正交异性钢-混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析.pdf
《正交异性钢-混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《正交异性钢-混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月东 南 大 学 学 报(自 然 科 学 版)().:./.正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析李 卓陈玉立单玉麟宗周红许有胜(东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心 南京)(东南大学土木工程学院 南京)(深圳市市政设计研究院有限公司 深圳)摘要:为探究正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区的抗弯性能对 块正交异性钢 混凝土组合板进行了抗弯静载试验和非线性数值分析研究了不同因素对混凝土负弯矩开裂荷载和组合板整体抗弯极限承载力的影响.结果表明:正交异性钢 混凝土组合板呈现典型的弯曲破坏形态当钢纤维体积分数为 时钢 混凝土组合板开裂弯矩的提升率最大但钢纤维体积分数的改变对整体抗
2、弯极限承载力影响较小正交异性钢 混凝土组合板的开裂弯矩与正交异性钢板强度无关极限弯矩则随钢板强度的增加而增大增加混凝土板厚能提高组合板开裂弯矩和极限弯矩当混凝土板厚度与正交异性钢板高度比值为.时开裂弯矩的提升率最大.关键词:正交异性钢 混凝土组合板负弯矩抗弯性能抗弯静载试验非线性数值模拟中图分类号:.文献标志码:文章编号:()()()(.):.:收稿日期:.作者简介:李卓()男硕士生宗周红(联系人)男博士教授博士生导师.基金项目:国家自然科学基金资助项目().引用本文:李卓陈玉立单玉麟等.正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析.东南大学学报(自然科学版)():.:./.:/.正交异性钢
3、混凝土组合桥面板是由正交异性钢板与钢筋混凝土通过栓钉或者开孔钢板()等剪力连接件连接组合而成的.与传统的混凝土桥面板相比组合桥面板具有更强的刚度和承载力能够实现更大的跨越.与正交异性钢桥面板相比钢 混凝土组合桥面板能够有效降低钢桥面的疲劳应力幅减缓正交异性钢桥面板的疲劳开裂.研究了不同连接程度的钢 混凝土组合板得到用于分析不完全连接组合板钢板厚度的偏微分方程.等 通过试验发现钢 混组合华夫板具有良好的延性和较高的承载力.杨悦等利用受弯试验得到钢板 混凝土组合板受弯的 种破坏形态提出了相应的受弯承载力公式.徐宙元试验研究了平钢板 混凝土组合单向板正负弯矩区的抗弯性能.通过静载试验分析了不同连接件
4、对平钢板 混凝土组合板受力性能的影响.等 采用负弯矩加载试验研究了正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区受力性能.为解决组合板负弯矩区混凝土开裂问题聂建国等提出了抗拔不抗剪连接新技术.等 通过数值模拟案例分析得到超高性能混凝土()层的加入可明显改善正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题.廖子南等进行负弯矩受弯试验和有限元分析发现相较于普通钢 混凝土组合板钢组合板在负弯矩作用下具有更好的延性.等开展了平钢板 连续板的抗弯性能试验及数值模拟.等进行了正交异性钢板 组合板负弯矩区抗弯性能试验及分析研究.邱景雷通过静载试验研究了带 剪力连接件的平钢板 混凝土组合板的破坏模式及其负弯矩区力学性能.曾明根等基于两点静载
5、试验分析了带有钢纤维的混凝土组合板的开裂弯矩与极限弯矩.正交异性钢 混凝土组合板能大幅提升桥面板的整体刚度降低钢桥面板疲劳应力幅减少柔性铺装层发生各类病害乃至破坏的可能性.目前针对组合板的研究主要集中于平钢板 混凝土组合板关于正交异性钢 混凝土组合板的研究则较少.对于组合板而言由于其负弯矩区混凝土处于受拉区混凝土的受拉开裂会导致整体结构强度及刚度降低.虽然采用 可以提高混凝土的抗弯强度但其造价较高养护施工难度较大不适合于应用推广.本文通过在普通混凝土中掺加少量钢纤维研究正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区的力学性能.针对 块掺加钢纤维的正交异性钢混凝土组合简支板、块正交异性钢 普通混凝土组合连续板
6、和 块正交异性钢 钢纤维混凝土组合连续板进行抗弯试验和数值模拟对比负弯矩区的开裂荷载和极限承载力.试验结果可为正交异性钢普通钢筋混凝土组合板的设计及工程应用提供借鉴.试验.试件设计本文以某斜拉桥为背景以该桥上正交异性钢混凝土组合桥面板为原型按照缩尺模型与原型尺寸比例 进行缩尺试验.原型桥面板单跨长 宽 混凝土板厚 钢板厚 .设计了 块正交异性钢 混凝土组合简支板(编号为)和 块正交异性钢 混凝土组合连续板(编号为 和).其中试件 中钢纤维分布在整个混凝土板层试件 中钢纤维分布在支座负弯矩区混凝土层试件 则为普通混凝土的组合板.组合简支板长 宽 高.块组合连续板尺寸相同长 宽 高.混凝土层与底钢
7、板通过开孔钢板连接件连接.正交异性钢板和开孔钢板均采用 钢材开孔钢板厚 高 长度与板长一致开孔直径为 开孔中心间距为.正交异性钢顶板厚 形加劲肋尺寸为 钢板加劲肋厚 横梁厚.混凝土等级为 混凝土层厚 混凝土内分布钢筋和贯穿钢筋型号均为 直径均为.表 为组合板试件尺寸参数表图 为正交异性钢 混凝土组合板尺寸图.表 试件尺寸参数试件编号计算跨径/间距/混凝土类型 钢纤维混凝土 普通混凝土 钢纤维混凝土.加载方案及测点布置本试验主要研究正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区的受力性能.简支板采用跨中单点反向加载将混凝土作为受拉区域正交异性钢板作为受压区域.约束条件为在一端混凝土板下使用固定钢滚轴作为固定铰
8、支座另一端使用可滚动的钢滚轴作为滑动铰支座.连续板采用跨中两点对称加载中支座使用固定钢滚轴作为固定铰支座两端则使用可动钢滚轴作为滑动铰支座.加载示意图见图.东南大学学报(自然科学版)第 卷:/.()组合连续板立面图()组合连续板横截面图()组合连续板钢纤维分布()开孔钢板连接件尺寸图 正交异性钢 混凝土组合板示意图(单位:)()组合简支板加载示意图()组合连续板加载示意图()组合简支板加载照片()组合连续板加载照片图 正交异性钢 混凝土组合板加载方式(单位:)采用 液压加载系统对组合板进行单调静力加载.正式加载前对试验板采用 分级加载的方式并循环 次使试件各部分接触良好进入工作状态.正式加载时
9、前期以每级 的力增量进行加载控制记录相应位移和钢板应变直到钢板出现屈服或者简支板混凝土出现开裂.然后以每级 的位移增量进行加载控制直至试件发生破坏或荷载呈现下降趋势记录相应荷载.测试内容包括组合板加载点截面处混凝土和钢板的纵向应变以及加载点位置的竖向位移、连续板负弯矩区混凝土和钢板的纵向应变及裂缝发展分布情况.图 为组合连续板的测点布置.轴作为固定铰支座另一端使用可滚动的钢滚轴作为滑动铰支座.连续板采用跨中两点对称加载中支座使用固定钢滚轴作为固定铰支座两端则使用可动钢滚轴作为滑动铰支座.加载示意图见图.()立面图()横截面图图 正交异性钢 混凝土组合板测点图(单位:)试验现象与结果分析.破坏形
10、态试验中观察并记录施加静载的正交异性钢混凝土组合板的混凝土板初始裂缝出现时间、裂缝发展情况及钢板屈曲现象和最终破坏模式.对于试件 当作动器荷载为 时混凝土板跨中加载位置处横向两侧各出现 条竖向裂缝初始裂缝宽度为.当作动器荷载为 时竖向裂缝发展并于混凝土顶板上形成横向贯穿裂缝贯穿裂缝宽度为.之后转为位移控制加载.随着荷载的持续增加裂缝数量也增加.当作动器荷载为.时试件达到极限状态停止加载此时混凝土顶板出现多条贯穿裂缝最大裂缝宽度为.混凝土受拉退出第 期李卓等:正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析:/.工作加载点下处 肋出现受压局部屈曲现象.组合简支板加载破坏形态和裂缝分布见图.()跨中混
11、凝土板开裂()跨中钢板 肋屈服图 试件 破坏形态对于试件 当作动器荷载为 时中间支座的混凝土板横向两侧面出现初始竖向裂缝裂缝宽度为.当荷载为.时竖向裂缝发展并于混凝土顶板上形成贯穿裂缝裂缝宽度为.当作动器荷载为 .时组合板出现巨大响声中间支座处的钢板 肋出现屈曲现象.当荷载达到 .时组合板支座位置至加载点间出现斜向大裂缝组合板一跨存在明显弯曲中间支座附近受拉混凝土退出工作受压 肋出现局部屈曲现象加载点处混凝土局部压碎受拉 肋屈服中间支座形成塑形铰试件发生大变形破坏最大裂缝宽度为.试件 的破坏形态及裂缝分布见图.()支座混凝土板开裂()支座钢板 肋屈服图 试件 破坏形态试件 的开裂和破坏现象与试
12、件 基本类似.试件 的开裂荷载为 初始裂缝宽度为.贯穿裂缝荷载为 贯穿裂缝宽度为.当荷载达到.时中支座位置观察到 肋局部屈曲现象.试件 的极限荷载为.加载点下混凝土压碎破坏受拉最大裂缝宽度为.结果分析表 给出了正交异性钢 混凝土组合板的主要试验结果.表中为开裂荷载、分别为屈服荷载及其对应的挠度值、分别为极限荷载及其对应的挠度值.表 试件主要试验结果试件编号/.荷载 挠度曲线图 给出了试件 在跨中单点反向加载作用下的荷载 挠度曲线.由图可知对于组合简支板荷载 挠度曲线可近似分为弹性、弹塑性和塑性 个阶段.在弹性阶段荷载和挠度为线性关系荷载 挠度曲线呈上升趋势跨中混凝土底板未出现裂缝组合板刚度由混
13、凝土和正交异性钢板共同提供.在弹塑性阶段荷载 挠度曲线斜率逐渐下降混凝土底板出现开裂并迅速贯穿最终跨中混凝土底板出现多条贯穿裂缝部分混凝土底板退出工作组合板刚度主要由正交异性钢板提供.在塑性阶段组合简支板荷载 挠度曲线陡然下降正交异性钢板屈曲随着荷载的增加正交异性钢板达到极限强度组合简支板发生破坏.图 试件 的荷载 挠度曲线图 给出了试件 和试件 在跨中两点加载作用下的荷载 挠度曲线.由图可知对于组合连续板荷载 挠度曲线可近似分为弹性、弹塑性和塑性 个阶段.在弹性阶段荷载和挠度呈线性关系正交异性钢板与混凝土板共同工作组合板全截面未出现混凝土开裂或钢板屈服.在弹塑性阶段荷载 挠度曲线斜率逐渐下降
14、组合连续板中间支座负弯矩区混凝土开裂混凝土纵向两侧竖向裂缝向混凝土顶板发展并贯穿裂缝数量不断增加组合连续板刚度下降最终中间支座位置附近的 肋发生局部屈曲中间支座形成塑性铰.在塑性阶段组合连续板荷载 挠度曲线斜率平稳曲线呈下降趋势组合连续板整体屈服此时跨中位置处 肋发生屈曲跨中挠度随荷载增大而迅速增大跨中位置混凝土出现裂缝最终跨中混凝土顶板被压碎正交异性钢板 肋屈服组合连续板发生破坏.东南大学学报(自然科学版)第 卷:/.图 试件 和 荷载 挠度曲线试件 和试件 两条荷载 挠度曲线基本重合.这是因为 块组合连续板的极限承载力仅与其跨中截面有关其跨中截面相同故极限承载力大致相同.荷载 应变曲线图
15、给出了正交异性钢 混凝土组合板负弯矩()试件 跨中截面()试件 支座截面()试件 支座截面图 正交异性钢 混凝土组合板负弯矩区截面应变区应变沿截面高度的分布及变化趋势.以正交异性钢板 肋底面到混凝土板顶面距离作为截面高度.通过组合简支板和组合连续板的负弯矩区截面应变分布可以看出在混凝土开裂前截面应变近似呈直线分布基本符合平截面假定.而当混凝土开裂后截面应变则呈现不规律分布不再符合平截面假定.由图 可知组合板应变在钢混交界面处(截面高度 处)出现较大变化.究其原因在于施加荷载过程中钢与混凝土交界面存在滑移现象故在钢混交界面处混凝土和钢板的应变会出现差异.以试件 为例当混凝土裂缝贯穿之后钢板和混凝
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 正交 异性 混凝土 组合 弯矩 区抗弯 性能 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。