钢-混凝土组合梁开孔钢板连接件受力性能的试验研究

钢—混凝土组合梁板体系的试验研究与理论分析**钢—混凝土组合梁板体系的试验研究与理论分析**1. 研究背景钢—混凝土组合梁板体系以其优越的结构特征及应用前景越来越受到关注，近年来已经有屡有尝试应用在实际工程中，具有重要的理论及实用价值。

因此，本文将通过实验研究与理论分析研究钢—混凝土组合梁板体系，以期获得关于该结构本身的有价值的理论依据，为未来更广泛的应用提供参考。

2. 实验研究（1）实验试件结构设计。

钢—混凝土组合梁板实验试件主要由纵向钢筋所固定的混凝土梁板层，以及上、下端翼缘钢板组成。

通过对实验研究件材料、尺寸及构件内荷载的详细设计和计算，确定了试件的尺寸、材料及实验参数。

（2）实验方法。

采用加载—失重法开展了试验，并采用侧向转移式加载器、位移计、载荷计等相应的装置，对试件在不同剪切荷载作用下的变形、构件的损伤和破坏程序、构件内力变化等状态均进行了详细的观测和测量。

3. 理论分析（1）建立分析模型。

根据原理，确定相关参数，建立数值分析模型；同时，根据实际情况做出相应的假定，确保模型的简单方便，加速计算过程。

（2）计算分析。

选择计算机软件，建立模型，输入基本数据，结合建模假定，计算有关参数并得出结论，与实验数据进行比较，分析组合梁板体系的变形、损伤和破坏程序，以及构件内力变化等情况。

4. 结论利用实验研究技术与理论分析相结合，对钢—混凝土组合梁板体系进行了有力的研究。

得出以下结论：(1) 钢—混凝土组合梁板体系具有明显的弹性塑性特征，其受力性能与单件混凝土构件相比有明显的提高。

(2) 研究结果表明，该体系的抗剪强度受纵向钢筋的含量和分布有明显的影响，加载类型和梁板厚度也会对钢—混凝土组合梁板体系的受力性能产生影响。

(3) 实验和理论分析结果表明，该体系具有较高的受力性能及良好的应用前景。

本文通过实验研究与理论分析，对钢—混凝土组合梁板体系进行了有力的研究，提出了设计参数，以及抗剪强度受加载类型和梁板厚度影响的等宝贵的理论结论，为未来开展更加深入的研究提供参考。

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能周凌宇;范进凯;方蛟鹏;李分规;戴超虎;曾波;徐增武;刘晓春【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2024(56)2【摘要】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。

【总页数】10页(P58-67)【作者】周凌宇;范进凯;方蛟鹏;李分规;戴超虎;曾波;徐增武;刘晓春【作者单位】中南大学土木工程学院;中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心;中建五局第三建设有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU398.9;TU317.1【相关文献】1.基于波折开孔钢板连接件组合梁界面特性有限元分析2.开孔钢板连接件在梁桁体系组合梁中的性能3.装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算4.装配式组合梁桥开孔钢板连接件抗剪性能5.装配式双拼槽钢-混凝土开孔组合梁试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

钢—混组合梁剪力连接件抗剪性能研究工程实际，因此，本文根据某实际钢-混组合桥梁结构，以直径为10mm的剪力连接件为研究对象，设计完成钢-混组合梁剪力连接件试样。

研究时分别采用以载荷为增量加载和以位移为增量加载这2种方式进行极限抗剪强度的试验，得到该连接件的破坏形式和极限抗剪强度，并拟合出荷载-滑移曲线，同时利用有限元分析软件建立试样的非线性有限元模型，计算仿真得到荷载-滑移曲线及应力分布，将试验结果与计算得到的剪力钉极限抗剪强度值进行比较分析[9-10]。

1剪力件试样静载推出试验1.1试件构造本文根据实际桥梁结构，以1∶1的比例关系设计试样。

试件采用C50混凝土，剪力连接件选用电弧螺柱焊用圆柱头焊钉。

根据实际桥梁结构取混凝土层厚度为50mm。

钢板采用Q345B，厚度为14mm。

试件中纵向及横向钢筋均采用普通钢筋，直径为6mm。

钢筋网网孔尺寸为100mm×150mm。

两侧混凝土板的纵向钢筋采用1根不断开且穿过下部混凝土台座的普通钢筋。

横向钢筋在上，纵向钢筋在下。

试件构造如图1、2所示。

1.2试验加载方案及破坏描述为使试件两侧受力均匀，加载时在混凝土底座下面铺设24mm的厚钢板。

静载试验设备见图3。

试件整体破坏情况见图4（a）。

加载初期，试样未见明显变化，随着载荷的增加，工字型钢板和混凝土之间出现缝隙并逐渐加大，同时混凝土出现裂缝，当达到极限载荷值时，混凝土破碎，试样被破坏。

其中，2个剪力钉被剪断（图4（b）），其余剪力钉均发生弯剪变形（图4（c））。

试件在剪力钉周围出现宽约6mm的裂缝，剪力钉附近的混凝土均完全破碎（图4（d）），混凝土纵向裂缝沿焊钉的纵向延展贯穿整个试件（图4（e））。

剪力钉在推出试件中处于弯剪受力状态，周围的混凝土被挤压破裂后，裂纹发展很快，以工字型钢板与混凝土脱离、剪力钉被剪断或者混凝土板的裂缝较大作为破坏的标志。

1.3试验结果分析在竖向载荷的作用下，剪力钉变形导致混凝土和工字钢产生相对滑移，因此，载荷-滑移曲线是评价剪力钉连接件力学性能的重要指标。

钢—混凝土组合梁板体系的试验研究与理论分析近年来，钢混凝土组合梁板体系已成为建筑结构领域中的热门研究课题。

钢混凝土组合梁板体系可以实现材料有效利用，提高结构受力能力，拓宽结构形式，有效降低施工时间和成本，从而使现有建筑结构更加坚固、美观、经济。

因此，钢混凝土组合梁板体系的研究已经引起了学术界和工程界的广泛关注。

本文旨在通过综合钢混凝土组合梁板体系的力学特性和实验研究，探究其受力行为及其对结构承载力的影响。

首先，本文对钢混凝土组合梁板体系的历史发展和结构形式进行了简要介绍，并分析了其受力行为的特点及成因。

其次，通过计算机模拟，利用有限元分析方法，对钢混凝土组合梁板体系的受力本构特性进行了研究，推导出其受力门槛值、极限承载力以及受力应力应变关系。

此外，本文还进行了拉伸、压缩、扭转及屈曲的实验研究，以探究钢混凝土组合梁板体系的受力行为及实际应力应变关系，研究了胶结剂、混凝土类型、聚合物界面层厚度等参数对结构承载力及受力行为的影响，提出了相关设计建议和参考方案。

最后，本文从理论和实验证明，可以用钢混凝土组合梁板体系构建出坚固、美观、经济的建筑结构，从而为现有建筑结构的改造和加固提供了较好的参考。

钢混凝土组合梁板体系是一种新型的结构体系，其研究和设计仍处于起步阶段，还存在许多不熟悉的问题。

未来研究重点应放在结构受力过程中材料变形和失效机理等方面，进一步提高结构承载力和使用寿命。

另外，未来还需研究钢混凝土组合梁板体系在实际工程中的施工技术和施工管理，以确保施工质量及安全性。

综上所述，本文研究了钢混凝土组合梁板体系的力学特性、试验研究以及实际应用，从而提供了结构力学设计分析及施工管理的重要参考依据，为今后研究及实践提供了更多有价值的信息。

此外，本文也强调了钢混凝土组合梁板体系的重要性和发展潜力，有助于拓宽建筑结构形式，提高建筑结构的受力能力和安全性，使得建筑结构更加坚固、美观、经济。

GFRP-混凝土-钢组合梁桥力学性能的试验研究及理论分析GFRP(glass fiber-reinforced polymer,即玻璃纤维增强复合材料)-混凝土-钢组合梁桥是一种新型桥梁结构形式。

该种桥梁由GFRP-混凝土组合板、钢梁及抗剪连接件组成。

横桥向的荷载由GFRP-混凝土组合板承担,顺桥向的荷载由GFRP-混凝土-钢组合梁承担,组合板与钢梁界面的剪力由抗剪连接件承担。

在施工过程中,GFRP 板作为施工中的永久模板使用,可以减少施工流程,节省木模板用量;在使用过程中,GFRP板可以代替桥面板中的部分底层钢筋,并有效阻挡来自桥面板底部的环境侵蚀,提高组合梁桥的耐久性。

为了掌握该种桥梁的设计方法,本文对GFRP-混凝土组合板、GFRP-混凝土-钢组合梁、GFRP-混凝土-钢连接件的力学性能进行了研究。

主要研究工作如下:1.为研究GFRP-混凝土简支板的静力性能并探索改进组合板延性的方法,进行了5个不同连接程度的GFRP-混凝土简支板静载试验,通过界面破坏前后连接机理的改变来探索改善组合板延性的方法。

试验表明,砾石覆盖率的变化会改变组合板的破坏模式、极限承载力及延性,合理的砾石覆盖率可以使组合板在砾石界面破坏前具有较好的刚度,在砾石界面破坏后具有较好的延性,并且拥有较高的承载力。

2.为研究GFRP-混凝土连续板的静力性能以及正常使用状态下连续板的分析方法,进行了3片具有不同配筋率的连续板静载试验。

试验及理论分析表明,钢筋屈服前,正、负弯矩截面的应变分布符合平截面假定;随着配筋率的增高,GFRP-混凝土连续板的变形减小;在整个加载过程中,连续板发生了明显的内力重分布,负弯矩截面在钢筋屈服后可以依靠GFRP肋板继续承担弯矩;采用共轭梁法可以分析连续板的内力重分布;采用加筋混凝土板的裂缝宽度及变形计算方法可以计算组合板的裂缝宽度及变形。

3.对组合板破坏前的非线性分析方法以及破坏时的弯剪承载力计算方法进行了研究。

钢板钢骨混凝土梁力学性能研究的开题报告一、研究背景和意义钢板钢骨混凝土梁作为近年来发展起来的新型梁型结构，在工程和实际应用中具有广泛的应用。

钢板钢骨混凝土梁的组合式结构使得其既能发挥钢结构的优点，又能充分利用混凝土结构的优点，具有优异的力学性能和断裂韧性。

因此，对钢板钢骨混凝土梁的力学性能进行研究，不仅可以深入了解该新型梁型结构的优点和缺点，还能为其在实际工程应用中的设计优化提供有力的理论支持和指导。

二、研究内容和方法本次研究的重点是钢板钢骨混凝土梁的力学性能研究，具体研究内容包括：梁的受力性能分析、抗弯和抗剪性能分析、变形和承载力分析等。

在研究方法方面，主要采用数值模拟、试验研究和理论分析相结合的方法，以充分挖掘和分析钢板钢骨混凝土梁的力学性能，确定其在不同载荷荷载下的破坏机理和破坏形态。

三、研究创新点钢板钢骨混凝土梁是一种新型梁型结构，在实际工程应用中具有广泛的应用前景。

本次研究旨在深入探究钢板钢骨混凝土梁的力学性能，揭示其破坏机理和破坏形态，形成对其性能的深入理解和认识。

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1、采用数值模拟、试验研究和理论分析相结合的研究方法，探究钢板钢骨混凝土梁在不同载荷下的力学性能和破坏机理。

2、对钢板钢骨混凝土梁的构造进行优化设计，提高钢板钢骨混凝土梁的抗弯和抗剪强度，延缓其破坏过程，提高其破坏能力。

3、在理论模型和数值模拟结果的基础上，对钢板钢骨混凝土梁的力学性能和破坏机理进行深入分析，形成对钢板钢骨混凝土梁的力学性能的深入理解和认识。

四、研究意义和应用价值钢板钢骨混凝土梁具有优异的力学性能和断裂韧性，在工程应用中具有广泛的应用前景。

本次研究可深入分析研究钢板钢骨混凝土梁的力学性能和破坏机理，为工程设计提供重要参考依据，对于钢板钢骨混凝土梁的安全性能、优化设计和工程应用具有较高的理论价值和实际应用价值。

- 118 -工 程 技 术随着我国路桥建设得到快速发展，为城市化进程贡献了突出力量，使出行更便利[1]。

在路桥建设过程中，梁结构应用非常广泛。

梁结构的质量直接决定了整个工程项目的品质，也对后续使用安全和使用效率起决定性因素。

在传统梁结构的设计中，钢结构梁和混凝土结构梁是2种非常常见的形式，都曾经在路桥建设中发挥了重要作用[2]。

在此基础上，钢结构梁和混凝土结构梁在形式上融合，出现组合梁结构。

同时，钢混组合梁使用混凝土材料和钢材，通过特定的结构设计和特殊的连接方式形成组合式的梁结构，发挥了2种基本结构的优势[3]。

因此，对钢混结构梁结构进行力学研究，并有针对性地分析2种材料不同配置的钢混组合梁结构的性能，这对设计更合理的钢混梁结构具有十分重要的意义，这也是该文研究的出发点。

1 钢混组合梁结构的力学分析模型钢混组合梁的结构设计是在钢结构和混凝土结构的基础上将2种结构组合在一起，以达到更好的性能。

在设计过程中，要根据工程项目的实际需求，对钢混材料进行几何结构层面的合理设计，进而通过调整相应参数达到最佳的设计效果。

在该设计过程中依托钢混梁几何结构进行力学分析，是确保设计结果准确、可靠的关键。

1.1 截面换算分析方法在截面分析和设计方法的实施过程中，将组合梁中的钢材和混凝土都假设为不发生塑性变形的弹性材料，那么这2种材料组合以后仍然是弹性体。

同时，忽略连接件的特殊属性，将其看作梁整体的一部分，并且也都符合弹性体特征。

在这样的假设基础上，钢材和混凝土材料之间可能产生的滑移，也可以忽略不计。

从大量的工程项目实践中可以发现，钢混组合梁的力学特征和钢材为主体材料的梁结构更相似。

因此，为准确地进行力学分析，可以将钢混组合梁的截面换算成钢材为主体材料的梁截面。

换算关系如公式（1）所示。

A E A E CS C C S=（1）式中：A CS 为混凝土和钢材混合后形成组合梁的截面积；A C 为混凝土结构梁的截面积；E C 为混凝土结构梁的弹性模量；E S 为钢结构梁的弹性模量。

安徽建筑中图分类号：TU398+.9文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）11-0163-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.11.0590引言近年来，钢-混组合梁在目前桥梁建设中的应用逐渐增加，其结构形式主要是通过抗剪构建将混凝土桥面板和下部的钢主梁连接起来，使混凝土和钢共同受力的结构形式[1]。

这种组合结构梁的形式，充分发挥了各种材料自身的优良性能，在结构抗拉和抗压方面具有更优良的性能。

在《钢-混组合桥梁设计规范》（GB 50917-2013）[2]应用之后，对于钢混组合梁桥结构形式的研究逐渐变多，不少学者对钢-混组合梁桥的受力性能以及施工形式进行了研究。

陈朝慰[3]针对钢-混组合桥梁结构的新型连接构件进行了受力分析，采用有限元分析了新型连接构建在施工和运营阶段的受力和变形情况；王建超等[4]开展了钢-混凝土组合梁桥的受力可靠度分析，主要采用最大熵函数构造的凝聚函数对抗弯、纵向抗剪和竖向抗剪承载力进行了可靠度分析；常英飞[5]对钢-混组合梁桥的新技术进行了阐述和总结，并提出未来组合桥梁发展的新思路；陈宝春等[6]对我国钢-混凝土组合梁桥的研究进展和工程应用进行了系统归纳总结，介绍了传统的组合梁桥以及近年提出的新型组合梁桥结构形式，并对其工程应用进行了总结；王岭军[7]采用有限元分析法，首先建立钢-混组合梁斜拉桥模型，再次分析了不同施工阶段下桥梁结构的受力特性，获得桥梁整体失稳状态，最后根据分析得出相应的结论；李德等[8]对新型钢-混组合桁架梁铁路桥的力学特征进行了研究分析，研究结果表明，桥梁的自振特性分析结果满足规范要求；王元清等[9]采用ANSYS 有限元分析了曲线钢-混组合梁桥的跨度与整体刚度及跨高比之间的关系；蒋丽忠等[10]针对钢-混组合梁桥的动力响应和安全指标进行了试验研究，研究结果显示各项指标均满足规范要求。

由上述可知，对于钢-混组合梁结构的研究已经较为成熟，本文在上述研究的基础上，以主河槽桥为依托，开展了平原区钢-混凝土组合梁桥的受力性能分析，主要研究静载和汽车荷载作用下组合梁的位移和变形情况，为平原区钢-混组合梁桥的设计提供参考。

钢—混凝土组合梁负弯矩区受力性能及开裂控制的试验及
理论研究的开题报告
一、研究背景
钢—混凝土组合梁由于充分发挥了钢材和混凝土各自的优势，在现代建筑结构中得到了广泛应用。

在组合梁中，钢材承受拉力、混凝土承受压力，二者相互协作，可
以充分发挥构件的受力性能和整体性能，且满足现代建筑结构对于高强度、高刚度和
高耐久性等需求。

组合梁中，混凝土基本上只承受正弯矩，而钢材则承受正、负弯矩。

为了使组合梁充分发挥其优越的受力性能，需要对其在负弯矩工作状态下的受力性能和开裂控制
进行深入研究。

二、研究内容
本研究旨在通过实验和理论研究，探究钢—混凝土组合梁负弯矩区的受力特性和开裂控制。

具体研究内容包括：
1.以常规型号的钢—混凝土组合梁为研究对象，通过力学试验测试其在负弯矩工作状态下的力学性能和开裂控制情况。

2.基于现有的地震破坏经验和理论分析，建立组合梁在负弯矩作用下的数值模拟模型，并通过有限元分析方法进行分析，探究组合梁开裂承载能力和破坏模式。

3.通过实验和理论计算等方法，研究钢—混凝土组合梁负弯矩区的开裂控制方法，尤其是混凝土裂缝宽度控制的有效性和影响因素。

三、研究意义
本研究对于钢—混凝土组合梁在负弯矩工作状态下的受力特性和开裂控制等问题进行深入探究和研究，可以探讨出一系列问题的解决方案，具有较高的理论和实用价值。

同时，本研究的成果可以为工程领域的设计和结构分析提供科学依据和技术支持，推进钢—混凝土组合梁在建筑领域的应用和推广。