钢混组合桥墩在车辆撞击下的动力性能研究

为研究内置钢骨混凝土桥墩的抗撞击性能,进行了钢筋混凝土桥墩和内置钢骨的混凝土桥墩的车辆撞击试验和侧向静力加载试验,观察试件的撞击破坏形态,分析内置不同钢骨形式对撞击抗剪强度、撞击位移和墩身应变增长的影响。结果表明:内置钢骨混凝土桥墩的撞击破坏峰值力和撞击开裂峰值力均有明显的提高,内置钢管的混凝土桥墩是一种抗撞性能较好的钢骨混凝土桥墩。基于叠加原理和试验数据,考虑材料动强度,提出了内置钢骨混凝土桥墩的撞击抗剪承载力计算公式。所建桥墩撞击抗剪强度预测公式计算结果与试验结果吻合较好,研究结果为钢骨在桥墩中的应用提供一定的研究和设计参考。     

钢骨混凝土桥墩抗剪性能试验与分析

为研究内置钢骨对混凝土桥墩抗剪性能的提高作用,进行了1个普通钢筋混凝土桥墩模型和3个钢骨混凝土桥墩模型在侧向集中力作用下的静力抗剪试验,分析研究了钢骨混凝土桥墩模型斜截面破坏形态和钢骨对混凝土桥墩模型抗剪性能的提高作用。试验研究结果表明:与普通钢筋混凝土桥墩模型相比,内置角钢、槽钢、钢管的混凝土桥墩模型极限荷载分别提高了43.95%、71.77%、95.16%;内置钢骨后混凝土桥墩模型的开裂荷载、侧向刚度和残余强度都有很大程度的提高。内置钢骨能抑制墩身混凝土斜裂缝的开展和墩底混凝土压应变的增长,对提高桥墩抗剪承载力、增加桥墩破坏阶段的延性有重要作用。     

钢骨混凝土桥墩撞击抗剪强度计算模型

为了研究钢骨混凝土桥墩的抗撞击性能,进行5根钢骨混凝土桥墩和1根钢筋混凝土桥墩水平撞击试验。试验结果表明:内置钢骨的加入对混凝土桥墩斜裂缝具有较好的抑制作用;钢骨混凝土桥墩相比钢筋混凝土桥墩具有较高的抗撞击强度。基于修正压力场理论,考虑应变率效应,分析受压区混凝土以及横向钢骨对撞击抗剪强度的影响,提出钢骨混凝土桥墩撞击抗剪强度计算模型,该模型通过斜压应力角θ和平均纵向应变εx考虑不同因素对撞击抗剪强度的影响。将不同计算模型与试验结果进行对比分析,本文模型计算结果与试验结果误差为13.10%,与试验结果较符合,可为钢骨混凝土桥墩的抗撞击设计提供参考。     

钢骨轻骨料混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算与分析

根据试验结果,通过对钢骨普通混凝土梁和钢骨轻骨料混凝土梁斜截面抗剪性能的研究分析,认为二者的受剪性能、破坏形态及主要影响因素相同。由于轻骨料混凝土强度与钢材的粘结性能较差,尺寸效应对混凝土斜截面抗剪承载力Vc影响较大,需在钢骨普通混凝土梁斜截面抗剪承载力计算叠加法公式中的混凝土项引入一个与截面尺寸有关的修正系数αh,从而得到钢骨轻骨料混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算公式。该公式与试验结果吻合良好。     

混凝土组合板与冷弯薄壁型钢螺钉连接抗剪性能试验研究

通过对混凝土组合板与冷弯薄壁型钢构件采用自攻螺钉连接抗剪模型进行单调加载试验,分析了螺钉连接模型界面抗剪破坏模式、螺钉抗剪承载力以及混凝土组合板内置或不内置抗剪件对组合板粘结性能的影响。采用规范理论公式计算了单个螺钉抗剪承载力,理论计算结果与试验结果吻合较好。破坏模式表现为:螺钉抗剪破坏、混凝土与压型钢板粘结破坏、压型钢板承压或失稳破坏。混凝土与压型钢板粘结开裂前,内置抗剪件能够提高连接抗剪刚度,减小滑移;内置抗剪件的螺钉抗剪承载力比不内置抗剪件的偏低。建议混凝土和压型钢板之间内置冷弯薄壁型钢抗剪件;当混凝土与压型钢板间考虑或不考虑组合效应时,螺钉连接抗剪承载力应采用不同理论计算方法。     

高轴压比钢骨混凝土矮墙水平加载试验

为研究高轴压比钢骨混凝土矮墙的抗震性能,对3片高宽比为0.95的试件进行水平加载试验。试件呈剪切破坏;端部纵筋、竖向分布钢筋以及钢骨翼缘压曲,钢骨腹板出现塑性铰线。端部钢骨能够提高剪力墙的抗剪承载力,但对试件的塑性变形能力影响不大。据此提出钢骨混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢骨混凝土梁抗剪性能试验研究

通过3根钢骨混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁在单点集中荷载作用下的抗剪性能试验,研究了桁架式钢骨混凝土梁的斜截面破坏形态和抗剪承载力。试验结果表明:与普通钢筋混凝土梁相比,钢骨梁的开裂荷载和抗剪承载力都有较大的提高;在相同钢骨形式下,随着剪跨比减小,钢骨梁的极限抗剪承载力增大;加入水平分布筋后,延缓了剪区斜裂缝的开展,提高了钢骨混凝土梁的极限抗剪承载力。     

钢骨混凝土T形截面短柱力学性能的试验研究

通过试验研究钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪性能和抗震性能。制作14根钢骨混凝土T形截面短柱和2根钢筋混凝土T形截面短柱,主要考虑剪跨比、轴压力系数、体积配箍率及配骨率等参数对T形短柱抗剪承载力和位移延性的影响,提出钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。试验结果表明,钢筋混凝土T形截面短柱经加入钢骨抗剪承载力和位移延性均有较大程度的提高,且随配骨率、体积配箍率的增大而增大;另外,钢骨混凝土T形截面短柱的位移延性随轴压力系数的增大而降低,随剪跨比的增大而提高。研究成果为钢骨T形短柱应用于抗震烈度较高地区有一定的参考价值。     

配筋钢纤维增强钢丝网混凝土T形梁抗弯承载力研究

通过对配筋钢纤维增强钢丝网混凝土T形梁抗弯承载力试验,研究了钢纤维增强钢丝网混凝土T形梁正截面抗弯承载力的计算,并对影响钢纤维增强钢丝网混凝土受弯构件抗弯性能的因素进行了分析.试验结果表明,钢纤维与钢丝网的复合,能起到显著的增强效果,能有效地提高混凝土受弯构件的抗裂性能和抗弯承载力.     

钢骨轻骨料混凝土梁抗剪性能试验研究

通过试验 ,详细地分析了钢骨轻骨料混凝土简支梁的混凝土裂缝发展规律、混凝土及钢骨的受力特性 ,研究梁的抗剪机理及其破坏模式 ,确定影响钢骨轻骨料混凝土梁抗剪强度的主要因素 ,利用强度叠加理论得到钢骨轻骨料混凝土简支梁的抗剪承载力计算公式 ,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

集中荷载作用下预应力钢骨超高强混凝土梁受剪性能试验研究

为研究预应力钢骨超高强混凝土梁的受剪性能,对14个预应力钢骨超高强混凝土梁试件与7个预应力超高强混凝土梁试件进行受剪性能试验,研究剪跨比、预应力度、箍筋间距和腹板厚度等因素对预应力钢骨超高强混凝土梁受剪性能的影响。结果表明：加入钢骨后,梁试件的受剪承载力及剪切延性均有提高,并且钢骨对斜截面开裂后刚度的影响更为显著;增大腹板厚度可以提高组合梁试件的斜截面开裂荷载、受剪承载力和剪切延性,而增大箍筋间距会降低组合梁试件的受剪承载力和剪切延性。剪跨比越小,组合梁试件的斜截面开裂荷载和受剪承载力越大,剪切延性越差,预应力度对组合梁试件的斜截面开裂荷载和剪切延性均有影响,但当预力度小于0.34时,预应力度对剪切延性几乎无作用。提出预应力钢骨超高强混凝土梁的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用中参考。     

部分外包简支组合梁竖向抗剪设计研究

考虑了钢梁腹部钢筋混凝土对组合梁抗剪性能的影响,给出了部分外包简支组合梁弹性理论计算时的剪应力分析方法,对塑性抗剪承载力的计算引入了钢骨混凝土梁的抗剪承载力计算公式,结合试验进行对比,给出了部分外包简支组合梁的塑性抗剪承载力公式,可以为实际工程应用提供参考。     

内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为提高异形截面钢管混凝土柱的轴压承载力,提出内置钢骨组合异形截面钢管混凝土柱。考虑套箍指标、配骨率等参数的影响,设计制作12个内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱及3个未配置钢骨的组合L形截面钢管混凝土短柱两类试件;通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向应变曲线和承载力,分析各参数对试件力学性能的影响,并对比两类组合柱轴压性能的差异。在试验研究基础上,参考国内外相关规范,提出内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算式。研究表明,内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压承载力高,增大套箍指标和配骨率可以明显提高试件承载力,所提出的承载力计算式可供工程设计参考。     

配置分体式箍筋的大长宽比钢骨混凝土短柱抗震性能数值模拟

钢骨混凝土短柱钢骨较长时,短柱箍筋可采取全部穿过钢骨腹板、部分穿过钢骨腹板、全部不穿过钢骨腹板三种构造方式。本文采用Abaqus有限元分析软件对上述三种不同箍筋构造方式的大长宽比钢骨混凝土短柱进行数值模拟,分析研究三种构造方式对钢骨混凝土短柱极限抗剪承载力的影响、以及变形能力和延性性能,为配置分体式箍筋的大长宽比钢骨混凝土短柱的设计提供一定的参考依据。     

基于MARC软件的钢骨混凝土T形截面柱抗剪承载力研究

通过对T形钢骨混凝土柱的抗剪承载力试验数据的Marc软件模拟,验证了软件模拟的可靠性。利用Marc软件,通过对改变配骨形式的钢骨混凝土T形截面柱在不同轴压力系数、剪跨比、配骨率下的数值模拟试验,得出了影响钢骨高强混凝土T形柱抗剪承载力因素的变化规律,提出了钢骨混凝土T形截面柱抗剪承载力计算公式。     

钢骨外框密肋复合墙体抗剪性能试验研究

通过对3片钢骨外框密肋复合墙体的伪静力试验,本文介绍了钢骨外框密肋复合墙体在低周反复荷载作用下的破坏过程,分析了墙体的破坏形式,探讨了墙体的抗剪承载力、开裂荷载等方面的性能。试验结果表明钢骨外框密肋复合墙体较普通密肋复合墙体抗剪承载力和开裂荷载高。根据试验数据结果,分析了剪跨比和钢骨外框对墙体抗剪承载力的影响,最后提出了钢骨外框密肋复合墙体抗剪承载力,通过计算结果与试验实测的对比,提出的公式较好地反映了实际试验结果。     

钢骨联肢剪力墙抗震性能试验研究

为进一步研究钢骨混凝土剪力墙在不同轴压比下的各项抗震性能,明确其受力机能、破坏状态、耗能机理,为工程设计人员提供合理有效的设计参数,为将来进一步的研究提供基础,本研究以三个联肢钢骨剪力墙试件的伪静力抗震试验为基础,从强度、变形和能量等三个方面判别和鉴定各试件的抗震性能。同时利用多种方法计算试件的承载力,计算结果表明,利用现有规范计算钢骨剪力墙抗剪承载力是精确可靠的。     

钢管混凝土剪力墙竖向接合面抗剪机理分析

钢管混凝土剪力墙以其侧向刚度大、承载力高及多道抗震防线等特点,常作为主要抗侧力结构构件被广泛应用于高层建筑中。为研究钢管混凝土剪力墙中钢管混凝土边框或暗柱与剪力墙竖向接合面的抗剪机理以及该竖向接合面抗剪承载力计算方法,基于ABAQUS软件对钢管混凝土剪力墙竖向接合面进行有限元分析,同时考虑钢管混凝土与剪力墙之间有无连接的影响。结果表明:该竖向接合面有无连接对两者脱开裂缝宽度影响显著。在以往试验研究基础上,提出了钢管混凝土剪力墙竖向接合面抗剪承载力计算模型,并对其抗剪机理进行分析,依据该计算模型对19个接合面和7个墙体试件抗剪承载力进行计算,所得结果与试验结果吻合较好,能够合理反映钢管混凝土剪力墙的实际工作形态,对其抗剪性能的计算分析精度高、实用性强。     

桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能试验研究

为研究轴压比以及配钢率对桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能的影响，制作了5个核心区剪切破坏的桁架式钢骨混凝土框架中节点，研究不同轴压比和用钢量对节点极限承载力、抗震性能及破坏形态的影响。基于有限元软件ABAQUS,对5个桁架式钢骨混凝土框架节点模型开展了力学性能分析。结果表明：所有构件的破坏形态全部为核心区剪切破坏；提高轴压比对于构件的极限承载力有积极作用，但会使其耗能能力和延性降低；节点核心区配置交叉斜腹杆角钢可提高构件的极限承载能力以及抗震性能；通过分析参数可得，提高轴压比以及混凝土抗压强度、增加核心区交叉斜腹杆的尺寸并且提高其屈服强度都会提高节点的极限承载力；推导了桁架式钢骨混凝土框架节点的抗剪承载力计算公式，经验证计算值与实测值和模拟值相近，可为工程设计提供理论参考。     

钢骨混凝土偏压柱抗火极限承载力分析研究

国内外关于钢骨混凝土柱的抗火性能试验和理论研究非常少。本文采用有限元方法对钢骨混凝土偏压柱的抗火性能进行研究,首先以相关试验数据对分析理论与计算程序的可靠性进行验证。在此基础上,在标准火灾升温作用下用数值计算方法对钢骨混凝土偏压柱的混凝土强度、钢骨强度、钢骨含钢率、长细比、偏心率、截面尺寸和受火时间等高温极限承载力影响参数进行'计算分析,并分别给出了拟合计算式,可供钢骨混凝土偏压柱抗火设计参考。