混凝土受拉状态下钢—混凝土组合结构中栓钉的承载力的研究

现有的国内外组合结构规范对混凝土受压状态下铨钉的静、动承载力都有规定（尽管具体数值差别较大），而且还规定了测栓钉承载力的试验方法，但对于混凝土受拉状态下的栓钉既没有规定承载力，也没有规定承载力测试方法。为此，作者提出了在混凝土受拉状态下，进行栓钉的承载力试验的反向推出试验方法；对在φ22栓钉不同排列的C50混凝土不同配筋率情况下，5组18个试件的栓钉刚度和承载力等问题进行了试验研究，并与标准推出试验（混凝土受压）得到的φ22栓钉的试验结果进行了比较。成果已应用于秦沈客运专线。     

结合梁栓钉的极限承载力的试验研究

为了为我国某公铁两用桁梁结合梁大桥确定栓钉规格、栓钉承载力设计值,本文通过大量试验,研究了国产φ22、φ25和φ13检钉(14 MnNbq母材、C50混凝土)的p-u曲线、按极限承载力以及混凝土配筋率、栓钉间距、反复加载、卸载对栓钉极限承载力的影响.     

结合梁栓钉的极限承载力的试验研究

为了为我国某公铁两用桁梁结合梁大桥确定栓钉规格，栓钉承载力设计值，本文通过大量试验，研究了国产φ２２、φ２５和φ１３检钉的Ｐ－Ｕ曲线、按极限承载力以及混凝土配筋率、栓钉间距，反复加载，卸载对栓钉极限承载力的影响。     

桁梁结合梁栓钉疲劳承载力的试验研究

针对某桁梁结合梁桥的实际情况，通过等幅疲劳推出试验，对ф２２及ф２５栓钉疲劳强度的控制因素等问题做了研究，并通过回归分析得出剪应力幅与循环次数的关系式。     

钢-混组合结构抗剪栓钉的群钉效应研究

栓钉剪力连接件是组合结构中保证组合效应不可或缺的关键部件,在使用过程中总是同时使用多个栓钉连接件。因此,为研究栓钉群钉效应作用时的不均匀系数与抗剪性能,采用Ansys APDL进行参数分析,改变栓钉的间距和钢板厚度,以?22 mm栓钉群钉为研究对象。此外,为研究栓钉群钉的损伤后行为,设置不同间距,分别减小栓钉端部、中部、尾部的有效截面。计算结果表明,由于摩擦力的存在,与单钉相比,只要是多钉的推出试验,都会存在抗剪性能下降的情况,并不全是受群钉效应影响;弹性阶段不均匀剪力演高度呈月牙状,但是随着间距减小,塑性阶段不均匀剪力由月牙状向线形转变,端部的不均匀系数不断降低,尾部的不均匀系数提升,沿高度最大不均匀系数差异接近10%;弹性阶段钢板厚度改变时,不均匀系数仅发生5%变化,塑性阶段约1%,相比于栓钉间距,钢板厚度对不均匀系数的影响有限;栓钉的平均抗剪承载力随栓钉间距变化呈指数关系,栓钉的平均抗剪刚度随间距变化呈线性关系,间距越密集,平均抗剪承载力和平均抗剪刚度越低,拟合公式与计算结果吻合,相关系数均大于0.9;栓钉间距与直径比值大于6.8时,抗剪性能变化已不显著;对于越密集的栓钉群,削弱...     

栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性影响研究

设计6片钢—混凝土结合梁,从理论分析、试验和数值模拟3个方面,研究栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性的影响.结果表明:在常见的栓钉布置情况下,钢梁与混凝土板的界面存在滑移,二者变形不同步,振型存在明显相位差;随着栓钉连接件抗剪刚度的降低,结合梁整体刚度明显下降,与不考虑界面滑移的结合梁相比,完全连接和部分连接(连接度为60％)结合梁的刚度分别降低39％和48％,相应的1阶竖向自振频率分别降低22％和29％;栓钉连接件的抗剪刚度越小,结合梁的刚度折减越大,但各阶自振频率对应刚度的折减程度不同;少量的栓钉损伤对梁的竖向自振频率影响不明显.由于结构的基频对其冲击系数影响很大,因此在结合梁的动力性能分析及冲击系数计算中,应考虑栓钉连接件刚度的影响.     

钢—混凝土组合结构中密集型剪力钉群的受力状态

通过非线性有限元分析，研究了钢－混凝土组合结构中密集型剪力钉群的受力状态，分析了各剪力钉所承受的剪力的不均匀程度与某些因素的关系。     

波形钢-UHPC组合桥面板中栓钉-PBL连接件抗剪性能数值模拟研究

针对波形顶板-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)新型组合桥面板结构,提出在波形钢板波峰处布置短栓钉,波谷处布置开孔板(Perfobond Leiste,PBL),形成栓钉-PBL组合连接件协同抗剪。为探究该组合连接件的抗剪力学性能,建立组合连接件推出试验及梁式试验的有限元模型,并基于现有试验对模型的正确性进行验证。在此基础上,讨论了栓钉直径、PBL孔径、栓钉抗拉强度和UHPC抗压强度等设计参数对组合连接件抗剪性能的影响规律。通过分析组合连接件在推出试验全过程中的剪力分配规律,揭示了波形顶板-UHPC组合结构中栓钉与PBL剪力连接件的协同工作机理及破坏机理,并基于此提出组合连接件的设计理论和抗剪承载力计算方法。研究结果表明：组合连接件受到的剪力由栓钉和PBL共同承担,增加短栓钉直径、PBL孔径和UHPC强度均可有效提高组合连接件抗剪承载力;栓钉与无贯穿钢筋的PBL连接件抗剪承载力相近时,后者在加载初期承担的荷载较大,并会早于栓钉发生破坏;二者抗剪承载力之比在1.5左右时,大致同时进入破坏阶段,组合效果最佳;提出的栓钉-PBL组合连接...     

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...     

钢-混凝土组合板单向受压稳定性研究

采用弹性薄板理论建立基于弹性扭转约束边界的组合板局部稳定分析模型,研究四边简支矩形钢-混凝土组合板在轴向受压状态下的稳定性.根据能量驻值原理,推导组合板局部失稳临界荷载解析解,理论解与有限元方法计算结果吻合良好.根据钢板屈服先于弹性局部屈曲和弹性局部屈曲先于整体屈曲的原则,推导出组合板轴向受压状态下栓钉在2个方向的最大间距和混凝土板最小厚度的限制要求.     

板桁组合结构中混凝土桥面板有效宽度计算分析

板桁组合结构中混凝土桥面支持在钢桁梁上直接承受汽车荷载，桥面板在体系受力中存在较明显的剪力滞后现象，通过研究，采用有限元空间模型对芜湖长江大桥板桁阻合连续梁混凝土桥面板的剪力滞后情况进行了分析，以确定在板桁组合结构设计的平面分析计算中，板面板参与工作的有效宽度，研究结果表明，在芜湖桥连续梁板桁结构中，按空间有限元方法计算中的桥面板在正弯矩区有效宽度与英国规范BS5400计算结果相吻合，有效宽度比约0．90，而在负弯矩区BS5400的计算结果偏于保守，实际有效宽度比可按0．75取值。     

混合梁钢-混结合段PBL剪力键的受力性能研究

为研究混合梁钢-混结合段PBL剪力键的受力性能,本文对2类7组共28个插入式试件进行破坏性试验。基于试验结果,对分别采用超高性能活性粉末混凝土(RPC)和C50普通混凝土浇筑的PBL剪力键力学性能、破坏形态及传力原理等进行分析,探讨影响PBL受力性能的主要因素;同时将试验结果与国内外学者提出的PBL承载力公式计算值进行比较,建立孔内榫剪断形式下、考虑开孔钢板与混凝土黏结作用的PBL承载力计算式。结果表明:采用RPC浇筑的PBL剪力键相对采用C50浇筑受力性能得到改善,PBL延性主要受孔内贯穿钢筋变形性能控制,混凝土榫能有效提高PBL的抗剪能力。建立的承载力计算式物理意义明确,计算值与试验值吻合较好,可用于采用RPC或普通混凝土浇筑的混合梁钢-混结合段PBL承载能力的确定。     

高性能混凝土轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度试验研究

就C70～C100高强高性能混凝土的轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度进行了对比试验研究，试验结果表明：高强高性能混凝土的抗拉性能明显改善，脆性有所降低，同时其轴心抗拉强度、抗压强度与劈裂抗拉强度均有良好的相关性。     

钢-砼组合箱梁考虑滑移时剪力滞效应分析

在假定的位移模式及相应的假定条件下,根据组合箱梁的应变表达式,采用虚功原理推导出平衡和变形协调方程。通过分部积分得到组合箱梁考虑相对滑移和剪力滞效应的微分方程以及相应的边界条件,利用差分法来求解带有边界条件的微分方程组。以带有悬臂翼板的钢 砼组合箱梁为例分析其考虑滑移时的剪力滞效应,通过算例可以看出砼板的应力随剪力连接件的刚度增大而增加,钢箱梁的应力和组合箱梁的挠度随剪力连接件的刚度增大而减小。     

铁路新型钢混组合独塔部分斜拉桥设计研究

以在建的银川机场黄河特大桥主桥为工程依托,结合国内外钢混组合结构的研究现状,推出一种新型大跨钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥结构。根据钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的特点,采用空间杆系与实体有限元分析方法,对结构的构造细节及受力特征进行分析,以确定本结构应用于高速铁路的可行性。采用有限元仿真分析与概念设计相结合,对钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的结构体系、承载形式、钢混结合形式、截面构造、拉索锚固等一系列技术重难点进行研究。研究结果表明:新型钢混组合独塔部分斜拉桥,可应用于高速铁路;结构受力合理,可充分发挥材料特性以减小结构自重;结构整体刚度好,可满足高速铁路行车要求;施工安全可控,可降低施工干扰;结构造型优美,经济性能佳;桥型新颖,技术先进创新性突出。     

钢筋桁架楼承板在装配式混凝土结构中的应用研究

随着我国装配式建筑逐渐进入规模化、主业化发展阶段,混凝土叠合板因其制作简单、运输方便等优点,成为装配式建筑中最为常见的预制混凝土构件,然而混凝土叠合板仍然存在受力不明确、质量通病较多等问题。钢筋桁架楼承板在钢结构建筑中广泛应用,技术较为成熟。本文从结构受力、施工运输、经济性等角度全面对比分析钢筋桁架楼承板和混凝土叠合板的优缺点。研究结果表明:钢筋桁架楼承板综合性能明显优于混凝土叠合板,在装配式混凝土结构中钢筋桁架楼承板具有十分广阔的市场前景。     

钢混组合梁剪力连接件的计算方法研究

研究目的:钢混组合梁的剪力连接件对于钢梁与混凝土桥面板的协同工作起到了关键性的作用,使得钢与混凝土能够充分发挥各自的材料特性。由于公路桥梁规范中没有针对钢混组合梁剪力连接件的计算规定,其他现有规范、论著或国家标准中对钢混组合梁剪力连接件的计算又各有不同,因此有必要对公路钢混组合梁桥剪力连接件的计算方法展开探讨。研究结论:针对多种规范、论著对比分析了栓钉剪力连接件的承载力计算,并得出结论:(1)《钢结构设计规范》与《EC4》计算方法相似,未考虑疲劳、裂缝等,为最低配置数量;(2)《钢桥》(小西一郎)中的计算公式结果较为保守,但能更好的控制栓钉的疲劳、界面滑移等问题,有更好的耐久性;(3)《现代钢桥》(吴冲)与《钢桥》计算公式完全一致;(4)《铁路钢-混凝土结合梁设计规范》参照了《EC4》;(5)《钢-混凝土组合桥梁设计规范》类似《钢规》,分别考虑了栓钉剪断破坏及混凝土压碎破坏的两种情况,并考虑了群钉效应;(6)本研究可对钢混组合梁的剪力件设计提供一定的参考。     

桁梁结合梁栓钉上拔力的研究

借助于数值分析的方法,分析研究了我国某座正在建造中的公铁两用大桥所采用的桁梁结合梁的栓钉在三种不同荷载工况:顺桥方向不均匀竖载;轴力;横桥方向不均匀竖载和不同栓钉布置方案下所受的上拔力的数值.