装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算

提出一种新型装配式双拼槽钢开孔组合梁,以钢梁腹板开孔长度为参数,设计4根开孔组合梁和1根实腹组合梁,进行静力性能试验,研究开孔形式对各试件破坏模式、延性、界面滑移、截面剪力分布以及整体工作性能的影响。基于空腹桁架理论,提出考虑剪切变形、洞口处剪力次弯矩局部变形的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法。研究结果表明：新型装配式双拼槽钢开孔组合梁具有良好的整体工作性能;圆形开孔时组合梁表现为弯曲破坏,修圆矩形开孔时组合梁表现为空腹破坏(vierendeel mechanism);开孔形式对双拼槽钢组合梁的刚度和承载力影响显著;与实腹梁相比,圆形开孔时组合梁初始刚度下降12%,极限承载力下降10%;而开孔长度为900 mm的修圆矩形开孔组合梁初始刚度下降60%,极限承载力下降27%;腹板开孔提高了双拼槽钢组合梁的延性,而修圆矩形开孔组合梁与圆形开孔组合梁相比延性略降低;开孔可提高混凝土板抗剪贡献,随着开孔长度增大,各试件混凝土板承担截面总剪力的24%～28%;采用的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法所得理论值与试验值吻合良好。     

圆形孔与多边形孔蜂窝钢梁的试验分析

通过对二根圆形孔蜂窝钢梁及一根六边形孔蜂窝钢梁的对比试验，研究这两种不同孔形梁的受力性能应力分布及承载能力．     

受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究

通过对受荷工字型钢梁腹板开孔试验的实时监测,分析不同工况下钢梁开孔前后的受力特性,监测结果表明:在开孔率较小时气割开孔导致的温度应变远大于开孔引起的受荷应变,并且开孔时在钢梁下架设临时支撑可以有效地降低残余应变.同时,结合有限元模拟,讨论了开孔形状、尺寸对钢梁力学性能的影响,结果表明:孔径在200 mm以内是钢梁开孔的合理选择.有限元模拟与现场试验结果的比较表明了在钢梁开孔现场试验的必要性.     

钢结构氧气切割开孔残余应力数值分析与实验研究

氧气切割是船体结构临时开孔工艺中的首选方法,其产生的残余应力对后序封孔焊接与结构安全性均有重要影响.基于氧气切割原理,建立了预热火焰与铁氧反应生热的组合热源模型;基于热弹塑性有限元法,建立了氧气切割开孔过程的数值计算模型,并分析了切割温度场与残余应力场分布规律.通过氧气切割开孔实验进行结果验证,采用红外热像仪测量表面温度分布,应用压痕应变法测量残余应力,实验结果与计算结果基本吻合.研究结果表明:在割缝边缘存在超过材料屈服点的拉应力区,其宽度受切割速度、开孔尺寸与纵向约束等因素的影响.     

碳纤维布增强开孔混凝土板的受力性能

推导了碳纤维加固开孔平板开裂荷载和极限荷载的计算公式,该式简洁易用且计算结果和试验结果吻合较好．同时采用有限元方法对碳纤维增强钢筋混凝土开孔平板在均布荷载作用下的受力特性进行了分析,并与试验结果进行了比较．结果表明,选择合理的有限元数值模型,可以较好地模拟碳纤维增强钢筋混凝土开孔平板的受力性能．根据数值分析结果,对加固后的受力机理进行了探讨,讨论了采用碳纤维加固后对钢筋的影响,同时也分析了开孔大小、位置和碳纤维层数对受力性能的影响．     

不同配筋方式开孔梁抗剪性能试验研究

文章通过四根矩形开孔梁和一根实腹梁的对比试验,观察了在梁的弯剪区段开定位孔的情况下配置不同方式补强钢筋的开孔梁裂缝的出现、发展和最终破坏形态。通过测试钢筋及混凝土试件表面的应变,进行分析研究,得出可提高混凝土开孔梁抗剪性能的补强筋的配筋方式。     

基于有限元方法的方形压力容器开孔优化分析

通过有限元方法对方形压力容器进行了应力仿真,并研究了开孔面及其开孔位置对应力的影响.结果表明:对于未开孔的方形压力容器,其最大应力发生在最大面的中心;对于开孔压力容器,对不同面进行开孔,在最大面开孔对应力影响最大.而在同一面上开孔,呈现板中心和板边界开孔高,而中间低的特点.     

开孔板连接件剪切受力机理的试验研究

提出新的开孔板连接件抗剪承载力测试方法.共进行七组21个试件试验,测试开孔板连接件的荷载-滑移关系,观测开孔板连接件的破坏形态.结果表明:每组试件的荷载-滑移曲线重复性较好,验证了本文提出的测试方法的合理性.根据试验结果,分析开孔板连接件的破坏性质及影响开孔板连接件抗剪承载力的因素.     

CFRP板加固钢梁界面应力的理论与试验研究

在碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢梁中,CFRP板端部的应力集中往往会导致板的剥离破坏.文中首先对CFRP板加固钢梁的界面应力进行了研究,推导了外荷载作用下CFRP板加固钢梁的界面应力计算公式;然后,通过改变CFRP板的长度、厚度以及加载方式,探讨了静载作用下8个试件的承载力及刚度变化.理论分析及试验结果表明:(1)试件的主要破坏模式是CFRP板的剥离破坏;(2)增加板长能减小加固梁的界面应力集中,但不能提高梁的截面承载力和刚度;增加板厚虽然增加了界面应力集中,却能进一步提高梁的截面承载力和刚度;(3)由界面应力的理论计算公式求出的各个试件发生剥离破坏时的最大界面应力基本一致.     

对内河船舶船体强力构件开孔的分析

钢质T型角接结构构成船舶主体的强力构件,分别承受着来自上下左右的内外力,故在强力构件上元论开口或开孔、是否在开口或开孔处需要加强,在钢质船舶制造规范均有明确规定.这些条文、规定及说明,目的主要是确保开孔后钢质T型角接结构梁的作用和强度,使船舶使用年限延长,经济效益增长.     

腹板开大洞口钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究

旧建筑改造有时需要在钢筋混凝土梁上开洞穿过管道.本文通过8根腹板开洞钢筋混凝土梁的弯曲试验,对大洞口引起的梁抗剪性能削弱展开研究,以此为开洞梁的体外加固研究奠定基础.研究结果发现,开洞梁的原有桁架抗剪机制受到破坏,抗剪承载力严重降低.洞口上肢承受偏压作用,下肢承受偏拉作用,上、下肢中部均存在反弯点,独立传递剪切荷载.开洞长度越大,此效应越显著.抗剪削弱对洞口高度最敏感,洞口长度次之.多洞口开洞位置靠近时,受力模式较为复杂,中间联系部分作用不可忽略.开洞位置沿梁高方向和梁跨方向偏移均对其受力有影响,但并不显著,加固设计时可针对受力特点针对性的采取措施.     

耗能梁段腹板开孔对偏心支撑钢框架抗震性能影响

为研究耗能梁段腹板开孔对K型偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行了一个1∶2缩尺单层单跨试件的拟静力加载实验,并采用ABAQUS软件对其结果进行数值模拟.在验证其结果准确的基础上,分别以开孔率、孔间竖向距离、孔间横向距离为参数建立了3组有限元模型,系统分析了不同开孔参数对模型抗震性能的影响.结果表明:在腹板厚度不变的情况...     

腹板开洞连续组合梁受力性能 试验研究与有限元分析

为研究腹板开洞连续组合梁的受力性能,对6根组合梁试件进行了试验研究与有限元分析,其中5根为腹板开洞梁,1根为腹板无洞梁。研究内容为组合梁极限承载力、混凝土板和钢梁受力全过程的截面剪力分布规律。结果表明:与腹板无洞组合梁相比,腹板开洞使组合梁的极限承载力得到明显削弱;洞口范围内混凝土板截面承担的剪力随着荷载的增加而不断增大;而在无洞梁段,钢梁承担的剪力比混凝土板承担的剪力要大,说明现行《钢结构设计规范》有关组合梁抗剪计算的相关条文已不适应于腹板开洞组合梁。     

内衬混凝土波折钢腹板梁抗弯性能试验研究

提出了波折腹板内衬混凝土改善连续梁负弯矩区的结构力学性能.通过两点对称加载试验研究了波折腹板内衬混凝土组合梁的弯曲性能.试验表明:与钢波折腹板梁相比,内衬混凝土可限制波折腹板梁受压翼缘的屈曲,提高组合梁的弯曲强度与延性.依据试验弯曲破坏模式与应力分布,提出了弯曲强度的计算方法,理论与试验结果相比吻合较好.试验结果与理论计算方法可为波折腹板内衬混凝土结构的设计提供参考.     

双层集中荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究

为揭示面向双层交通混凝土箱梁抗弯受力性能,对1/6比例腹板开孔、单箱三室混凝土箱梁模型,在弹性范围内进行了上下集中荷载抗弯受力性能试验研究.试验重点测试了不同荷载工况下的特征截面的应变分布及挠度变形;通过试验研究与分析,初步揭示了同样大小集中荷载作用在底板较顶板挠度大10%左右;截面应变分布不均匀,存在集中加载处应变较截面平均应变大20%~40%的现象.试验研究成果可为双层交通混凝土箱梁设计提供试验依据和参考.     

开孔冷弯薄壁卷边槽钢柱轴压性能的试验研究

为研究腹板开孔具中间加劲肋的冷弯薄壁卷边槽钢构件的受压性能,对两种截面形式的短柱和中长柱共计16根轴压构件的承载力和屈曲模式进行了试验分析.结果表明:所有试件均发生畸变屈曲失效,中长柱试件还伴随有绕弱轴的整体弯曲;腹板孔洞导致构件屈曲模式发生变化,孔洞周边板件有局部屈曲产生;孔洞的存在使试件承载力降低,短柱试件承载力的...     

FCSR新型管幕构件抗弯性能试验研究及数值分析

基于翼缘板-槽钢连接的新型管幕构件(flange-channel steel roof,FCSR)室内抗弯试验,研究了FCSR新型管幕构件的工作机理和破坏模式.为充分研究钢管壁厚、翼缘板厚度、混凝土强度和钢管间距等结构关键参数对FCSR管幕构件抗弯性能的影响,通过ABAQUS软件建立了FCSR管幕构件的有限元模型.研究结果表明:构件发生明显的延性破坏,具有较高的横向刚度;钢管壁厚和混凝土强度对构件承载力具有一定的影响,翼缘板厚度对承载力影响不明显,钢管间距对承载力影响较为明显.研究结果可为新型管幕结构的应用提供一定的依据.     

T型件连接梁柱节点冲击试验研究和数值分析

设计采用了T型件连接的2个半刚性钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察T型件翼缘和腹板的厚度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响.通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力.试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是节点核心区域的T型件的翼缘或腹板断裂破坏和受弯变形,以及钢梁腹板扭曲变形;2个半刚性连接的节点试件的抗冲击转动能力主要受制于T型件部位,且由于T型件构件承载力不足,其最大转角均未到达FEMA350标准倒塌控制转角限值(θ=0.109 rad)要求;T型件连接的半刚性节点相对普通全焊接的刚接节点的耗能能力和延性均有降低.采用ABAQUS软件建立了T型件连接梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析T型件连接梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,设计采用部分强度半刚性连接的T型件连接节点设计不利于构件向悬链线效应转换.     

开孔梁的优化配筋方式研究

文章通过8根矩形开孔梁和1根实腹梁的对比试验 ,分析了在梁的弯剪区段开定位孔情况下 ,配置不同方式补强钢筋开孔梁的裂缝出现、发展和最终破坏形态及试件表明的应变 ,探讨了提高混凝土开孔梁抗剪强度的补强钢筋优化配筋方式