压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

重复荷载下高速铁路32 m箱梁模型受力全过程试验

采用三分点重复加载,对高速铁路中广泛应用的32 m预应力混凝土简支箱梁进行了多级重复荷载下的模型试验,其测试内容主要包括箱梁的裂缝分布及裂缝宽度、荷载-跨中挠度曲线、混凝土应变和钢筋应变的分布等.结果表明:简支箱梁首先在跨中底板出现裂缝,然后缓慢向腹板扩展;在纯弯段,裂缝间距分布比较均匀;在施加荷载超过开裂荷载不多的情况下卸载,裂缝在预应力筋的作用下能够闭合;加载结束时箱梁已经达到承载力极限状态(破坏)的标志是弯曲挠度达到跨度的1/30,受拉主筋处最大裂缝宽度达到1.8 mm;重复加载下的荷载-跨中挠度曲线的包络线有3个拐点,分别对应于混凝土开裂、钢筋屈服、预应力筋屈服;跨中截面钢筋应变和混凝土应变沿腹板基本符合平截面假定,跨中顶板和底板截面钢筋应变和混凝土应变沿截面横向分布呈现箱梁剪力滞的分布规律.     

钢筋混凝土U形截面梁扭转性能有限元分析

混凝土U形截面薄壁梁广泛应用于城市轨道交通及高架桥结构中,在双线单侧偏心荷载作用下承受扭矩作用,然而该类开口薄壁结构的受扭性能较差,因此需对其扭转性能进行研究。在4根固接钢筋混凝土U形截面梁纯扭矩作用试验的基础上,采用ABAQUS分析软件对试验梁建立有限元模型,分析其扭矩-扭转角曲线、裂缝的开展规律、钢筋应变特征及破坏模式。结果表明：U形截面梁出现弯曲裂缝和剪切裂缝,最终发生弯曲破坏（受拉区纵筋屈服,受压区混凝土压碎）,由跨中及支座截面的翘曲正应力决定;有限元模型对U形截面梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载进行预测,并与已有试验结果对比,结果吻合良好。该建模分析方法可以可靠预测U形梁的开裂、屈服和极限扭矩,能够为后续钢筋混凝土U形截面梁扭转性能的变参数分析及结构设计提供参考。     

纤维掺量和截面尺寸对钢筋混凝土矩形梁及T型梁抗剪性能的影响

通过对四组不同纤维掺量及不同尺寸的钢筋混凝土矩形梁、T型梁在对称集中荷载作用下的抗剪性能试验,对比矩形梁与T型梁、不同纤维掺量时不同翼缘尺寸的钢筋混凝土梁的抗剪性能,包括破坏形态、裂缝分布、承载力、变形、跨中纵筋应变、剪跨区斜裂缝最大宽度等,同时研究剪跨区矩形梁腹板及T型梁翼缘中的混凝土应变特性。研究表明:翼缘的存在改变了斜裂缝的发展趋势,梁的破坏形态可从剪切破坏转变为弯曲破坏;T型梁的刚度、极限剪力优于矩形梁;随着翼缘宽度或高度的增加,混杂纤维混凝土T型梁的刚度、极限抗剪承载力和对应的加载点挠度、剪力-加载点曲线下的面积呈现出增大的趋势,跨中纵筋应变、斜截面最大裂缝宽度呈现出减小的趋势;在剪跨区T型梁翼缘横截面混凝土应变符合平截面假定,T型梁翼缘混凝土应变沿宽度存在剪力滞后效应。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能,以扭弯比、轴压比为变化参数,设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态,得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线,以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据,分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明:低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏,滞回曲线呈捏拢的S形,随着扭弯比的增大,柱根部压碎区高度变小,翼缘裂缝发展更为完善,纵筋应力增大,箍筋应力减少,开裂荷载和受扭承载力均有提高,试件扭转延性提高但位移延性降低,初始刚度较小且退化更为平稳;而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关,轴压比越大,受扭承载力越大,弯曲刚度提高;试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0. 08～0. 28之间,扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0. 13～0. 23,试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变,L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

薄壁U形外包钢再生混合梁受弯性能试验研究

对8个含有废弃混凝土块体的薄壁U形外包钢再生混合梁及4个全现浇组合梁进行受弯试验,研究废弃混凝土块体取代率、U形外包钢壁厚、梁底纵筋配筋率等参数对试件受弯性能的影响,给出试件受弯承载力的简便计算式,在总用钢量基本一致的情况下对比薄壁U形外包钢再生混合梁和常规钢筋混凝土梁的受弯承载能力。结果表明:废弃混凝土块体取代率在0~40%之间变化对薄壁U形外包钢再生混合梁的初始刚度、延性、受弯承载力、U形外包钢与内部混凝土之间的相对滑移、应变发展特征无明显影响;为提高薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,增配梁底纵筋比增加外包钢壁厚更为经济有效,同时梁底纵筋还使试件的屈服前刚度有所提高;梁底配置纵向钢筋可显著减小U形外包钢与混凝土之间的相对滑移,此时梁端截面为相对滑移最小截面;根据塑性理论给出的计算式可较好地预测薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,在总用钢量基本相同的情况下该类构件具有与常规钢筋混凝土梁几乎相当的受弯承载力。     

混凝土U形薄壁梁纯扭及弯扭承载力计算

混凝土U形薄壁梁在国内城市轨道交通中得到广泛应用,但是关于该类梁在纯扭或弯扭耦合作用下的翘曲扭转效应及其承载力计算的研究相对滞后。为此,基于6个钢筋混凝土U形薄壁纯扭构件和弯扭复合作用构件的试验结果,利用Vlasov开口薄壁结构理论,并将截面弯矩和翘曲弯矩按刚度加以分配,提出了钢筋混凝土U形薄壁梁纯扭和弯扭承载力计算模型。对比了钢筋混凝土U形薄壁梁纯扭及弯扭承载力的计算结果和试验结果,两者吻合较好。     

钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力试验研究

钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并具有显著的二次刚度,但弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏3种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。与试验承载力对比发现,SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。     

腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁正弯矩区受弯性能研究

传统钢-混凝土组合梁需要焊接不同形式的抗剪连接件,为避免繁琐的焊接工序及焊接对钢材产生的不良影响,提出了腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁。在冷弯成型的U形钢腹板上部开槽,并嵌入到混凝土翼板,与板底横向钢筋共同组成带有混凝土榫连接件的腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁(WUCSB)。设计了8个WUSCB的正弯矩区受弯性能试验,考虑U形钢板厚度、连接件间距、混凝土翼缘板宽等参数的影响,分析组合梁的破坏模式,并基于荷载-挠度曲线和荷载-滑移曲线等试验结果对其刚度、承载力和延性等受力性能指标进行评价;建立了有限元模型,进行U形钢板厚度、混凝土翼缘板宽和梁底纵筋直径等3个参数的影响规律分析。试验结果表明：该组合梁满足完全抗剪连接,组合作用良好,U形钢可以达到全截面塑性,具有良好的整体受弯性能;增加U形钢板厚度和梁底纵筋直径可以提高组合梁的承载力;连接件间距、栓钉及箍筋对组合梁的承载力影响较小。基于试验结果和连接件的传力机理,给出了WUSCB抗剪连接度的计算方法;基于全截面塑性假定,给出了WUSCB受弯承载力设计方法,该承载力设计方法具有一定的安全储备。基于换算截面法,给出了受弯刚度计算方法,出...     

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点受力性能试验研究

进行了7个按实际工程2∶3比例缩尺、75°倾斜的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点试验。其中5个试件采用单调方式加载,2个试件采用低周反复方式加载。试验过程中,对环梁截面上、下环筋,环梁箍筋以及纵梁纵筋的应变分布及大小进行了量测,记录了试件的荷载-位移曲线。改变试件环梁环筋与纵梁纵筋的比例,改变环梁箍筋形式及加配特殊构造钢筋等措施,对斜柱抗剪环-环梁节点的宏观受力机理、最终破坏形态、受力性能及其影响因素等进行了分析研究。试验结果表明,通过对环梁合理配筋构造,抗剪环-环梁节点能够有效地传递框架梁端的弯矩和剪力;无论最终破坏发生在框架梁端还是环梁内,试件都能达到所要求的承载能力和延性;加大环梁截面高度与纵梁截面高度的比例,可将试件破坏时混凝土的压碎区由环梁斜裂缝下端转移到纵梁端下部,从而形成纵梁端发生弯曲破坏的理想破坏模式。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗扭性能试验

通过试验的方法,研究波形钢腹板PC组合箱梁在偏心荷载作用下,挠度、横向位移、刚性扭转角、箱梁截面的翘曲应变、翘曲应力及波形钢腹板的附加剪应力的分布规律,以了解悬臂波形钢腹板PC组合箱梁在扭转作用下的力学性能。研究表明:波形钢腹板翘曲应变很小,可忽略不计;翘曲应力在底板上呈现明显的直线分布规律,且最大值出现在底板的角点处;波形钢腹板上的剪应力分布较均匀,附加剪应力在腹板上的分布也有类似的规律。     

曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究

为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致; 靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁; 加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反; 横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。     

双向受弯钢筋混凝土简支梁抗剪性能试验研究

根据对正交试验结果和文献试验资料的研究,分析了次生扭矩产生的原因及期 对双向受弯钢筋混凝土简支梁抗剪强度的影响。结合次生扭矩探讨了荷载斜弯角、截面高度比、剪跨比1混凝土强度等级纵筋和箍筋配筋率等因素对有、无腹筋梁抗剪性能的影响。得出了双向受弯你件抗剪强度随着混凝土强度的提高,纵筋和箍筋配筋率的增大而提高,随着剪跨比、荷载斜弯角,截面高度比的增大而降低等结论。     

Experimental investigation on inelastic behavior of composite box girder under negative moment

The mechanical behavior of negative bending moment zone in composite girder is very complex. The nonlinear characteristics due to the cracking of concrete slab need careful studies. In this experimental research, two specimens of steel-concrete composite box girder with inclined webs under hogging moment were cautiously conducted and tested. The relative slips between the steel and concrete, load-displacement relationship, the strain distribution of the steel girder, the reinforcements and the concrete slab, and the cracking behavior of the concrete slab were measured during the tests. The relatively small slips on the surfaces between the concrete slab and the top flange of the steel girder showed the full shear connection composite behavior of the girders. The initial cracking load was compared with the calculation results from linear analysis and nonlinear analysis based maximum strain. The strain of the steel web measured at different positions along the vertical direction showed the establishment of plane section assumption and the variation of neutral axis in the loading process. Moreover, shear lag effect was found in the strain distribution of the bottom flanges. The strain of concrete slab and the crack spacing showed the effect of the longitudinal reinforcement ratio on the cracking behavior of the concrete. The maximum crack width was observed in the loading process and compared with the calculation results according the design codes. The influence of reinforcement ratio on the strain of reinforcement and on the load capacity in serviceability limit state was studied in the context and it was found that the reinforcement ratio play an important role on the crack control of composite girder under hogging moment.     

开闭混合断面薄壁梁约束扭转分析

从薄壁微元体的纵向平衡出发,分析开闭混合断面薄壁梁约束扭转二次剪力流的传递和分布规律,提出了开闭混合断面薄壁梁约束扭转二次剪力流的分解计算方法,数值算例验证了该方法的合理性。引入反映二次剪应力对总剪应力影响程度的剪应力系数,结合悬臂梁数值算例,详细分析悬臂板宽度变化对剪应力系数和二次扭矩的影响规律。研究结果表明：开闭混合断面薄壁梁约束扭转时在腹板内产生很大的剪应力,当悬臂板宽度与闭合箱室宽度之比约为0.4时,腹板中点处剪应力系数可达到最大值2.8;悬臂板在约束扭转中承受很大的二次扭矩,甚至会等于闭合箱室承受的二次扭矩;对于箱室高宽比较大的薄壁梁,当悬臂板宽度与闭合箱室宽度之比约为0.7时,悬臂板承受二次扭矩的作用可得到充分发挥。     

Behaviour and strength of hollow flange channel sections under torsion and bending

Hollow flange channel section is a cold-formed high-strength and thin-walled steel section with a unique shape including two rectangular hollow flanges and a slender web. Due to its mono-symmetric characteristics, it will also be subjected to torsion when subjected to transverse loads in practical applications. Past research on steel beams subject to torsion has concentrated on open sections while very few steel design standards give suitable design rules for torsion design. Since the hollow flange channel section is different from conventional open sections, its torsional behaviour remains unknown to researchers. Therefore the elastic behaviour of hollow flange channel sections subject to uniform and non-uniform torsion, and combined torsion and bending was investigated using the solutions of appropriate differential equilibrium equations. The section torsion shear flow, warping normal stress distribution, and section constants including torsion constant and warping constant were obtained. The results were compared with those from finite element analyses that verified the accuracy of analytical solutions. Parametric studies were undertaken for simply supported beams subject to a uniformly distributed torque and a uniformly distributed transverse load applied away from the shear centre. This paper presents the details of this research into the elastic behaviour and strength of hollow flange channel sections subject to torsion and bending and the results.     

预制蝶形腹板混凝土箱梁抗弯性能研究

为了解预制蝶形腹板混凝土箱梁在荷载作用下的受力特点、破坏形态、变形能力以及腹板中钢筋内力分布等情况,设计制作了预制蝶形腹板混凝土箱梁试件,并对其受弯性能进行了试验研究,采用对称加载,得到了完整的荷载-挠度曲线,沿高度纵向应变曲线、钢筋屈服曲线、沿纵向跨径方向挠度曲线。研究表明,在对称荷载作用下,预制蝶形腹板混凝土箱梁表现为弯曲破坏,同时,伴随着弯剪断腹板接缝处出现断裂,结构失效。针对挠度,对比分析了费氏空腹理论变形公式计算值、有限元分析值和试验值,三者吻合性良好,研究结果可为预制蝶形腹板混凝土箱梁的进一步研究和工程应用提供参考。     

波形钢腹板箱梁嵌入式结合部的应力分布

针对波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥嵌入式结合部应力分布问题,以宁波市百丈东路甬新河桥为背景,应用三维有限元方法进行应力分析。通过有限元计算模型,分析了不同荷载条件下结合部的应力分布特性,讨论了嵌入式结合部钢腹板纵向约束对应力分布的影响。理论计算结果表明,波形钢腹板混凝土箱梁的结合部应力比较小;弯矩作用下结合部应力主要是由截面的弯曲应力产生,应力集中不明显;剪力作用下在钢腹板插入口附近有应力集中现象,易发生混凝土开裂、钢板疲劳损失;采用钢板作为纵向约束措施对改善结合部的应力集中有一定效果。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10