锈蚀栓钉钢-混凝土组合梁的疲劳寿命预测模型

采用有限元分析软件ANSYS和理论公式相结合的方法,提出一种预测锈蚀栓钉钢-混凝土组合梁疲劳寿命的模型.根据钢-混凝土组合梁在实际试验中发生疲劳破坏的原理,提出组合梁在疲劳加载过程中栓钉依次退出工作的假设,同时把栓钉疲劳寿命预测模型和栓钉剩余承载力计算公式与数值分析相结合,综合考虑疲劳加载幅、疲劳加载上限、栓钉极限承载...     

钢-高强混凝土组合梁栓钉剪力连接件的设计计算

近年来,钢 混凝土组合结构和高强混凝土结构在中国发展很快。通过栓钉剪力连接件将钢梁和高强混凝土有机地结合,形成钢 高强混凝土组合梁在桥梁和建筑结构领域具有广阔的应用前景。为了探讨钢 高强混凝土组合梁中栓钉剪力连接件的性能,为钢 高强混凝土组合梁的剪力连接件的设计提供依据,通过钢 高强混凝土组合梁试验和推出试验,对栓钉剪力连接件在高强混凝土组合梁中的性能进行了研究。通过试验研究,对钢 高强混凝土组合梁中栓钉剪力连接件承载力的计算提出了建议。它对钢 高强混凝土组合梁设计具有实用参考价值。     

基于断裂力学的组合梁栓钉疲劳性能

为研究钢-混凝土组合梁中的栓钉在疲劳荷载作用下的强度及寿命等问题,在有限元静力分析的基础上,根据断裂力学的基本原理,采用合理的假设,推导出了组合梁栓钉的疲劳寿命计算公式。分析结果表明:初始缺陷和应力幅对栓钉的疲劳寿命影响最大,应力上限对栓钉疲劳寿命的影响较小。建议在实际工程中栓钉的应力幅控制在极限抗剪强度的20%以下,应力上限控制在极限抗剪强度的70%以下。     

考虑疲劳损伤的栓钉式组合梁剩余承载力计算方法

为研究钢-混组合梁在疲劳荷载下剩余承载力退化规律,引入考虑栓钉初始缺陷的基于断裂力学的承载力退化模型及经典钢梁、混凝土板承载力退化模型,并通过考虑不同疲劳荷载后退化为非完全抗剪结构的剩余极限承载力计算模型,建立了组合梁在常幅疲劳荷载下的剩余承载力预测计算方法,通过典型5组试验梁疲劳试验数据的对比验证了所提出的预测方法的有效性,在此基础上对关键影响因素进行了参数分析.结果表明：本文提出的承载力计算方法具有较高的准确性,误差控制在8%以内;疲劳加载下,组合梁各构件强度以不同速率发生退化,栓钉最快,钢梁次之,混凝土板最慢,且加载前期组合梁承载力退化程度由钢梁主导,后期由栓钉连接件主导;承载力退化速率随着加载次数的增加而不断增加,前期增长较缓,基本呈线性分布,后期增加迅速,呈指数型分布,其后期承载力衰减占总衰减的比例可高达70%以上;栓钉间距（抗剪连接度）、栓钉初始缺陷、荷载幅值是控制疲劳承载力退化的重要因素,需在工程设计中加以控制以满足桥梁正常运营.     

钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的性能试验

对钢与普通混凝土组合梁的栓钉连接件和钢与钢纤维混凝土组合梁的栓钉连接件进行推出试验.研究钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的抗剪性能,并和钢与普通混凝土组合梁的栓钉连接件的抗剪性能进行对比.通过比较分析发现:钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的抗剪承载力高于钢与普通混凝土组合梁栓钉连接件的抗剪承载力;钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件的极限承载力对应的滑移值明显大于钢与普通混凝土组合梁栓钉连接件的极限承载力对应的滑移值.对钢与钢纤维混凝土组合梁栓钉连接件抗剪承载能力的理论计算提出建议.     

锈蚀栓钉力学性能试验研究

通过对人工气候环境和恒电流加速锈蚀得到的锈蚀栓钉进行拉伸试验,研究2种加速锈蚀方法对锈蚀栓钉力学性能的影响,分析比较不同锈蚀程度的栓钉各项力学性能的变化规律。研究结果表明:人工气候环境和恒电流加速锈蚀方法可有效模拟自然环境引起的栓钉锈蚀;随着栓钉锈蚀程度的增加,屈服强度和极限强度减小,塑形性能下降,弹性模量降低。在试验结果分析基础上,建立锈蚀栓钉力学性能退化模型和本构关系模型,为侵蚀环境下钢-混凝土组合结构数值仿真、耐久性评估及寿命预测提供应用参考。     

碳纤维加固钢-混凝土组合梁承载力极限状态计算

碳纤维复合材料是进行桥梁维修和加固的理想材料,对采用碳纤维复合材料加固钢-混凝土组合梁桥的设计方法进行了分析。考虑桥梁结构带载加固分阶段受力的特点,与现行桥梁设计规范中承载能力极限状态计算方法相适应,首先基于平截面假设和碳纤维应变滞后的特点,确定承载能力极限状态下碳纤维片材的极限应变值,然后分别建立了碳纤维片材加固钢-混凝土组合梁在正弯矩区和负弯矩区抗弯承载力的计算图式和计算方法,可供桥梁加固工程设计参考。     

栓钉连接件抗剪承载力可靠度分析

基于《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283-1999)(以下简称《公路统一标准》),以试验数据为基础,采用一次二阶矩法(JC法),对《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)中栓钉连接件抗剪承载力计算公式进行了可靠度分析.结果表明,规范公式能满足《公路统一标准》的可靠指标要求,但明显偏于保守.继而对栓钉连接件抗剪承载力计算公式进行可靠度校准,得到了混凝土破坏和栓钉破坏2种破坏形态的抗力分项系数,提出了栓钉连接件抗剪承载力的修正公式.可靠度分析表明:修正公式的可靠指标得到了有效减小,并能满足《公路统一标准》的可靠指标要求;相比较规范公式,混凝土破坏和栓钉破坏时承载力分别提高了4.7%和10.0%.     

钢-混凝土组合梁恢复力模型的研究

为了研究钢—混凝土组合结构体系的抗震性能,对钢—混凝土组合梁在低周反复荷载作用下的性能进行了试验研究。在试验研究的基础上,考虑了剪力连接程度的影响,建立了钢—混凝土组合梁的恢复力模型,并编制了相应的计算程序。计算结果与实测值吻合良好,建议的模型对钢—混凝土组合梁的抗震设计具有较好的参考价值。     

抗剪连接程度对组合梁受力性能影响

为研究不同抗剪连接程度的钢-混凝土组合梁的受力状况,首先建立了组合梁的有限元模型进行计算,并通过4片试验梁检验其有效性和正确性.随后采用正交设计方法,选取焊钉数量、直径、长度和材料强度等因素对组合梁受力状态进行了参数分析.最后对抗剪连接程度的影响进行讨论,拟合得到不同连接程度下组合梁抗弯承载力和梁端滑移的计算公式.研究...     

外包钢-混凝土组合梁正截面受弯承载力试验

针对普通钢-混凝土组合梁存在的跨度不大、混凝土与型钢之间滑移、横向稳定性差等问题,提出一种新型的组合梁——外包钢-混凝土组合梁．为研究其抗剪性能,进行了三根足尺简支梁的试验,通过对构件静载试验结果的分析,认为外包钢-混凝土组合梁比同跨度普通组合梁具有更大跨高比及抗剪能力．基于组合梁弹性理论和简化塑性理论,提出新型组合梁的正截面承载力的建议计算公式,计算值与试验结果吻合良好．根据试验结果,提出适于外包钢-混凝土组合梁的一些工程构造措施。     

栓接装配式钢-混凝土组合梁及其抗剪键的力学性能研究

为了探究摩擦型高强度螺栓在装配式钢-混凝土组合梁中的适用性,采用ABAQUS有限元软件建立了推出试件和简支梁试件的有限元模型。在试验结果验证模拟可靠性的基础上,研究了螺栓预拉力、螺栓孔径、混凝土强度和螺栓强度等因素对单个抗剪键及整体组合梁的影响。分析结果表明：抗剪键的受力过程分为摩擦、滑移、承压和破坏四个阶段;螺栓预拉力、混凝土强度的增大有利于提高摩擦型高强度螺栓的极限承载力和承压抗剪刚度,较大的混凝土孔隙显著降低了螺栓抗剪刚度;提高螺栓预紧力或提高混凝土强度均可增强钢与混凝土部件的组合作用,相反,在抗剪连接程度不变的情况下,提高螺栓等级导致界面刚度分布不均,不利于滑移控制。     

装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,提出水平布置的装配式剪力钉。为了研究装配式剪力钉的抗剪刚度问题,进行推出试验。为选定合适的抗剪刚度公式,论述了国内、外常规剪力钉抗剪刚度计算方法的适用性和优缺点,并根据试验结果对现有抗剪刚度计算公式进行了分类。分析两类试件的抗剪刚度,发现:与常规剪力钉相比,装配式剪力钉的抗剪刚度均较大,正常使用极限状态下二者的抗剪刚度相差最明显。最后引入剪力钉抗剪刚度退化率的概念,用以分析组合构件在荷载作用下不同阶段的抗剪刚度变化特性。     

钢-混凝土组合梁变形计算的有限元分析

介绍了钢-混凝土组合梁变形计算的一种新方法一有限单元法,同时简要说明了已有的几种变形计算方法,并将各种方法的计算结果与试验结果进行了对比分析.     

钢-混凝土组合梁正弯矩区截面的组合抗剪性能

为研究钢混凝土组合梁正弯矩区的复合抗剪能力 ,对 16根密实截面钢混凝土组合梁的组合抗剪性能进行了试验研究。试件全部简支 ,跨中两点对称单调静力加载。试验结果表明 ,钢混凝土组合梁截面的组合抗剪承载力为现行有关规范计算值的 1.0 6～ 2 .88倍 ;为同剪跨比 (剪跨比为 1.0和 2 .0时 )纯钢梁的 1.2 6～ 1.72倍。混凝土翼板对组合梁的抗剪承载力有明显的贡献。组合梁的破坏形态不仅与组合梁的剪跨比有关 ,而且与钢梁的剪跨比有关     

钢-混凝土组合梁抗剪连接件研究

钢‐混凝土组合梁是目前工程领域中广泛应用的构件形式,通过在交界面设置抗剪连接件抵抗型钢与混凝土的相对滑移及竖向掀起,能够保证2种材料形成整体共同发挥组合作用。文章重点介绍抗剪连接件分类、受力特点及国内外相关研究成果,并提出一种新型连接件形式,以期为抗剪连接件的后续发展研究提供参考依据。     

高温下栓钉剪力连接件受力性能的试验

为研究高温下栓钉的抗剪性能,对24个栓钉推出试件进行了高温下推出试验.试验考虑了平板、压型钢板肋与钢梁垂直和压型钢板肋与钢梁平行三种混凝土板型式,考察了栓钉在不同温度下不同混凝土板型式中的受力特点和破坏模式.试验结果表明:平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件均为焊缝上侧栓钉剪断破坏,而压型钢板肋与钢梁垂直的试件在温度较低时为混凝土拔出破坏,温度较高时转为栓钉剪断破坏.另外,三种混凝土板型式中栓钉的抗剪承载力和刚度均随温度的升高而降低,且平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件中栓钉的承载力比压型钢板肋与钢梁垂直的试件中栓钉要高.通过对试验数据的拟合,提出了高温下栓钉抗剪承载力的计算公式.     

部分剪力连接钢-混凝土组合梁曲率的理论分析

本文对受均布荷载作用的部分剪力连接的简支钢－混凝土组合梁的在考虑滑移效应情况下的梁的曲率分布及其与剪力连接程度系数之间的关系，结果与结构在弹性阶段的实验相当吻合，对组合梁挠度的精确计算有很高的指导意义。     

多因素影响下钢-混连续组合梁的挠度计算分析

为精确计算钢-混凝土连续组合梁的挠度,在综合考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应及组合梁剪切变形影响的基础上,运用能量变分法推导出了钢-混凝土组合梁挠度计算的平衡微分方程,并给出了相对应的边界条件.通过引入均布荷载作用下钢-混凝土两跨连续组合梁的边界条件,求得了考虑滑移效应和剪切变形效应下组合梁的挠度计算公式,并对计算公式的正确性进行了验证.对钢-混凝土连续组合梁挠度做进一步分析表明:滑移效应会降低钢-混凝土连续组合梁的刚度,使组合梁产生附加挠度,并且会在中支点处引起梁负弯矩的增加,对混凝土板的受力产生不利影响.层间滑移位移随剪力连接件抗剪刚度的增大而减小,当剪力连接件抗剪刚度小于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较大,对总挠度的影响也较大,应当考虑滑移效应对组合梁挠度的影响;当剪力连接件抗剪刚度大于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较小,对总挠度的影响也较小,可以忽略滑移效应对组合梁挠度的影响.     

钢-混凝土预制板组合梁的组合性能

通过制作了12个推出试件,研究了栓钉连接件在不同工作环境下的抗剪承载力及其抗滑移性能;并对不同孔型、不同抗剪连接度的3根钢-混凝土预制板组合梁进行了静力性能试验,对比分析了钢-混凝土预制板组合梁的荷载-滑移、荷载-挠度、荷载-组合梁全截面应变及截面整体工作性能.结果表明:预留后灌孔为方孔推出试件的栓钉承载力比圆孔好;孔内填充混凝土强度对栓钉承载力影响很大,孔内混凝土强度高则栓钉承载力好;3根试验梁的截面应变分布满足平截面假定的要求,且均为弯曲破坏形式;组合梁具有良好的组合效应及受弯性能,完全抗剪连接的组合梁与部分抗剪的承载力接近,但完全抗剪组合梁钢梁与混凝土板界面间得滑移值明显小于后者.本文结果将增进对钢-混凝土预制板组合梁的理解和认识,为今后改进该类型梁工程设计提供有价值的参考.