高性能湿接装配式长型浮置板抗弯性能研究

研究目的:针对采用高性能混凝土湿接缝将预制短板装配连接成长型浮置板的新方案,开展静载承载力试验和非线性有限元模拟分析,验证该结构的抗弯极限承载能力。在此基础上,对不同钢筋直径、不同湿接缝形状、不同湿接缝混凝土强度进行参数分析,为新型浮置板设计提供依据。研究结论:(1)静载承载力试验表明湿接浮置板抗弯承载能力约为720 kN?m,与数值模拟结果基本吻合,远大于荷载效应设计值;(2)减小浮置板纵筋直径,结构开裂荷载基本不变,但会减小其抗弯承载能力,同时导致钢筋应力幅增加;(3)菱形和楔形的湿接缝性能相比矩形较好;(4)在湿接缝与钢筋有足够握裹力的情况下,湿接缝混凝土强度的改变对抗弯承载能力几乎没有影响;(5)本研究成果可为湿接浮置板轨道系统的设计及应用提供借鉴与参考。     

对传统钢-混凝土组合梁截面改进的探索

针对现有的钢-混凝土组合梁在力学性能及材料利用方面的不足,提出一种新型组合梁形式.在新型组合梁中,采用钢管混凝土代替传统组合梁的混凝土板,将混凝土从单向受压状态转变为三向受压状态.基于平截面假设,从理论上研究了新型组合梁的抗弯承载力.     

高性能湿接装配式长型浮置板静动力性能研究

研究目的:综合现浇长板和预制短板两种浮置板轨道的优点,提出一种通过高性能混凝土湿接缝将预制短板连接成长板的浮置板设计方案.通过对该方案和对比方案的车轨耦合动力计算及对其不利状态下的静动力分析,从多方面验证该方案的可行性和优越性,并为其设计及应用提供依据. 研究结论:(1)长板正弯矩相比短板有所增大,湿接缝位置相对于其他...     

超高性能混凝土预制板现浇湿接缝抗弯性能试验研究

为明确接缝及接缝内纵筋不同构造对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)预制板现浇湿接缝受弯性能的影响,以接缝设置及接缝内纵向钢筋连接方式为试验参数,对5块UHPC预制板试件的抗弯性能进行试验研究,获得UHPC板全过程的受力变形行为,推导了无缝和带接缝UHPC桥面板抗弯承载力的统一计算公式。研究结果表明：接缝试件的破坏形态均为接缝截面受拉钢筋屈服后受压区UHPC压碎的正截面破坏。与纵筋连续的无缝整浇试件相比,接缝内纵筋采用直筋连续、直筋搭接、水平环形搭接和垂直环形搭接接缝试件的开裂荷载分别减少了54.6%,52.0%,51.0%和54.6%;屈服荷载分别减少了34.4%,35.7%,34.5%和33.3%;峰值荷载分别减少了29.7%,29.6%,34.7%和29.5%;延性分别提高了17.6%,2.9%,8.8%和5.9%。接缝试件的抗裂性能和抗弯性能是由接缝截面的性能所控制。当现浇接缝段内纵筋直筋部分的搭接长度满足规范要求时,接缝段内纵筋的不同构造形式对试件的抗弯性能影响较小,实际工程中,可采用较为简便的直筋搭接方式。提出了无缝和带...     

双片预制圆孔板剪力墙抗震性能试验

针对预制混凝土圆孔板承重体系,进行了4个设置现浇边缘构件的双片预制圆孔板剪力墙试件的拟静力试验。结果显示：试件墙体与基础梁之间出现贯通的水平裂缝,边缘构件几乎沿全高出现水平裂缝,预制墙布满了斜裂缝;预制墙与现浇边缘构件交界面、预制墙与竖向连接缝交界面开裂。试件的破坏形态为弯剪破坏。名义屈服前,墙底截面竖向钢筋应变分布基本符合平截面假定。位移延性系数大于5,极限位移角大于1/100。试件可等效为实墙,按现行规范计算其承载力。根据试验结果,提出了改进预制墙与现浇混凝土之间连接竖缝的建议。     

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...     

加速锈蚀钢-混凝土组合梁的性能试验研究

通过恒电流加速模拟试验,研究了钢材锈蚀对钢-混凝土组合梁的耐久性影响规律;通过对试验结果的回归分析,得到了栓钉锈蚀后钢-混凝土组合梁抗弯承载力的计算公式。试验结果表明:随着通电时间的增大,栓钉的锈蚀率增大,组合梁的承载力降低;当通电量相同时,末刷防锈漆试件中的钢梁的锈蚀增加,栓钉的锈蚀降低,其承载力较高;随着栓钉锈蚀率的增大,梁刚度降低,在荷载作用下,梁的相对滑移变大。     

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。     

预制桥面板方台形剪力键湿接缝受力性能分析

为提高预制桥面板接缝界面的抗剪性能,提出一种方台形剪力键湿接缝结构型式,并研究该结构的受力性能。设计制作包含湿接缝在内的2种试件,即方台剪力键与传统平截面单元板试件,进行静力剪切加载试验。利用ABAQUS软件中摩擦-内聚力模型模拟接缝的界面特征,在对比验证试验结果的基础上,进行参数化分析,以探讨湿接缝处不同配筋率、方台剪力键特征尺寸(角度、底边长度、高度)及同等接缝界面面积内剪力键大小和数量(排数)对抗剪性能的影响。试验结果表明：含有方台形剪力键的湿接缝结构,其极限抗剪承载力比传统平截面结构提升65.5%。有限元数值模拟界面抗剪结果与试验结果吻合良好。参数分析结果表明：剪切作用下,方台剪力键湿接缝的最优配筋率约为1.2%。随着方台角度与底边长度的增加,湿接缝结构的抗剪刚度明显提高。方台尺寸对极限抗剪承载力的影响程度依次为底边长、角度、高度,当方台角度为45°,板宽与方台长度、高度之比为1︰0.8︰0.2时,接缝界面极限抗剪承载力最高。方台排数对抗剪刚度和承载力的影响较小,方台排数的增加,可有效提高湿接缝界面的抗裂能力。方台形剪力键桥面板施工简单,能大幅提高板在接缝处的抗剪性能。     

地铁车站装配式出入口接缝抗震性能试验研究

研究目的:装配式混凝土技术因其生产高效、便于连接、节能环保等优势逐渐广泛应用于地下结构,针对装配式构件连接抗震性能较差的特点,本文提出一种型钢插入式连接的装配式出入口结构,并探讨其接缝抗震性能。通过采用低周反复试验,得到型钢连接节点的承载能力、耗能能力、刚度、破坏形态等指标,并对型钢承插接口的抗震性能进行评价。研究结论:(1)试验及分析结果表明,试件破坏形态均为侧墙整体受弯延性破坏;(2)与现浇试件相比,装配式试件峰值承载力、刚度、延性及耗能等指标与现浇试件基本接近;(3)在保证峰值承载力基本相当的前提下,型钢长度500 mm的试件具有较好的延性与耗能性能,且相对经济,建议作为装配式出入口接缝连接构造的优选方案。     

钢-活性粉末混凝土简支组合梁正截面破坏模式

针对钢一普通混凝土组合梁由于混凝土材料缺陷所导致的一些局限性,将砒RPC引入到组合梁领域,形成钢-活性粉末混凝土组合梁.采用对比分析,采用ANSYS软件对钢-普通混凝土简支组合梁进行分析,将计算结果与试验结果进行比较,时有限元模型进行验证,然后在其他参数不变的条件下,将混凝土板更换为RPC板,用ANSYS对钢-RPC组合梁进行全过程非线性分析,并对RPC板厚、钢梁屈服强度和钢梁截面尺寸进行参数分析.定义了正弯矩作用下钢-RPC组合梁正截面破坏的弹性模式和塑性模式,研究了不同参数下2种计算模式的差别,认为正弯矩作用下钢-RPC组合梁的正截面抗弯承栽力仍然可以按照简单塑性理论进行计算.     

等跨预应力混凝土连续梁无湿接缝逐跨拼装技术

新建郑州—济南高速铁路长清黄河特大桥小里程侧采用22联3×56 m等跨预制胶拼预应力混凝土连续梁跨越黄河边滩,胶拼连续梁桥长3.7 km。对其结构设计、节段拼装工艺以及主要计算指标等进行介绍。研究采用无湿接缝逐跨拼装工艺,全梁无任何湿接缝及现浇合龙段,实现了连续梁梁部预制拼装率100%;提出高速铁路中等跨度等跨预应力混凝土连续梁节段预制拼装可采用三跨一联或两跨一联布置,相关成果可为类似工程提供参考。     

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。     

二阶弯矩对钢-混凝土组合梁变形的影响

推导了任意边界条件下承受轴力及横向荷载的钢-混凝土组合梁的耦合变形微分方程,对组合梁的变形挠度进行了理论分析,研究了混凝土板与钢梁介面滑移的影响,同时探讨了因轴力而产生的二阶弯矩(p-δ弯矩)对组合梁变形的影响,可为钢-混凝土组合结构稳定性及极限承载力研究提供理论基础。     

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。     

节段预制拼装箱梁施工技术

山西中南部铁路通道沁河特大桥孔跨布置包括有10孔64 m简支箱梁,采用节段预制拼装技术施工,节段间通过湿接缝相连。采用湿接缝连接时,对各节段标高及中线的控制是施工的关键,还要考虑架桥机的弹性变形对节段线形的影响。节段在预制时必须预埋好标高及中心线观测点,线形调节时以预埋点为测点对整孔梁线形进行调整。本文对节段梁的预制、节段的运输及悬吊、线形调整方法以及节段间混凝土的连接进行了研究,并对施工中的关键工序和工艺进行了总结。     

低周反复荷载作用下钢-混凝土组合梁的延性

通过对23根竖向低周反复荷载作用下钢-混凝土简支和连续组合梁进行了研究,根据试验结果计算了钢-混凝土组合梁在低周竖向反复荷载作用下的延性,从而分析不同剪力连接度、不同力比和不同横向钢筋配筋率对钢-混凝土组合梁延性的影响,将低周反复荷载作用下组合梁延性与单调荷载作用下组合梁延性的计算结果进行了对比.     

钢—混凝土组合梁开孔板连接件抗剪承载力计算研究

为研究开孔板连接件的受力性能,建立其抗剪承载力计算方法。设计制作6个推出试件,完成单调加载试验。试件的变化参数为开孔孔径、板厚和孔洞个数,并研究分析各试验参数对开孔板连接件的破坏形态、荷载滑移特性、受剪承载力和刚度的影响,以及横向贯通钢筋应变随荷载变化规律。研究结果表明:开孔板连接件具有很好的延性;各个试件的破坏形态大致相同,破坏时钢梁与混凝土板出现明显相对滑移,钢梁上段与混凝土板分离,混凝土板发生劈裂破坏;孔洞直径和孔洞个数是影响开孔板连接件抗剪承载力和刚度的重要因素;通过对试件在受荷初期的荷载-滑移曲线分析,定义开孔板连接件的抗剪刚度。最后,分析对比国内外开孔板连接件抗剪承载力计算公式。基于49个模型试验提出了新的开孔板连接件抗剪承载力的计算公式,该式考虑因素全面,物理意义明确,与试验结果吻合良好。     

节段预制胶拼构件弯折试验研究

为研究节段预制胶拼构件弯折强度,设计制作了6个胶拼弯折试件,每个试件由3个标准立方体用环氧树脂胶黏结而成。在试件的2个接缝处对称施加集中力进行胶拼弯折破坏试验。试验结果表明:试件的弯折破坏过程发展较快,属于脆性破坏;3个试件胶接缝之间的混凝土发生破坏,2个试件紧邻胶接缝处混凝土发生内聚破坏,1个试件胶层界面发生破坏;当保证胶拼质量时,试件的弯折强度为4.8～6.0 MPa,平均值为5.4 MPa。胶接缝弯折强度与普通混凝土基体强度相比略有降低,但二者相差不大。研究成果可用于预制节段胶拼混凝土桥梁的抗裂性设计,为胶接缝黏结强度取值提供参考。     

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。