实用可靠的钢管混凝土柱环梁节点

介绍了有限元计算和荷载试验中得到的钢管混凝土柱环梁节点的力学性能和破坏形态,归纳了其抗剪环的设计、对钢管混凝土柱承载力的影响、低周反复荷载作用下的性能、在框支梁中的应用和抗弯、抗剪承载力设计方法等研究成果,并探讨了节点计算刚度选择、环梁与钢管间剪力传递机理和环梁内扭转应力分布三个关键问题．     

钢管混凝土柱-环扁梁中节点的理论分析

研究了钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁中节点(简称环梁节点)和钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁中节点(简称环扁梁节点)的内力传递机理,提出了环梁节点、环扁梁节点静载实验和低周反复荷载实验的节点受力模型,分析了静载实验和低周反复荷载实验节点受力模型的不同点.研究表明,在静载作用下,环梁、环扁梁节点计算截面有剪扭、拉弯和纯弯截面;在低周反复荷载作用下,环梁、环扁梁节点计算截面有剪扭、拉弯和纯扭截面.     

钢管混凝土柱-钢梁环板节点抗剪性能数值模拟

为了研究钢管混凝土柱-钢梁环板节点的抗剪性能,采用ABAQUS软件对节点进行了数值模拟.通过对大量的典型算例进行数值模拟,验证模型的合理性.在此基础上,依据规范所规定的节点设计的一般原则,建立钢管混凝土柱-钢梁环板节点的有限元典型试件模型,并对该模型进行单调加载下的全过程分析.依据所得到的有限元数值模拟结果,分析节点宏观的破坏形态以及微观的剪力-剪切变形关系,以此来明晰节点的受剪机理,从而为抗剪设计提供一定的依据.     

柱轴力对框架外节点核心区水平抗剪能力的影响

针对钢筋混凝土框架结构,根据与框架外节点相连的梁、柱构件的受力状态,分析了外节点核心区所受水平剪力.讨论外节点的抗剪机理及节点的受剪破坏形式,提出了节点斜压破坏的抗剪承载力计算方法.依据节点核心区斜截面受力机理,重点分析了柱轴力对节点核心区的抗剪承载力的影响.     

圆钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点受剪性能有限元分析

采用大型通用有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点受剪性能分析得出的荷载-位移曲线、受剪承载力等与试验结果吻合较好,并深入探究节点受力过程中混凝土梁的裂缝发展机理,节点核心区内钢筋、环板、牛腿、抗剪环的应力分布情况,得出预应力在节点受力过程中对试件受剪性能的影响。在此基础上对试件进行了不同预应力的参数分析。结果表明:预应力提高了节点的开裂荷载,屈服荷载也有少许提高,节点的受剪承载力也得到了提高。     

圆钢管混凝土柱-预应力混凝土环梁节点受剪承载力数值分析与试验对比研究

为研究预应力对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土环梁节点受剪性能的影响,利用大型通用有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土环梁节点受剪性能全过程进行分析,有限元分析得出的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好。试验数据及有限元分析结果表明:与非预应力节点相比,预应力节点有较大的强度与刚度,随着预应力值在其极限抗拉强度0.75倍以内逐渐增大时,节点的开裂荷载、屈服荷载以及抗剪承载力都有所提高。     

钢管混凝土柱与梁节点抗剪承载力

钢管混凝土柱与梁节点核心区的抗剪强度一直是节点设计中尚未解决的问题,将钢管混凝土抗剪承载力分成钢管和混凝土两部分考虑,通过引入破坏面的概念,采用力学方法推导了钢管混凝土梁柱节点在压弯情况下核心区斜截面的抗剪承载力计算公式,将将公式加以简化。     

方钢管混凝土柱抗剪试验研究

对20个方钢管混凝土柱抗剪力学性能的进行试验研究,得出方钢管混凝土柱在剪力作用下的荷载一位移曲线,考察了其力学性能,研究受力破坏过程,并分析了一些参数如剪跨比、轴压比等对抗剪承载力的影响。试验结果表明,方钢管混凝土柱抗剪具有良好的承载能力和塑性性能。最后,推荐了工程设计实用的抗剪承载力计算公式。     

钢筋混凝土连续深梁抗剪性能的试验研究

按作者所进行的34根两等跨连续深梁的试验资料和非线性有限元法的分析和研究,连续深梁的抗剪受力特性和破坏机理,当跨高比l/h≥1.5或剪跨比λ>0.75时,连续深梁由于反弯区段内应力重分布而使抗剪强度低于简支深梁。作者从连续深梁抗剪的受力特性建立力学模型,结合试验结果提出连续深梁的抗剪强度和抗裂度的计算公式供设计者使用。     

钢管混凝土柱-钢梁外加强环螺栓连接节点受力性能研究

针对装配式建筑的发展趋势及钢管混凝土结构的诸多优点,研究一种装配式钢管混凝土柱-钢梁外加强环螺栓连接节点。通过ABAQUS数值模拟,确定连接件外加强环的合理形状;通过节点静力加载试验研究及数值模拟对比分析,研究节点的破坏形式、受力性能;针对外加强环形状进一步参数化分析优化设计,研究外加强环的环板厚度、圆环宽度、斜直边与轴线夹角3个因素对节点受力性能的影响。研究结果表明:节点采用合理的外加强环形状时,节点塑性铰外移到钢梁上,外加强环塑性损伤可以忽略;试件破坏时,破坏发生在外加强环外侧钢梁腹板及翼缘上,节点受力性能好、承载力高,节点塑性铰位置明确;外加强环形状参数化分析显示,外加强环形状对节点受力性能及承载力曲线影响显著。     

高强次轻混凝土梁抗剪性能试验研究

通过5根高强次轻混凝土有、无腹筋梁和1根高强轻集料混凝土梁、1根普通混凝土简支梁在集中荷载作用下的抗剪性能试验，研究了剪跨比对高强次轻混凝土构件抗剪性能的影响。结果表明，高强次轻混凝土梁比轻集料混凝土梁的抗剪承载力有较大的提高，且比普通混凝土梁的抗剪强度大；与普通混凝土梁一样，其极限抗剪承载力随着剪跨比的增加而降低，并具有相同的破坏形式；剪切破坏时呈脆性破坏。     

钢纤维作为抗剪钢筋的试验研究

本文对钢纤维砼梁的实验研究证明：钢纤维具有箍筋的抗剪性能。它能与箍筋协同作用去承受剪力，也可取代箍筋用于抗剪。它能提高构件的抗裂能力、抗剪强度、刚度和承载力；还能提高构件的部分延性；并将改变梁的破坏型式。     

带斜筋单排配筋中高剪力墙抗震性能试验研究

为了解斜筋布置形式对单排配筋混凝土中高剪力墙抗震性能的影响,进行了4个带斜筋和1个不带斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙低周反复荷载试验,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,研究了斜筋角度和配筋比例对中高剪力墙抗震性能的影响。结果表明：对于低配筋量的单排配筋混凝土中高剪力墙,墙体分布钢筋的配置形式变化对其破坏形态、极限承载力和延性影响不大;配置斜筋可在一定程度上减小墙体剪切滑移变形,斜筋呈扇形布置对于减小墙体剪切滑移变形效果相对较好;与不配置斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙相比,配置斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙后期刚度衰减速度相对较慢,抗震耗能能力较好。     

钢管混凝土柱-钢梁外环板节点抗弯承载力计算方法

基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁抗剪性能试验研究

摘 要：通过对集中荷载作用下的腹板开洞钢-混凝土组合梁进行试验,研究在负弯矩作用下腹板开洞组合梁的抗剪力学性能。试验结果表明：负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,洞口区域截面不再符合平截面假定;破坏形式为洞口区混凝土板的剪切破坏,同时洞口区的部分栓钉连接件出现了拔脱现象;另外,通过增加混凝土翼板厚度可以提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,增加纵向钢筋配筋率可以提高其变形能力。研究为负弯矩区腹板开洞组合梁的有限元分析和实际应用提供了试验数据。     

穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱-钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明：穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标η高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

灌浆方钢管压陷极限承载力试验

针对目前灌浆弦杆压陷极限承载力公式没有考虑弦杆轴力对节点压陷承载力的影响的不足,对15个灌浆方钢管进行了压陷承载力试验,考察了支杆与弦杆边长比、弦杆所受轴力的性质与大小等参数对灌浆方钢管压陷承载力的影响。计算机仿真试验除考察了模型试验所考察的参数之外,还考察了弦杆壁厚、水泥石强度、钢材强度等参数对灌浆方钢管压陷承载力的影响。在模型试验和仿真试验的基础上,分析了灌浆方钢管压陷机理,建立了灌浆方钢管压陷极限承载力计算公式,为推广内置钢桁架-混凝土组合梁提供了依据。     

Shear Behavior of Open Steel Tube Connectors in Steel-UHPC Composite Decks

钢-UHPC组合桥面板开口连接件抗剪性能研究

叶琳1,2,蔡文平3,庄扬帆1,杜阳1,赵秋1

（1.福州大学 土木工程学院,福州350108;

2. 阳光学院 土木工程学院,福州350015;

3. 湖南省交通科学研究所有限公司,长沙410000）

中文说明：

钢和超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板可有效减少疲劳裂纹和沥青路面损伤。通过推出试验研究了钢-UHPC组合桥面板新型开口钢环（OST）连接件的抗剪性能。测试参数是桥面板有无配筋。 实验讨论了推出试件的荷载-滑动曲线和抗剪性能。结果表明,与素混凝土试件相比,配筋试件的极限滑移率降低了32％,抗剪刚度提高了10％,但极限抗剪承载力几乎相同。UHPC的使用影响了失效过程,观察到OST连接件在其下半部被剪断,随后是上半部的拔出失效。通过试验验证了有限元模型的正确性,并利用该模型分析了带开口钢环连接件桥面板的变形和失效行为。该模型表明,连接件根部存在应力集中区,开口钢环下半部是承受载荷的主要部位。

关键词：组合桥面板,开口钢管连接件,UHPC,推出试验,抗剪性能,有限元模型

     

FRP-钢夹层复合管混凝土桥墩轴压承载力试验

为改善现有钢管混凝土不耐腐蚀以及FRP约束钢管混凝土施工复杂的缺点,提出一种新型组合构件:FRP-钢夹层复合管混凝土.为探究其受力性能,进行了FRP-钢夹层复合管混凝土柱式桥墩轴压试验研究,并与FRP约束钢管混凝土以及钢管混凝土进行对比,分析3种结构形式的受力性能和破坏模式.试验结果表明:钢管混凝土短柱因含钢率较低而发生剪切破坏,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱与FRP约束钢管混凝土短柱由于外部FRP的附加约束作用均产生腰鼓型破坏; FRP约束钢管混凝土短柱树脂基体被挤压破碎,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱由于夹层的存在未发生树脂基体的挤压破碎;与FRP约束钢管混凝土短柱相比,由于夹层灌浆料的作用,FRP-钢夹层复合管混凝土短柱承载力提高35.3%,极限变形提高22.5%.此外,在现有钢管混凝土和FRP约束混凝土承载力计算公式基础上得到了FRP-钢夹层复合管混凝土短柱的承载力计算公式,计算结果与试验值吻合良好.     

钢桁架连梁-联肢剪力墙耗能机理及抗震性能试验研究

对设置全钢桁架连梁和设置钢筋混凝土、钢桁架混合连梁的双层联肢剪力墙平面结构进行了拟动力试验和低周反复荷载试验,研究了不同工况地震波作用下剪力墙的时程响应,以及其破坏机理、承载力、滞回延性性能、耗能机理、刚度及强度退化机理。试验结果表明：全部设置钢桁架连梁的剪力墙的刚度分布合理,耗能机理及刚度强度退化机理符合联肢剪力墙抗震设计的要求。大震时,在保证较高耗能能力的同时能够维持较高的承载力和刚度,持续约束墙肢,抗震性能优于混凝土连梁联肢剪力墙体系,是一种较理想的连梁设置方案。