钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析

钢 混凝土组合扁梁楼盖的采用可以降低结构层高,改善钢结构的防火性能,形成无柱大空间与“无梁楼盖”的建筑效果;组合扁梁楼盖具有良好的力学性能,在多高层结构中,既能做框架梁受力,又能承载楼面的作用荷载;同时深肋压型钢板的采用可以降低楼板自重同时可作为永久模板使用,大大提高施工速度,带来很好的经济效益,在多高层钢结构建筑中有广阔的应用前景。论文采用有限元软件ANSYS建立钢－混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体模型。对组合扁梁楼盖在竖向荷载作用下的承载性能、变形特点以及楼板自振频率进行了分析,同时对组合扁梁的有效宽度及肋部混凝土的影响进行了计算分析。分析结果表明：钢－混凝土组合扁梁楼盖具有良好的承载性能并能较好地满足正常使用的要求;肋部混凝土及配筋对楼盖的承载力有较大的影响;楼盖主梁的有效宽度分析应建立在整体模型和试验的基础之上。     

闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验研究

以闭口型板肋布置方式和墙体厚度为变化参数,对6个闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙在轴压荷载作用下的基本力学性能进行了试验研究,并对试验中观测到的试件变形发展过程、破坏模式、承载力和刚度变化进行了分析。结果表明:压型钢板板带在峰值荷载前发生弹性局部屈曲,墙体在轴压荷载作用下发生钢板屈曲后的压溃破坏;闭口型压型钢板板肋在混凝土中具有较好的嵌固作用,能够与混凝土协同工作,并对内填混凝土起到一定的约束作用。在此基础上提出了考虑压型钢板板带局部屈曲的闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力计算公式。     

钢-混凝土深肋组合扁梁整体楼盖承载性能拟静力试验研究

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖利用组合作用很好地发挥了两种材料的力学特性,同时由于钢梁埋在混凝土楼板中,组合扁梁楼盖还具有降低层高和改善钢梁防火性能的优点。为了考察钢-混凝土组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能和破坏机制,构造了一个双层1×2跨足尺(6m×12m)深肋组合扁梁楼盖,并对其在水平低周往复荷载作用下的受力情况进行试验研究。试验结果表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较高的承载能力和较好的延性,并形成了梁端、柱脚塑性铰破坏机制,同时根据试验结果给出试验构件的加载滞回曲线、骨架曲线以及试件的混凝土裂缝分布、结构变形、破坏模式等试验现象,最后给出组合扁梁梁柱节点的建议改进形式。研究内容能够为进一步深入分析组合扁梁楼盖水平承载性能提供直接有效的验证依据。     

双侧闭口型压型钢板混凝土组合构件轴压力学性能研究

双侧闭口型压型钢板混凝土组合构件由两侧放置的闭口型压型钢板和内部填充混凝土组成,内嵌于混凝土中的闭口型板肋既可作为钢板与混凝土之间的连接件,保证两者的共同工作,又能有效降低钢板的宽厚比,提高闭口型压型钢板的屈曲承载力。相比传统的双钢板混凝土组合构件,双侧闭口型压型钢板混凝土组合构件无需额外的连接件即可实现钢板和混凝土的共同工作,增加了施工的便利性和高效性,同时保持了双钢板-混凝土组合构件的性能优势,在工程中具有广阔的应用前景。采用有限元方法分析了闭口型压型钢板混凝土组合构件在轴压荷载作用下的受力全过程,包括混凝土截面的应力分布、压型钢板板带的应力发展过程及屈曲性能;通过试验结果和理论分析明确了板肋在混凝土中的嵌固作用;研究了压型钢板布置形式、混凝土强度等级、钢材屈服强度、钢板厚度(板带宽厚比)和构件厚度等参数对双侧闭口型压型钢板混凝土组合构件轴压性能影响规律。通过对双侧闭口型压型钢板混凝土组合构件受力全过程的分析,可以得到以下结论:闭口型板肋将压型钢板分成若干个板带,各板带单独发生受压屈曲,改变了钢板整体受压屈曲的方式;混凝土能够对嵌入的闭口型板肋提供足够的嵌固作用,使得压型钢板与混凝土能够共同工作;嵌入混凝土中的闭口型板肋为压型钢板板带提供了可靠的边缘嵌固和支撑,使得闭口型压型钢板仅在板带上发生局部弹性屈曲,且能够发展屈曲后强度,压型钢板板带的屈曲后强度可以采用有效宽度法计算;闭口型板肋嵌于混凝土中使得板肋附近混凝土的应力分布不均匀,并对两侧板肋之间的混凝土产生一定的约束作用,但截面上并未形成明显的约束区和非约束区;双侧闭口型压型钢板混凝土组合构件轴压承载力可由混凝土抗压承载力和考虑屈曲后强度的压型钢板承载力叠加获得;压型钢板布置方式对构件的轴压承载力没有明显影响,构件各组成部分的材料强度、墙体厚度和压型钢板厚度对其轴压承载力和延性影响明显。     

框架深肋组合扁梁受弯性能的试验研究

对两根尺寸完全相同但纵向配筋率不同的框架深肋组合扁梁进行了静力单向加载试验研究,得到其荷载-挠度关系,不同荷载条件下截面应变分布,混凝土裂缝的发展和分布特征以及试件的破坏模式。试验结果表明:纵向配筋率对框架深肋组合扁梁的弹性阶段刚度影响较小,对极限承载力有一定的影响,同时配筋的增加改善了负弯矩区的开裂状况;在弹性阶段,钢梁、钢筋与受压区的混凝土在弹性受力阶段能够近似保持平截面,板肋处的混凝土分担的荷载很小。     

钢-混凝土组合扁梁承载力性能的试验研究

对一种新型组合梁-钢混凝土组合扁梁的承载力性能进行了试验研究, 共完成3根不同形式的构件: 简支组合扁梁、框架组合扁梁和悬臂组合扁梁。本文还依据组合梁的基本理论对其受力性能做了理论分析, 并与3根试验梁的结果进行了比较。结果表明: 简支组合扁梁, 忽略弹性中和轴以下受拉的混凝土的影响, 采用等效换算截面方法计算所得的刚度和极限承载力与试验结果比较吻合; 悬臂梁只考虑混凝土板中配置的负弯矩钢筋, 忽略混凝土, 计算所得的刚度和极限承载力比试验结果略微偏小, 但相差不大。     

钢-混凝土组合扁梁受弯性能理论分析与试验

钢-混凝土组合扁梁楼盖以其楼盖结构高度小、防火性能好、下表面平整观感好、便于管线铺设以及在经济跨度范围内梁高更小的优势,在国外(特别是英国和北欧地区)得到了较广泛的应用。实际工程中,钢-混凝土组合扁梁楼盖应用较多的是SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板,用于住宅建筑时,存在以下不足:1)钢梁下翼缘外露,需要进行防腐防火保护;2)深肋压型钢板组合扁梁下翼缘不平整需做吊顶,增加了成本和结构高度;3)SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板均为单向板,导致楼盖厚度较大,且楼盖高度难以进一步降低等,制约了钢-混凝土组合扁梁楼盖在实际工程中的应用。为此,提出了预制叠合密肋楼板和预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖的概念,预制叠合密肋楼板由预制带肋底板和现浇层组成,可实现双向传力。由于该新型预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖区别于传统的SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合扁梁楼盖,为研究该新型组合扁梁楼盖预制叠合密肋楼板与钢梁协同工作性能及其设计方法,结合某高层钢结构住宅示范工程的设计,对该新型钢-混凝土组合扁梁的受弯性能进行了理论分析与试验研究。设计制作了2个预制叠合密肋楼板组合扁梁试验试件,主要变化参数为钢梁腹板开孔形式和剪力键设置方式。钢梁采用焊接不等翼缘钢梁,楼板采用预制叠合密肋楼板,预制板均不出筋。钢材牌号为Q345B,楼板混凝土强度等级为C35,钢筋为HRB400级。试件计算长度为3 800 mm,几何长度为4 000 mm。通过试验研究该新型钢-混凝土组合扁梁的承载能力、延性、变形性能、裂缝开展、应力及应变发展情况等。在试验研究的基础上,提出了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算简化假定,并基于破坏强度理论推导了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算公式。通过理论分析和试验研究得到以下结论:1)预制叠合密肋楼板组合扁梁具有优良的承载能力和延性性能。试件挠跨比达到1/32时,试件承载力仍未有明显下降,试件呈延性破坏特征。2)在钢梁下翼缘边缘和受拉钢筋屈服时,试件达到屈服承载力;在钢梁全截面屈服、受拉和受压钢筋屈服、受压区混凝土压溃时,试件达到极限承载力。在峰值荷载之前,混凝土和钢梁截面应变分布近似呈线性分布,可以采用平截面假定。3)基于破坏强度理论提出的预制叠合密肋楼板组合扁梁的抗弯承载力计算公式,与试验结果吻合良好,且偏于安全。     

新型完全剪切连接钢筋混凝土组合扁梁受力性能试验

对一种新型钢筋混凝土组合扁梁一U形外包钢钢筋混凝土组合扁梁的受力性能进行了试验,共完成5根不同剪力连接形式的简支梁静荷试验,其中2根为部分剪力连接试件,3根为完全剪力连接试件.研究了不同的抗剪连接形式对组合扁梁整体工作性能和受力性能等方面的影响,对该组合扁梁的抗弯刚度和承载力进行了理论分析.结果表明,该组合扁梁具有良好的力学性能,在完全剪切连接情况下,该组合扁梁的截面应变近似符合平截面假定,抗弯刚度和承载力的计算可以忽略外包钢和其内部混凝土之间滑移效应的影响,其理论计算值与试验结果吻合良好.     

钢-混凝土组合扁梁研究进展及创新

内嵌于混凝土楼板中的钢梁通过抗剪连接件和粘结力与混凝土板共同工作，形成了钢-混凝土组合扁梁，采用钢-混凝土组合扁梁有利于增加建筑物室内净高，提高室内空间分隔的灵活性。对国内外钢-混凝土组合扁梁的相关研究成果进行了系统性的回顾与总结，并提出了一种新型组合构件，即采用钢筋桁架楼承板的蜂窝型钢-混凝土组合扁梁。新型蜂窝型钢-混凝土组合扁梁，在保证承载力和刚度的前提下，其楼板的抗裂性能较好，并且可以免除吊顶工序。通过在楼承板上双向布置受力筋，可满足双向板的设计要求。     

基于修正软化拉-压杆模型的型钢#br# 混凝土深梁受剪承载力研究

为研究型钢混凝土深梁的受剪承载力,完成7组型钢混凝土深梁的静力试验和有限元分析,主要考虑剪跨比、型钢腹板高度及翼缘宽度等影响因素。试件的破坏模式为斜压破坏和剪切破坏。剪跨比对破坏形态有较大影响,较大的型钢腹板高度和翼缘宽度显著提高试件受剪承载力。在试验研究和有限元分析的基础上,考虑钢筋混凝土部分的软化效应、非软化混凝土与型钢翼缘的协调变形作用及腹板部分的受剪贡献,建立修正软化拉-压杆模型,并采用叠加原理推导型钢混凝土深梁受剪承载力实用计算方法。结果表明：修正软化拉-压杆模型能较好地反映型钢混凝土深梁的破坏特征和受力机制,文中提出的受剪承载力计算方法与试验数据吻合较好,对受剪影响因素考虑更加全面,能较好地预测型钢混凝土深梁的受剪承载力。     

Loading capacity of composite slim frame beams

The estimation of the flexural stiffness and bending capacity of composite slim beams is rather complicated, because the influence of many factors should be taken into account. These factors include variable section dimensions, development of cracks and non-linear characteristics of concrete. This is especially true for the composite slim frame beam, in which the sagging moment region and the hogging moment region should both be considered. In this paper, experimental investigations have been conducted to investigate the flexural behavior of two specimens of composite slim frame beam with deep deck under monotonic loading. Based on the experimental results, formulas of calculating the bending capacity and flexural stiffness in the hogging moment region of the slim beam with deep deck has been proposed. Combining these formulas with existing formulas of sagging moment, formulas for the equivalent stiffness and the design method of the frame slim beam have been developed. The feasibility of the proposed formulas and design method has been verified by the test results.     

混合梁斜拉桥边跨混凝土梁受力特点

本文通过对混合梁斜拉桥的混凝土主梁受力和截面应力控制的简化分析， 说明了混凝土梁段的受力特点，并对苏通大桥混合梁斜拉桥方案的混凝土梁段应力作了概念分析，给出了混凝土梁的应力计算结果，有助于对混合梁斜拉桥边跨合理跨径布置的理解。     

山西漪汾桥加固设计方案比选

以山西漪汾桥为例,对正交异性钢桥面与结合梁方案进行了对比,阐述了两者的优缺点,比较发现钢-混凝土组合梁能充分发挥钢材与混凝土这两种材料的优势,且钢梁架设计完成后可作为混凝土结构施工的模板。     

混凝土桥面板对公路铁路两用桁梁斜拉桥受力影响

公路铁路两用桥是混凝土公路桥面板与钢桁架相结合的板桁共同作用的组合结构。通过对某公路铁路两用桁梁斜拉桥进行空间有限元计算分析,探讨了混凝土桥面板体系对结构受力性能的影响和混凝土桥面板徐变的影响,并通过与钢桥面板比较,证明了混凝土桥面板的优越性。     

许南路寨河桥桥面病害分析及处理

针对许南路寨河桥桥面铺装层的具体病害,对其形成原因进行了分析,并从桥面植筋技术和增加桥面预应力体系等方面介绍了其维修加固措施,以加强铺装层与梁板的粘结,从而增强了结构的横向整体性。     

沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析

本文对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究,在总结当前国内桥面铺装结构分析主要方法的基础上,通过理论分析,提出了用有限元进行结构分析时,需要重点研究的几个问题,指出了今后主要的研究方向。     

压型钢板组合楼板耐火性能的试验研究

本文通过对５块规格不同的压型钢板组合楼板的耐火试验，研究组合楼板在１５～２０小时的耐火时限中的背温和变形发展规律。试验结果表明，由于压型钢板与混凝土的共同工作，压型钢板本身不会独自升温，且混凝土具有较好的吸热和散热功能，所以能保证压型钢板组合楼板的防火安全性。     

简支T梁桥面连续预应力研究

通过对简支T梁的受力分析,提出了在墩顶现浇段处桥面采用预应力的连接,并与其他处理方法进行比较;利用有限元软件分析了桥面在预应力作用下对结构的影响,以工程实际作为验证,具有一定的工程价值。     

钢-混凝土组合桥面板挠度试验分析

由理论分析得出与实桥相应的桥面板模型，利用大型有限元分析软件ANSYS进行计算分析，并与试验得出的结果进行比较，验证了试验的可靠性。通过对钢—混凝土组合桥面板的挠度试验，得出其在静力荷载和疲劳荷载作用下的挠度发展情况。