负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

为了研究负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能,对3根组合梁试件进行了单调静力试验,其中包括非预应力组合梁、体内预应力组合梁和体外预应力组合梁各1根.试验结果表明:负弯矩作用下,3根试件的破坏均始于钢梁的受压屈服,在达到极限承载力时钢梁均发生了屈曲;与非预应力试件相比,体内预应力试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了120％、35.1％和18.7％;体外预应力试件的开裂荷载较非预应力试件提高了24％,但屈服荷载和极限荷载略有降低;施加体内预应力可以有效地提高组合梁的极限变形能力,但对延性不利;施加体外预应力对组合梁的延性有一定的提高作用.     

预应力部分外包组合梁有限元模拟分析

基于已完成的6根施加预应力和2根未施加预应力的普通部分外包组合梁在静力荷载作用下的性能试验,应用ABAQUS有限元软件对预应力部分外包组合梁进行几何非线性分析,对承载力和挠度等力学性能进行深入探究.结果表明:随着预应力水平、截面高宽比的增大,组合梁的极限承载力和抗裂度显著提升,正常使用状态下的挠度有一定减小,但是截面宽高比和预应力水平的变化对试验梁延性的影响有限.组合梁的承载力及挠度模拟值与试验值、计算值的吻合程度较高,受力全过程的荷载位移曲线基本相似,说明以ABAQUS软件来模拟预应力部分外包组合梁是切实可行的.     

体外预应力钢-混组合梁长期滑移计算

针对现行规范中钢-混组合梁桥设计时界面滑移未计入混凝土收缩徐变效应的影响,在线性滑移和混凝土钢梁之间无掀起的假定下,推导综合考虑桥面板混凝土长期性能和施加预应力影响的体外预应力钢-混组合梁桥的滑移计算公式.通过对某一典型简支钢-混组合小箱梁黏结滑移的计算及结果比较,证明提出的方法及推导公式的正确性.参数研究结果表明,当考虑混凝土收缩徐变长期性能的影响时,钢-混组合梁的界面滑移会随着时间和预应力的增加而不断增加;简支组合梁的滑移量一般由中间向梁两端逐渐增大,在梁两端滑移量达到最大值.在预应力钢-混组合梁的设计中,除考虑预应力对组合梁变形有利的方面外,还应注意和控制预应力对组合梁界面滑移不利的影响.     

张弦式钢竹组合工字形梁的短期受弯性能

为研究张弦式钢竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力;张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏;施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果;张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移;最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。     

钢管混凝土压弯长柱非线性屈曲承载力的三维有限元分析

基于三维线弹性大变形理论,本文构造了三维非线性虚拟层合单元法,利用此法对钢管混凝土压弯长柱的非线性屈曲承载力进行了研究,有限元分析结果与试验结果符合良好.最后,以典型截面形式为例,研究了长细比、偏心率等参数对钢管混凝土长柱承载力的影响,研究结果可供工程设计和施工参考.     

螺栓球节点对钢管杆件屈曲特征值的影响

利用ANSYS软件建立螺栓球节点与钢管杆组合构件的有限元模型,采用接触模拟法计算螺栓球钢管构件的屈曲特征值,分析螺栓球节点作为杆件两端约束时对杆件临界荷载产生的影响;参数化研究螺栓半径、套筒壁厚、封板厚度、螺栓头半径和套筒长度等因素对不同长细比杆件屈曲特征值的影响;基于杆件屈曲的欧拉公式,通过回归分析获得考虑螺栓球节点参数与杆件长细比影响杆件的屈曲特征值计算公式。结果表明：随螺栓半径和套筒壁厚增大杆件屈曲特征值显著增大,螺栓头半径对其的影响可忽略不计,封板厚度的增加和套筒长度的减小也能使杆件屈曲特征值有所增加;随杆件长细比的增大,以上各因素对杆件屈曲特征值的影响均逐渐减小,同时杆件长细比越大螺栓球节点对杆件的约束越强;利用回归分析获得组合构件屈曲特征值公式的计算值与有限元结果接近,随节点参数与杆件长细比的变化趋势一致,该公式能够较精准地计算杆件屈曲特征值。     

火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计

利用验证的有限元模型分析了轴向约束刚度比、轴力荷载比和钢柱长细比对火灾下轴心受压H形截面约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响,给出了其屈曲温度和破坏温度的计算方法。轴向约束刚度比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用指数函数表示,轴力荷载比和钢柱长细比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用多项式表示。采用有限元方法对计算公式进行了验证,设计公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,且设计公式给出偏于安全的结果。     

钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能

为研究钢腹杆PC组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁抗弯性能的影响;提出了钢腹杆PC组合梁截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。研究结果表明：钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载对组合梁变形与应力的影响较大,且变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩的计算方法具有较高的精度。     

预应力钢-混凝土组合梁抗震性能试验研究

对普通钢-混凝土组合梁的钢梁和混凝土板施加预应力,即形成了预应力钢-混凝土组合梁.基于5根梁的低周反复荷载试验,对预应力钢-混凝土组合梁的破坏形态、滞回曲线、变形恢复能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行了较为系统的研究,重点探讨了预应力度和剪力连接程度对其抗震性能的影响.研究表明,预应力钢-混凝土组合梁具有良好的抗震性能.     

腹板开孔冷弯卷边槽钢双肢拼合梁的整体屈曲性能研究

为了研究腹板开孔冷弯卷边槽钢双肢拼合梁的整体屈曲性能,通过现有相关４点弯曲试验结果验证了非线性有限元模型的有效性,并对不同螺钉间距、孔洞大小、孔洞间距和构件长细比的构件进行了参数分析。结果表明：受整体屈曲控制的构件承载力随着螺钉间距增大而减小,但孔洞大小和间距对承载力影响较小;随着长细比的增加,构件的破坏模式由局部和畸变屈曲逐渐转为整体屈曲,构件的承载力随之降低。此外,根据参数分析结果考虑了长细比和螺钉间距对组合效应的影响,对整体屈曲控制单肢受弯构件的直接强度公式进行了修正。     

组合梁混凝土板抗裂性能试验研究

设计制作了3片钢-混凝土组合梁,各梁截面尺寸相同,栓钉布置方法及钢筋用量有所不同．通过对其做负弯矩静力加载试验,研究栓钉布置方法,以及钢筋用量对组合梁负弯矩区混凝土板裂缝开展和宽度的影响,探索改善组合梁负弯矩区混凝土板开裂的有效方法．试验结果表明,栓钉布置方法及钢筋用量是改善组合梁负弯矩区混凝土板开裂的有效方法．此外,在试验的基础上,对比分析了现行关于组合梁负弯矩区裂缝宽度的计算公式．     

负弯矩区深肋组合扁梁抗弯性能的有限元分析

深肋压型组合扁梁具有承载力高、刚度大、结构高度小、防火性能好等优点。明确组合扁梁的受力性能是进行结构设计的基础。但是国内外对其承载性能的研究还很不充分,特别是对负弯矩区,现有的计算方法尚需进一步研究和论证,设计计算依靠经验为主。本文采用通用有限元程序Ansys研究负弯矩区深肋组合扁梁的承载性能,通过建模计算悬臂深肋组合扁梁的承载力和变形特征,得到相应的荷载—位移全过程曲线,揭示其受力特点,并与相关的理论推导进行比较,探讨其理论计算的合理性。     

组合梁负弯矩区截面抗剪强度试验研究

本文通过五根外伸梁及一根二跨连续的组合梁负弯区抗剪试验,解释了负弯区截面抗剪强度比塑性计算值有所提高的原因。并通过力比、剪力比的参数变化分析了负弯区截面的强度破坏情况及极限荷载、使用荷载限值。同时,还提出了负弯区强度破坏与局部屈曲破坏间的界线,连续梁负弯区极限抗剪能力对弯距调幅的影响等问题作了初步分析。     

工字型钢-混凝土连续组合梁腹板局部稳定性分析

对工字型钢-混凝土连续组合梁负弯矩区腹板在复合应力作用下的力学性能进行了研究,提出了工字型组合梁腹板在复合应力作用下的局部稳定性计算模型,建立了相应的临界屈曲应力计算公式;基于组合梁腹板的稳定性特点和偏心受压与剪切作用下的相关方程,计算了工字型组合梁腹板在复合应力状态下的弹性屈曲因数,采用势能驻值原理分析得出了连续组合梁负弯矩区腹板稳定的临界应力,提出了弹性受力阶段腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。计算结果表明：该计算方法有广泛的适用性,且大部分情况下可以放宽对高厚比的限制,为工字型组合梁负弯矩区腹板的合理优化设计提供了参考。     

人工神经网络在连续组合梁中的应用

确定连续组合梁负弯矩区极限承载力预测的人工神经网络模型，优化学习参数，并用该网络模型样本进行学习与预测。     

框架深肋组合扁梁的抗弯承载力研究

为提出一种简单可行的框架深肋组合扁梁的抗弯承载力计算方法,通过试验研究塑性受力阶段深肋组合扁梁的截面应力状况,提出框架深肋组合扁梁的承载力极限状态的破坏机制;推导出简化的深肋组合扁梁负弯距区的抗弯承载力公式,并利用已研究的正弯距区抗弯承载力公式,得到框架抗弯承载力的计算公式.计算公式的合理性和正确性得到了试验的验证.     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化,所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程,能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形,准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知:用有限元计算时,在进入塑性阶段以后,每级荷载的计算时间大约为 1 h,并且计算有可能不收敛;而采用弯距曲率法计算大约只需3 min左右(极限荷载的计算大约需要20 min),且没有不收敛的现象发生。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化，所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程，能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形，准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知：用有限元计算时，在进入塑性阶段以后，每级荷载的计算时间大约为1h，并且计算有可能不收敛；而采用弯距曲率法计算大约只需3min左右(极限荷载的计算大约需要20min)，且没有不收敛的现象发生。     

体外预应力组合梁负弯矩区抗弯承载能力研究

为了研究体外预应力组合梁负弯矩区抗弯承载能力，完成了2片体外预应力梁在负弯矩作用下的受弯性能试验．探讨了影响部分连接预应力钢-混凝土组合连续梁负弯矩区受力性能的主要因素，了解裂缝产生与发展的主要规律及对结构受力性能的影响．建立了弹性阶段和塑性阶段的计算模型．结果表明剪力连接程度的提高，对负弯矩区截面抗弯承载能力提高作用不明显，但是可以改善正常使用阶段梁的刚度．运用本文公式对试验梁计算结果较试验值约偏小10％，可以满足设计精度要求．