立梁单元和实体单元模型进行计算,其中结构底部与土体的相互作用通过文克尔弹性地基模型模拟。另外,该文利用有限元方法研究了不同回填土厚度对结构的影响并得出了最合适厚度。最后,探讨了连接处由于钢板锈蚀问题引起的刚度退化对结构性能的影响。经过分析可知该结构受力性能可靠,拼装式框架涵可以在更广范围内推广。     

PBL和PZ组合销剪力连接件承载力试验研究

为了研究剪力连接件在波形钢组合桥面板中的抗剪承载力性能,给钢混组合结构的设计提够参考,采用了推出试验方法,考虑了贯穿钢筋、椭圆孔、黏结摩擦力等影响因素,设计并制作了8组试件,得出了荷载-滑移曲线,分析了两类剪力连接件的承载力、滑移量、抗剪刚度、延性系数等静力性能指标.考虑组合销本身及椭圆孔的作用,提出了应用在波形钢组合...     

钢壳混凝土抗剪连接件力学性能影响试验研究

钢板组合结构在以深中通道为代表的大型沉管隧道工程中逐渐得到应用与发展,保证界面连接是核心关键技术之一。在施工因素影响下,钢壳混凝土抗剪连接件处易形成混凝土脱空现象,对承载性能造成折减。常见的角钢连接件在构造设计方面也存在一定的改进空间。基于深中通道工程设计了4组足尺推出试验,分别对混凝土脱空形状及抗剪连接构造进行了对比研究。试验结果表明,由于连接件上部混凝土参与受力,改进的T钢抗剪连接件相比角钢连接件提高了抗剪承载力;不同混凝土脱空形状对试件承载力影响不同,通常采用的三棱柱脱空形状可以代表脱空最不利工况;提出了考虑混凝土脱空的角钢连接件抗剪承载力计算公式,该公式计算结果与试验值吻合良好,可以用于后续设计研究工作。     

盾构隧道环向快速连接件力学性能试验研究

15 m级的大直径公路盾构隧道与10 m级超深覆土高内水压作用下的排水调蓄盾构隧洞对接头有高承载力的要求,为此开发新型环向快速连接件。该连接件具有拼装时间短、无需人工拧紧、拼装完成后的隧道真圆度高、管片错台与张开量小、防水性能高的优点。为研究连接件的结构形式、材料性能、连接件与锚筋之间的连接、连接件与混凝土管片之间力的传递,以650 mm厚的管片为原型,开展接头抗拉物理试验,并采用数值模拟的方法实现试验值与计算值的对比分析。主要结论如下： 1）本次试验所采用的铸铁连接件屈服承载能力为512 kN,满足试验指标要求。弹性阶段的承载力为400 kN,极限承载力为645 kN,可以应用于指导盾构隧道的设计。2）试验破坏发生在连接件本体部位,锚筋与连接件之间的连接设计合理可靠。试验终止时,4根锚筋的最大应力值为348 MPa,达到HRB400锚筋抗拉屈服强度的87%,接近其抗拉强度设计值360 MPa。3）连接件在轴心拉力作用下,其本体与锚筋的受力是不均匀的,在连接件设计中应考虑这种不均匀性,进行合理的优化设计。     

PBL剪力连接件群结构行为及承载力计算方法研究现状

归纳了混合结构钢-混结合段中的PBL连接件群结构行为及承载力计算方法的最新成果。区分了组合结构和混合结构中剪力连接件群的受力方式,介绍了近年来PBL连接件群结构行为、承载力计算方法研究的情况,主要包括PBL连接件及连接件群的结构行为、数值模拟方法。在此基础上,详细阐述了PBL连接件群结构行为及极限承载力研究面临的关键问题,主要包括加载全过程的结构行为和破坏机理、数值模拟技术、极限承载力计算方法等。     

芳纶纤维约束混凝土的力学性能研究

通过普通混凝土试件和用芳纶纤维约束混凝土试件的抗压、抗劈裂和抗折(弯拉)对比试验，研究了芳纶纤维约束混凝土的基本力学性能，定量地得到了芳纶纤维对混凝土试件承载力的加强效果。     

FRP约束混凝土力学性能研究现状与展望

纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、耐腐蚀和耐疲劳等优点,近年来在混凝土结构修复加固中得到广泛应用。FRP修复加固混凝土结构具有施工便捷且不增加构件尺寸的优势,与此同时为核心混凝土提供约束效应,核心混凝土处于三向受压状态,从而提高混凝土柱的承载力和延性。笔者根据现有资料,从材料特性、约束方式、截面形式、FRP种类、粘贴厚度、偏心率、尺寸效应和无约束混凝土强度等级等几个方面,对FRP约束混凝土的研究现状进行了综述。最后,展望了FRP约束混凝土今后的研究和发展前景,对FRP修复加固混凝土结构在中国的科学研究和工程应用提出了一些建议。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土结构力学性能研究综述

为改善钢管混凝土套箍效应和节点传力可靠性问题,提出PBL加劲型矩形钢管混凝土结构,从管壁局部屈曲力学性能、构件力学性能、界面力学性能和节点力学性能4个方面,对已有研究成果进行总结,并与传统的钢管混凝土结构进行对比,综述了不同结构的宽厚比限值、轴压强度、轴压稳定、抗弯性能、压弯性能、剪切-滑移本构关系、节点传力长度、疲劳荷载作用下钢-混界面黏结性能、节点静力性能和节点疲劳性能,系统地阐述了PBL加劲型矩形钢管混凝土结构的力学性能优势。结果表明:在轴压和压弯荷载作用下,由于混凝土的支撑作用,以及PBL纵肋的加劲和连接作用,钢管的宽厚比限值相比矩形钢管混凝土结构提高到2倍以上;PBL加劲型矩形钢管混凝土构件轴压承载力相比矩形钢管混凝土有所提高,同时,PBL纵肋保证了构件的完全黏结,组合作用得到发挥,结构的轴压和抗弯刚度也得到提高;PBL加劲肋孔中的混凝土榫提供了较大的抗剪承载力,界面强度相比矩形钢管混凝土提高2倍以上,剪切模量提高3倍以上,有效缩短了节点传力长度,且疲劳荷载作用下,界面性能更可靠;管内PBL纵肋的抗拔作用,可有效限制节点部位主管表面弯曲变形,使节点刚度和承载力得到提高,焊趾位置热点应力集中系数明显减小,疲劳性能得到改善。     

基于RPC材料的PBL剪力键力学性能试验研究

为深入研究基于活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)材料的PBL剪力键的受力性能,确定其合理布置,以混凝土类型、PBL键层数为试验参数,对2类4组共8个插入式试件进行了推出试验。基于试验结果,分析了各试验参数对PBL剪力键力学性能的影响规律。结果表明:采用RPC浇筑的PBL试件较普通混凝土试件,极限承载力更高,极限滑移值更小。二层PBL试件单层平均极限承载力小于一层试件的极限承载力,试件S2-C-L250、S2-R-L250单层平均极限承载力较试件S1-C、S1-R分别减少10. 3%、10. 5%。     

钢-UHPC组合结构中PBL剪力键力学性能研究

为探究钢-UHPC组合结构与普通钢-混组合结构中PBL剪力键力学性能的差异性,通过推出试验和有限元分析相结合的方法对其展开详细研究。首先,对9个UHPC试件和9个普通混凝土试件进行推出试验,根据2种混凝土试件中PBL剪力键的破坏形态、荷载-滑移曲线及应变分布规律揭示其失效机制及力学性能的差异,分析贯穿钢筋直径和钢板开孔数对PBL剪力键力学性能的影响;然后,采用试验结果验证的有限元模型开展参数分析,详细探讨UHPC强度、钢板开孔孔径、贯穿钢筋屈服强度和钢板厚度对PBL剪力键极限抗剪承载力的影响;最后,基于试验和有限元分析结果,提出考虑钢纤维的PBL剪力键极限抗剪承载力计算公式。结果表明：受钢纤维的影响,UHPC的裂缝发展受到限制,且较普通混凝土裂缝数量少、宽度小;UHPC试件中贯穿钢筋发生明显屈服,以剪切破坏为主;单孔PBL剪力键的极限抗剪承载力主要取决于贯穿钢筋直径,而受混凝土强度影响较小;多孔PBL剪力键的极限抗剪承载力主要取决于贯穿钢筋直径和混凝土强度;与普通混凝土试件相比,UHPC试件的抗剪刚度提升了2～3倍,双孔剪力键极限抗剪承载力约提高41%,三孔约提高56%;钢板开孔孔径、...     

使用状态对焊钉连接件抗剪性能影响的试验研究

通过不同直径的正立、侧立和倒立焊钉连接件抗剪性能试验,研究混凝土浇注方向、焊钉所处使用状态对其抗剪刚度和使用阶段承载力的影响。     

匝道弯桥在运营状态下的力学性能分析

匝道弯桥线型优美、适应性强,广泛应用于城市道路交通建设中。然而,较小的曲率半径也容易引发一些病害事故,例如支座脱空、梁体侧移、预应力筋崩出、甚至梁体倾覆等。为分析匝道弯桥的受力性能,同时找出这些问题产生的主要原因以及作用规律,本文以某实际匝道弯桥作为工程背景,通过建立有限元建模,并施加多种荷载工况进行计算分析,探讨了不同曲率半径和跨径对匝道弯桥基本力学性能的影响。     

IHFRP布约束混凝土棱柱轴压力学性能试验研究

通过21个混凝土棱柱的轴心抗压性能试验,研究了碳、玻纤维层内混杂纤维布(IHFRP)约束混凝土柱的破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变和变形性能.试验结果表明:(1) IHFRP显著提高了柱的承载力,对于相同层数纤维布约束试件随着混杂纤维布中碳纤维含量的增加,承载力增长越显著;(2)基于试验数据线性回归得到了混杂纤维布约束混凝土棱柱的强度计算公式,IHFRP约束混凝土棱柱的强度约束系数为5.45; (3)IHFRP显著改善了柱的延性性能,通过延性指数较好地分析了约束混凝土棱柱的变形性能.     

BFRP约束损伤混凝土柱轴压力学性能试验研究

为了研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)约束有初始损伤的混凝土圆柱体的轴压力学性能,对26个直径150mm、高300mm的圆柱体试件进行了轴压试验,包括24个BFRP约束混凝土试件和2个素混凝土试件。研究的主要参数是BFRP约束层数(1、3、5层)和试件初始损伤程度。其中18个混凝土试件在包裹BFRP之前分别轴压加载至3种不同的应力水平然后卸载,分别代表轻微、中等和严重损伤。试验结果表明:BFRP约束完好及初始损伤混凝土试件相比于素混凝土试件,峰值强度和极限应变均有明显提高,初始损伤会影响BFRP约束试件的峰值强度,但对极限应变影响很小。在试验结果的基础上,提出了一个修正强度模型和应变模型来预测初始损伤对BFRP约束混凝土柱轴压力学性能的影响,预测值与试验结果吻合较好。     

刚度、强度与频率约束下的白车身板厚尺寸优化

全面地考虑了刚度、强度与频率约束,对某轿车的白车身结构进行轻量化设计。首先根据工艺要求对白车身结构进行了组件化建模,选取了关键的82个组件,每个组件中的板单元的厚度相同。其次在静态弯扭工况与自由模态工况下对车身结构进行了有限元分析。然后以质量最小为目标,以弯扭刚度、应力和前3阶固有频率为约束条件,板厚为设计变量,建立了白车身结构优化模型。最后采用序列线性规划进行非线性优化,取得了良好的轻量化效果:白车身质量减轻34.6kg,减轻率达11.4%。