高温后反复荷载下带栓钉连接件型钢混凝土界面力传递性能研究

通过对6个高温后带栓钉连接件型钢混凝土短柱反复加载试验和6个高温后试件的单调加载对比试验,研究高温后反复荷载下带栓钉连接件型钢混凝土短柱的破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。研究结果表明:带栓钉连接件型钢混凝土试件在反复荷载下的破坏形态与单调荷载下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主。试件的滑移刚度和界面剪切承载力随着升温时曾经经历最高温度的增加及最高温度持续时间的增长而下降。翼缘布置栓钉试件的滑移刚度和界面剪切承载力高于相同条件下腹板布置栓钉试件的滑移刚度和剪切承载力。与单调加载相比,反复荷载下试件界面剪切承载力下降。     

高温下带栓钉连接件型钢混凝土界面剪力传递性能研究

通过20个高温下带栓钉连接件型钢混凝土短柱推出试验及2个常温下的对比试验,研究其破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。试验结果表明：高温下带栓钉连接件型钢混凝土推出试件的破坏形态与常温下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主;与常温下试件的荷载-滑移曲线相比,高温下推出试件荷载-滑移曲线的上升段相对平缓,在较小的荷载作用下即产生相对滑移,滑移刚度相对减小;当升温最高温度的持续时间相同时,试件的界面剪切承载力随最高温度的提高而降低,其中从常温到最高温度达到400℃以前,试件的界面剪切承载力随最高温度提高下降很快,而最高温度超过400℃以后,界面剪切承载力随最高温度提高下降的趋势减缓;当升温最高温度一定时,随着最高温度持续时间的增加,试件的界面剪切承载力降低。引入高温下界面剪切承载力影响系数,提出高温下带栓钉连接件型钢混凝土界面剪切承载力计算式,计算结果与试验结果相比总体偏于安全。     

H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件纵向受剪性能试验研究

通过13个在单调荷载作用下H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件的推出试验,对其破坏形态、荷载-滑移特性和纵向剪力传递性能进行了研究,分析了栓钉数量、栓钉直径、栓钉布置方式、型钢翼缘宽度、腹部混凝土箍筋布置方式及加载方式等对受剪承载力的影响。试验结果表明：H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件的主要破坏形态为外包混凝土劈裂破坏和栓钉剪断破坏;典型的荷载-滑移曲线可分为3个特征阶段,分别为无滑移阶段、荷载上升段及荷载下降段;腹部栓钉有效地提高了部分外包混凝土组合构件的纵向受剪承载力,且受剪承载力随栓钉直径的增大和栓钉数量的增加而增大;腹部栓钉纵向布置优于横向布置,栓钉纵向偏心布置对受剪承载力影响较小;宽翼缘型钢能更好地约束腹部混凝土,提高其受剪承载力;腹部箍筋不同布置方式对极限荷载的影响较小;通过分析构件的受力机理和纵向剪力传递模式,提出了H型钢腹板焊接栓钉的部分外包混凝土组合构件纵向受剪承载力算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

型钢翼缘外侧焊短钢筋试件的黏结滑移性能

通过推出试验研究型钢翼缘外侧焊短钢筋时与轻骨料混凝土的黏结滑移性能。短钢筋采用垂直焊和水平焊两种方式,间距设置了100 mm和200 mm。试验中考虑未设置剪力连接件的对比试件,试件均发生推出破坏。根据实测的荷载、加载端滑移数据建立二者的关系模型,分析特征黏结强度和特征滑移值。研究结果表明:剪力连接件的设置不宜过密,宜垂直于型钢翼缘焊接;型钢翼缘外侧焊短钢筋没有提高试件的黏结强度,但增加了试件抵抗滑移的能力;设计中应单独考虑自然黏结强度或剪力连接件传递剪力,不能对二者进行叠加。     

部分外包型钢混凝土试件黏结滑移性能试验研究

部分外包型钢混凝土是一种将H型钢外包在混凝土外侧的新型组合结构,通过对10根部分外包型钢混凝土试件在单调荷载下的标准推出试验,研究了试件在黏结滑移状态下的破坏形态、裂缝模式、荷载-滑移特性、型钢应变分布。试验结果表明:型钢锚固长度、横向配箍率、栓钉位置是影响黏结滑移性能的主要因素,其中,型钢锚固长度影响最小;当横向最小配箍率为0. 3%时,黏结滑移性能对总体黏结作用贡献最大;当栓钉布置于型钢腹板时,试件平均黏结强度提升46%,影响最为显著。     

拉力作用下部分外包钢-混凝土组合构件受剪性能试验研究

为了研究型钢与部分外包混凝土的在拉力作用下的纵向剪力传递性能,对6个部分外包钢-混凝土组合构件进行了轴拉试验,对其破坏形态和荷载-滑移曲线进行了分析。试验中主要考虑了型钢与腹部混凝土的黏结长度、混凝土强度、栓钉连接件数量等影响因素。研究结果表明:部分外包钢-混凝土组合构件破坏形态主要表现为黏结破坏、混凝土压碎和栓钉剪断;轴拉试验和推出试验中无栓钉连接的部分外包型钢混凝土组合构件的黏结力均随着型钢与混凝土间的黏结长度的增加而增大;对于无栓钉和有栓钉组试件,轴拉试验和推出试验中型钢与混凝土间的受剪承载力均随着混凝土抗拉强度的增加而增大,且近似成线性关系;部分外包钢-混凝土组合构件的受剪承载力随栓钉数量的增加而增大;相较无栓钉组试件,采用2根栓钉连接和4根栓钉连接的轴拉试件,其受剪承载力分别可提高近100%和250%。     

Shear behavior of partially encased steel-concrete composite specimens under tension

为了研究型钢与部分外包混凝土的在拉力作用下的纵向剪力传递性能,对6个部分外包钢-混凝土组合构件进行了轴拉试验,对其破坏形态和荷载-滑移曲线进行了分析。试验中主要考虑了型钢与腹部混凝土的黏结长度、混凝土强度、栓钉连接件数量等影响因素。研究结果表明：部分外包钢-混凝土组合构件破坏形态主要表现为黏结破坏、混凝土压碎和栓钉剪断;轴拉试验和推出试验中无栓钉连接的部分外包型钢混凝土组合构件的黏结力均随着型钢与混凝土间的黏结长度的增加而增大;对于无栓钉和有栓钉组试件,轴拉试验和推出试验中型钢与混凝土间的受剪承载力均随着混凝土抗拉强度的增加而增大,且近似成线性关系;部分外包钢-混凝土组合构件的受剪承载力随栓钉数量的增加而增大;相较无栓钉组试件,采用2根栓钉连接和4根栓钉连接的轴拉试件,其受剪承载力分别可提高近100%和250%。     

部分外包型钢混凝土黏结滑移性能的试验研究

通过对10个部分外包型钢混凝土进行推出试验,对部分外包型钢混凝土的黏结机理、黏结强度和黏结滑移本构关系等关键问题进行研究,分析混凝土强度等级、型钢与混凝土接触面状态及接触长度对型钢与混凝土间黏结滑移性能的影响,考察型钢翼缘及型钢腹板与混凝土的黏结强度。试验研究结果表明,生赤锈型钢的黏结应力比普通型钢高;型钢翼缘相对于腹板对总体黏结作用贡献更大;混凝土强度等级、接触面状态及接触长度是影响黏结强度的重要因素。根据所有试件的初始滑移黏结强度、极限黏结强度、残余黏结强度及其荷载-滑移曲线,提出部分外包型钢混凝土的黏结-滑移表达式,为部分外包型钢-混凝土组合构件抗剪连接性能的进一步研究提供参考。     

带栓钉型钢混凝土组合构件受力性能及承载力计算方法研究

采用位移控制的加载方法对7个设置栓钉的型钢混凝土组合构件和1个未设置栓钉的对比试件进行推出试验。以栓钉直径、栓钉设置位置以及混凝土强度等为变化参数,研究型钢混凝土组合构件的破坏形态、黏结性能和极限受剪承载力。试验结果表明:栓钉受剪承载力随栓钉直径的增大、混凝土强度的提高而提高;腹板设置栓钉的试件抗剪性能优于翼缘的;翼缘和腹板均设置栓钉的试件承载性能最好,且能有效地限制滑移向自由端发展。分别对国内外不同技术标准建议的栓钉受剪承载力计算式进行分析比较,指出不同设计方法的合理应用范围。最后,在分析试验结果基础上提出型钢非埋入式栓钉受剪承载力的计算方法。     

型钢混凝土构件粘结滑移性能试验及其分析

通过16个型钢混凝土标准试件和4个对比试件的推出试验,观察了试件开裂及其破坏形态,得到了荷载-滑移特征曲线,分析了各荷载阶段型钢应变以及滑移沿构件埋置长度的分布规律。将型钢腹板和翼缘内侧隔离的对比试验表明,型钢翼缘外侧和内侧(腹板)与混凝土之间的粘结应力在水平残余阶段差别较大。