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装配式槽钢-混凝土组合梁受弯性能研究
1
作者 周凌宇 方蛟鹏 +4 位作者 莫玲慧 李分规 戴超虎 曾波 廖飞 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2839-2851,共13页
为研究采用螺栓连接的装配式槽钢-混凝土组合梁(PSCCB)的受弯性能,制作了7个不同宽跨比、梁高和剪切连接间距的PSCCB试件,对其进行四点弯曲测试。基于ABAQUS软件建立PSCCB有限元模型,通过试验结果验证模型的可靠性,并分析螺栓间距、螺... 为研究采用螺栓连接的装配式槽钢-混凝土组合梁(PSCCB)的受弯性能,制作了7个不同宽跨比、梁高和剪切连接间距的PSCCB试件,对其进行四点弯曲测试。基于ABAQUS软件建立PSCCB有限元模型,通过试验结果验证模型的可靠性,并分析螺栓间距、螺栓预紧力、抗剪连接件间距、剪跨比、宽跨比、槽钢强度和混凝土强度对PSCCB受弯性能的影响。试验结果表明:高强度螺栓能确保PSCCB具有较高的整体性和良好的强度和延性;随着宽跨比增大,PSCCB抗弯承载力和延性分别提高8%~19%和11%~21%;穿孔钢板剪力连接件在槽钢和混凝土板之间提供高效的组合作用,部分抗剪连接与完全抗剪连接PSCCB的延性、强度、刚度差异少于10%;与梁高320 mm的PSCCB相比,梁高400 mm的PSCCB的抗弯承载力提高96%,但延性降低10%。分析结果说明:有限元分析结果与试验结果较吻合,所建立的模型能准确反映PSCCB的受弯性能;随着螺栓间距和预紧力的增大,PSCCB受弯承载力和初始刚度基本保持不变;适当增加抗剪连接程度和宽跨比能有效提升PSCCB的受弯承载力和初始刚度;增加槽钢强度能显著提高PSCCB的受弯承载力,而混凝土强度变化对其受弯承载力影响较小。根据试验和有限元参数分析,提出PSCCB受弯性能设计方法,受弯承载力和跨中挠度计算值与试验及有限元分析结果吻合良好,可为PSCCB的工程设计提供参考。 展开更多
关键词 装配式槽钢-混凝土组合梁 受弯性能 有限元分析 受弯承载力 初始刚度
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南海文化中心超长混凝土结构温度应力分析
2
作者 游健 暴伟 +3 位作者 方蛟鹏 梁展华 李威 周云 《建筑结构》 北大核心 2023年第16期58-62,共5页
南海文化中心为双向超长混凝土结构,详细介绍了正常使用阶段内季节温差、混凝土收缩当量温差的计算,并采用MIDAS/Gen软件进行了温度应力分析。结果表明,温差效应对超长混凝土结构的影响显著,在刚度突变的位置会出现应力集中,越靠近基础... 南海文化中心为双向超长混凝土结构,详细介绍了正常使用阶段内季节温差、混凝土收缩当量温差的计算,并采用MIDAS/Gen软件进行了温度应力分析。结果表明,温差效应对超长混凝土结构的影响显著,在刚度突变的位置会出现应力集中,越靠近基础的楼层,楼板温度应力越大。设置温度钢筋和无粘结预应力钢筋,并合理设置后浇带,可以减小温度对结构的影响。 展开更多
关键词 超长混凝土结构 温度应力 温差效应 无粘结预应力钢筋 后浇带
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装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能
3
作者 周凌宇 范进凯 +5 位作者 方蛟鹏 李分规 戴超虎 曾波 徐增武 刘晓春 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期58-67,共10页
为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模... 为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明:除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。 展开更多
关键词 装配式组合梁 开孔钢板剪力连接件 受剪承载力 推出试验 有限元 荷载-滑移曲线
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装配式双槽钢拼合PEC柱受压性能试验研究
4
作者 周凌宇 刘家豪 +3 位作者 方蛟鹏 刘晓春 石敬州 戴超虎 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期642-653,共12页
为发挥钢-混组合结构优良性能及装配式结构施工节能、质量可控的优势,满足建筑模块化、工业化发展需求,提出螺栓连接装配式双槽钢拼合部分包裹混凝土(PEC)组合柱,开展1个纯钢拼合柱、5个组合拼合柱轴心受压及偏心压弯性能试验,结合数值... 为发挥钢-混组合结构优良性能及装配式结构施工节能、质量可控的优势,满足建筑模块化、工业化发展需求,提出螺栓连接装配式双槽钢拼合部分包裹混凝土(PEC)组合柱,开展1个纯钢拼合柱、5个组合拼合柱轴心受压及偏心压弯性能试验,结合数值模拟对组合柱破坏形态、应变发展规律、变形性能和承载能力进行分析研究,揭示了螺栓间距、混凝土外伸宽度、相对偏心距大小等因素对双槽钢拼合柱受压力学性能的影响规律.研究结果表明:轴心受压双槽钢拼合柱破坏模式均为整体失稳破坏,偏心受压双槽钢拼合柱均为压弯破坏,使用钢板及螺栓能可靠连接构件,加载过程双肢未发生分离;加密螺栓间距能有效增强组合柱峰后延性,在一定间距范围内构件具较高刚度,由1000mm加至500 mm极限承载力提高4.43%;开孔钢板连接件能约束且保证混凝土与型钢协同工作,破坏阶段前混凝土与型钢未出现明显黏结分离;混凝土外伸宽度增加能提高构件稳定性能.提出考虑单肢影响的轴压承载力计算方法与基于Eurocode 4规范双槽钢拼合柱轴力-弯矩(N-M)相关曲线,理论结果与试验吻合较好,可为装配式拼合柱设计应用提供理论支撑. 展开更多
关键词 装配模块化 部分包裹混凝土柱 螺栓连接 承载性能
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梁板融合预制装配式双拼槽钢-混组合楼板试验
5
作者 石敬州 周凌宇 +7 位作者 方蛟鹏 刘晓春 刘家豪 何昌杰 李分规 戴超虎 廖飞 吴睿智 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期73-83,共11页
为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁... 为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁、混凝土板)随荷载发展规律;基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明:组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲;在楼板的中心挠度达到l 0/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高;钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服;考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。 展开更多
关键词 装配式 预制楼板 组合楼板 静力试验 板块平衡法 受拉薄膜效应
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后张部分无黏结预应力梁锚固失效下受力性能试验研究 被引量：1
6
作者 周凌宇 刘家豪 +4 位作者 方蛟鹏 MAHUNON Akim Djibril Gildas 李亚民 黄巍 刘晓春 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2768-2778,共11页
为了研究部分无黏结及锚固系统失效对后张预应力梁受力性能的影响,以4根后张法施工预应力混凝土简支梁为试验对象,分析后张法预应力梁在相同无黏结率下,跨中、梁端部分无黏结以及锚固系统失效时的受力过程、破坏形态、荷载-位移曲线、... 为了研究部分无黏结及锚固系统失效对后张预应力梁受力性能的影响,以4根后张法施工预应力混凝土简支梁为试验对象,分析后张法预应力梁在相同无黏结率下,跨中、梁端部分无黏结以及锚固系统失效时的受力过程、破坏形态、荷载-位移曲线、延性等指标和抗弯性能的变化规律。基于部分无黏结预应力梁的试验结果,采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力。研究结果表明:部分无黏结与锚固失效均降低试验梁的抗裂性能;在锚具失效条件下,跨中纯弯段无黏结显著降低试验梁的刚度和承载力,而梁端无黏结对梁刚度影响较小,承载力略降低;在锚固失效下,跨中段无黏结和梁端无黏结的梁与正常状态下的梁相比,延性指标分别提高6.3%和21.1%;在加载过程中,跨中控制截面满足平截面假定;采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力与试验值较吻合。 展开更多
关键词 预应力梁 部分无黏结 锚固失效 抗弯承载力 黏结折减系数
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装配式双拼槽钢-混凝土组合梁受弯性能试验与承载能力分析 被引量：1
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作者 周凌宇 朱医博 +5 位作者 李分规 戴超虎 周泉 徐增武 方蛟鹏 刘晓春 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2131-2140,共10页
提出一种由两个预制模块组成的模块化装配式双拼预制槽钢混凝土组合梁,设计以不同宽跨比、抗剪连接件间距、槽钢型号为研究参数的7根组合梁,并对其进行静力受弯试验。研究各试件的破坏模式、跨中平面外分离、承载能力及应变分布等,分析... 提出一种由两个预制模块组成的模块化装配式双拼预制槽钢混凝土组合梁,设计以不同宽跨比、抗剪连接件间距、槽钢型号为研究参数的7根组合梁,并对其进行静力受弯试验。研究各试件的破坏模式、跨中平面外分离、承载能力及应变分布等,分析组合梁受力机理及各参数对抗弯承载力的影响规律。基于简化塑性理论,提出该组合梁的极限抗弯承载力计算方法。研究结果表明:2块预制模块应变协调发展,表现出良好的整体协同工作性能;组合梁最终均发生弯曲破坏;当宽跨比从0.15增加至0.20、0.25和0.30时,抗弯极限承载力分别提升7.9%、14.2%和18.8%;当抗剪连接件间距由250 mm增加至750 mm时,极限抗弯承载力降低1.8%;槽钢型号对组合梁承载力有明显影响;当型号由32b增大至40b时,试件DDCB-40-1、DCCB-40-2的极限抗弯承载力相较于试件DCCB-32-3分别提升100.34%和95.65%,且开裂荷载大幅提升。采用所提出的该组合梁极限抗弯承载力计算方法所得理论计算值与试验值较吻合。 展开更多
关键词 模块化 钢-混凝土组合梁 宽跨比 弯曲试验 极限抗弯承载力
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全装配式组合楼板抗剪连接件受剪性能试验研究 被引量：1
8
作者 周凌宇 方蛟鹏 +4 位作者 范进凯 李分规 戴超虎 曾波 廖飞 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期194-205,共12页
为研究全装配式组合楼板开孔钢板(PSP)连接件的受剪性能,对15个PSP连接件试件进行推出试验,分析了PSP连接件的破坏模式和荷载-滑移曲线,研究了开孔钢板厚度、开孔直径、钢板强度、混凝土强度、连接件数量和槽钢型号对PSP连接件受剪性能... 为研究全装配式组合楼板开孔钢板(PSP)连接件的受剪性能,对15个PSP连接件试件进行推出试验,分析了PSP连接件的破坏模式和荷载-滑移曲线,研究了开孔钢板厚度、开孔直径、钢板强度、混凝土强度、连接件数量和槽钢型号对PSP连接件受剪性能的影响。采用ABAQUS软件建立推出试件有限元模型,验证了模型的准确性,并揭示了PSP连接件的受力机理。结果表明:PSP连接件具有较高的初始刚度和受剪承载力,薄钢板连接件的荷载-滑移曲线水平段较长,表现出良好的延性;PSP连接件的特征滑移不满足Eurocode 4规定的柔性连接件下限值(6 mm),应视为刚性连接件;随着开孔钢板厚度的增加,连接件的延性有所下降,承载力明显提高,但其增长趋势逐渐变缓;扩大开孔直径对连接件承载力影响较小,对改善连接件延性效果显著;开孔钢板纵向间距较小时,各层钢板之间混凝土压溃区相互重叠,削弱了连接件的承载力和延性。根据推出试验与有限元分析,提出了单个PSP连接件受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。 展开更多
关键词 装配式组合楼板 PSP连接件 推出试验 有限元分析 受剪性能
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装配式双拼槽钢-混凝土组合梁抗弯刚度试验研究
9
作者 周凌宇 莫玲慧 +5 位作者 戴超虎 李分规 廖飞 徐增武 方蛟鹏 刘晓春 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4449-4460,共12页
提出一种新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁。为研究该组合梁的抗弯刚度,对7根组合梁的受弯性能进行试验,试验参数为混凝土翼缘板宽度、槽钢型号和抗剪连接件间距。首先,研究双拼槽钢-混凝土组合梁的协同工作性能和各参数对双拼槽钢-混... 提出一种新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁。为研究该组合梁的抗弯刚度,对7根组合梁的受弯性能进行试验,试验参数为混凝土翼缘板宽度、槽钢型号和抗剪连接件间距。首先,研究双拼槽钢-混凝土组合梁的协同工作性能和各参数对双拼槽钢-混凝土组合梁抗弯刚度的影响。然后,根据能量变分法和界面滑移模型,建立装配式双拼槽钢-混凝土组合梁的控制微分方程,并基于最小势能原理推导该组合梁考虑滑移效应的挠度计算公式。研究结果表明:组合梁整体工作性能良好,两侧预制模块能协同工作,高强螺栓能有效约束2个预制模块的分离;钢板连接件能有效传递界面剪力,槽钢与混凝土板之间有较强的组合作用;增加混凝土翼缘板宽度对装配式双拼槽钢-混凝土组合梁的抗弯刚度提高幅度较小;增大槽钢高度,装配式双拼槽钢-混凝土组合梁刚度显著提高;当槽钢型号由[32b转换为[40b时,抗弯刚度提高117.8%;抗剪连接件间距由250 mm增大到750 mm,组合梁抗弯刚度降低6.9%;组合梁考虑滑移效应的挠度计算公式理论值与实验值吻合良好,可为装配式双拼槽钢-混凝土组合梁在实际工程中的设计与应用提供参考。 展开更多
关键词 装配式 钢-混凝土组合梁 受弯试验 抗弯刚度 最小势能原理
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装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算
10
作者 周凌宇 王关朝 +5 位作者 LESSANI Naqi 方蛟鹏 李分规 戴超虎 曾波 廖飞 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3961-3974,共14页
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... 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。 展开更多
关键词 组合梁 腹板开孔 延性 空腹桁架理论 挠度
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