热弯钢管CFST-外包RC复合节点受力性能

为研究某体育馆新型复合节点的受力性能,以该体育馆大跨桁架结构弦杆钢管弯曲后竖直插入地下钢筋混凝土框架柱的拱脚为原型,设计了3个采用热弯圆钢管的CFST-外包RC组合节点,进行了节点在弦杆受压、腹杆受拉的复杂受力下加载试验与有限元数值模拟,研究了热弯钢管残余应力、不同弯曲角度以及弦杆根部钢管内是否填充混凝土等对节点破坏形态、承载能力等受力性能的影响。结果表明：热弯钢管CFST-外包RC组合节点的破坏形态主要为弦杆根部钢管的屈曲破坏,节点承载力取决于弦杆根部受压承载力;钢管热弯产生的残余应力降低了节点刚度且钢管弯曲角度越大节点刚度降低越大,但对承载力基本没有影响;钢管内填混凝土可以显著提高节点刚度和承载力,节点刚度和承载力随钢管直径增大而增大。     

组合网架及其应用

组合网架是一种钢和钢筋混凝土组成的空间结构。它把网架上弦杆用钢筋混凝土平板（或带肋板）来代替，下弦杆和腹杆仍然用钢材，形成一种下部是钢结构，上部由钢筋混凝土组合而成的新型空间结构；它充分发挥钢材受拉和混凝土受压的有利条件，使两种不同材料发挥各自强度优势，又使结构的承重和围护功能合二为一，是近年来较具有发展前途的一种结构形式。     

简支组合管桁架的试验研究

为了研究组合管桁架的承载性能,对2根简支组合管桁架进行了竖向加载试验。分析了组合管桁架在竖向荷载作用下的受力性能、破坏机理、变形能力以及管桁架的内力分布规律。结果表明:组合管桁架具有良好的承载能力和变形能力;混凝土板厚的组合管桁架的承载能力高于板薄的组合桁架;上弦杆的轴力跨中较小,支座处较大;下弦杆的轴力跨中较大,支座处较小;跨中部分腹杆的轴力较小,支座部分腹杆的轴力较大。     

考虑节点刚度的圆钢管混凝土桁架受压腹杆计算长度分析

为考虑节点刚度对钢管混凝土桁架中受压腹杆计算长度的影响,对圆钢管混凝土T/Y型节点在平面内弯矩作用下的抗弯刚度进行了数值研究,比较了空钢管节点和内填充混凝土钢管节点的抗弯刚度的差异,建立了钢管混凝土节点的抗弯刚度参数计算公式,给出了考虑节点刚度的受压腹杆的计算长度。研究表明:空钢管节点的弦杆内填充混凝土后,节点的抗弯刚度有明显的提高,节点刚度取决于弦杆的径向刚度和弦杆、腹杆相贯面的表面积;节点刚度随β、τ的增大而提高,随γ、θ的增大而降低;受压钢管腹杆的计算长度沿用《钢结构设计规范》可能偏于保守;对于上、下弦杆均为圆钢管混凝土杆件的桁架,受压腹杆的计算长度可近似的取0.7l。     

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。     

单索-叠合板预应力组合网架静力特性分析

构建一种新型预应力组合网架结构,采用预应力索代替长向下弦,混凝土叠合板代替上弦,形成下弦长向为索,上弦为整体现浇混凝土板的预应力组合网架结构。利用有限元软件ANSYS对该结构进行静力特性分析,结果表明节点竖向位移值越靠近结构中心位置越大;叠合板、腹杆出现拉压应力;下弦杆与索均为拉应力,且越靠近中心位置值越大。该结构位移值及应力值均满足规范设计要求。     

GFRP筋混凝土大偏心受压柱试验研究

为了探寻GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏机理和设计方法,完成了5根GFRP筋混凝土柱的大偏心受压试验,展现了GFRP筋混凝土大偏心受压柱从开始加载到破坏的全过程。重点分析了GFRP筋混凝土偏心受压柱在受拉区混凝土达到限值裂缝宽度0.5 mm时和受压区混凝土压碎时的状态,并对5根GFRP筋试件进行了有限元仿真分析。结果表明:GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏模式是受拉区混凝土先达到限值裂缝宽度,然后受压区混凝土才被压碎;当受压区混凝土被压碎时受拉区裂缝宽度已经远远超过了限值0.5 mm,说明GFRP筋混凝土大偏心受压柱的设计极限状态是由裂缝宽度控制的。最后,得出了设计极限状态下受压区混凝土的压应变值,为GFRP筋混凝土大偏心受压柱的配筋计算提供了理论依据。     

GFRP 筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明：GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究。试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5000με。当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究.试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5 000 με.当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态.     

砼叠合连续梁特殊截面处正截面受力性能分析

混凝土叠合连续梁由于其特殊的使用性能在实际工程中具有实用意义,利用大型通用有限元软件ANSYS模拟一组叠合连续梁和对比梁,通过对比发现叠合连续梁在跨中截面存在受拉钢筋应力超前和后浇层受压区混凝土应力滞后以及支座负弯矩处受拉钢筋应力滞后等现象,为实际工程中的设计和施工提供了理论依据,使其更能广泛的应用。     

夹心保温外墙板连接件力学性能试验

目的研究三种不同形式玻璃纤维筋连接件的弯锚锚固能力、弯锚抗拉强度和弯锚抗剪强度,为使这三种连接件早日应用于夹心保温外墙板实际工程提供依据.方法采用自行设计的多组混凝土试件,首先对玻璃纤维筋进行直锚拉拔试验,然后对三种连接件进行弯锚拉拔试验,最后进行剪切试验,通过试验数据和试验现象分析三种连接件的力学性能.结果璃纤维筋拥有很高的抗拉强度和直锚锚固性能,最大拉应力值高达532 MPa.连接件端部弧度越大,连接件越容易发生剪切破坏,抗拉强度就越低,其中U型连接件的抗拉强度最强.V型（45°）连接件的开裂位移和极限位移最小,U型连接件的开裂荷载和极限荷载最大.结论玻璃纤维筋具有良好的力学性能,可充当预制夹心保温外挂墙板内部一种连接件.     

预应力活性粉末混凝土-普通混凝土叠合梁疲劳全过程分析

为了推广活性粉末混凝土在桥梁工程中的应用,对预应力活性粉末混凝土（RPC）-普通混凝土（NC）叠合梁疲劳破坏的全过程进行分析. 建立NC、RPC、非预应力筋和预应力筋的疲劳损伤退化模型,结合分段线性法提出预应力RPC-NC叠合梁的疲劳全过程分析方法,并针对考虑RPC抗拉疲劳性能与否这2种情况分别进行计算. 为了验证该分析方法的有效性,对2根预应力RPC-NC叠合梁进行等幅疲劳循环加载,试验结果和计算结果的对比表明,当不考虑RPC抗拉强度时,非预应力筋应力的计算结果明显偏大,导致分析结果过于保守;在考虑RPC抗拉强度的情况下,使用该方法可以较为准确地描述预应力RPC-NC叠合梁的疲劳退化过程.     

预应力RPC-NC叠合梁抗弯延性试验分析

为有效推动高性能材料在现代桥梁结构中的应用以满足快速发展的高速铁路技术,本文设计并制作了10根预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁和1根预应力纯NC梁,通过试验方法研究了高性能材料RPC在梁结构中应用后叠合梁的抗弯延性性能,并以叠合梁跨中位移延性系数进行描述.试验主要考虑了RPC高度、预应力比率、NC等级等因素对叠合梁抗弯延性的影响.研究结果表明:随着RPC高度的增加,叠合梁截面配筋指数降低,抗弯位移延性系数增大;随着钢绞线根数的增多,预应力比率增大,位移延性系数相应增大;叠合梁上部NC等级提高后,脆性破坏特征并不明显,抗弯位移延性系数增大.由于RPC材料优异的力学性能以及钢纤维的作用提高了叠合梁在出现峰值荷载后的变形能力,使得其抗弯位移延性要明显优于纯NC梁,可见RPC材料在拥有高强度的同时具有良好的延性特征.同时以试验数据为基础,拟合出适用于预应力RPC-NC叠合梁抗弯位移延性系数的计算公式.     

钢-混凝土连续组合梁腹板局部屈曲分析

对连续组合梁负弯矩区钢腹板的稳定性进行了研究,分析了负弯矩区钢梁腹板在弯曲、轴向压力和剪切作用下的力学性能,提出了组合梁腹板在各种荷载作用下的局部稳定性简化计算模型,建立了非均匀受压、纯剪和弯剪复合受力状态下的临界屈曲应力计算公式;分别计算了钢梁腹板在非均匀受压和纯剪状态下的弹性屈曲系数,并根据偏心受压与剪切作用下的相关方程计算了钢梁腹板在复杂应力状态下的弹性屈曲系数;基于屈曲分析结果,提出了组合梁在弹性受力阶段钢梁腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。结果表明：采用该方法确定的钢梁腹板高厚比更具合理性,且计算过程简单,结果偏于安全。     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

钢-混凝土组合箱梁底板局部屈曲失稳分析

针对钢-混凝土组合箱梁负弯矩区底板在受压状态下的力学性能,建立箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算模型.通过对一般箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算和对箱梁底板焊接栓钉并浇筑一定厚度的混凝土板的局部稳定性的计算进行对比分析.结果表明:在受压状态下现浇混凝土板可以有效防止发生局部屈曲失稳,降低箱梁底板的应力,提高弯矩区混凝土梁的极限承载能力.     

腹板嵌入式组合梁抗弯性能理论和试验研究

提出了一种新型腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,并对该组合梁的整体抗弯性能和抗剪性能进行了研究。首先阐述了腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的构成、受力特点和主要优点,然后介绍了该组合梁的抗弯承载力、钢梁与混凝土翼板之间的滑移以及挠度计算公式。通过竖向荷载作用下的静力加载试验对4个腹板嵌入式钢-混凝土组合梁试件的抗弯承载力、滑移影响及破坏特征进行了足尺试验研究,并利用有限元方法对4个试件的试验结果进行了对比,最后将理论公式得到的腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的抗弯承载力、滑移及挠度计算结果与试验及有限元分析的结果进行比较,验证了理论公式的可靠性。研究表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁具有良好的整体抗弯性能及抗剪性能,能够节约钢材。     

大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法

为改善大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注期间结构受力和变形,基于拱肋应力和变形影响线,提出一种自调载灌注方法. 推导了拱圈加权弯矩能同混凝土龄期的理论公式,提出以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异最小为目标优化灌注间隔,避免已灌混凝土过早承载. 应用ANSYS自带的APDL语言,针对新龙门大桥开发了专门的灌注仿真程序,展开钢管混凝土拱桥分段灌注优化分析. 结果表明:所提出的自调载灌注法应用于钢管混凝土拱桥灌注施工是合理可行的,基于拱肋应力和变形影响线确定的灌注方案,可实现此类拱桥灌注过程中结构变形和应力的自控制;以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异极小为目标建立的优化方法,可合理确定大跨径钢管混凝土拱桥分段灌注的起灌时间. 相比临时扣索、水箱压重等调载方法,自调载灌注方法可减少施工辅助工艺,降低工程建设总造价.