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钢与组合结构

  • 非对称翼缘H型钢组合梁设计的若干关键因素

    王建峰;虞终军;华怀宇;

    非对称翼缘H型钢组合梁是一种优化的组合梁形式,可以提高组合梁的截面抗弯效率,减小工程量,降低碳排量。对非对称翼缘H型钢组合梁的最优截面解析解、截面抗弯效率的影响因素、承载力有效性以及抗弯刚度进行研究。根据荷载分布情况可以确定组合梁施工阶段与使用阶段抗弯承载力比值的限值,由此可以得到满足限值的上翼缘厚度百分比区间,此区间内的抗弯承载力最大值点即为设计控制点。根据上述成果提出了全新的非对称翼缘H型钢组合梁截面设计策略。结合实际工程,对组合梁的经济性进行验证,结果表明,非对称翼缘H型钢组合梁的经济效益显著。

    2024年01期 v.54;No.613 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1759K]
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  • 箱形截面钢-混凝土组合连梁的抗震性能

    郑博文;张文元;

    对一种箱形截面钢-混凝土组合连梁展开研究,通过有限元模拟和理论分析对其屈服模式、抗震性能进行了深入探索。对不同参数取值下组合连梁的屈服模式进行对比分析,基于组合连梁长度与屈服承载力的关系,给出屈服模式的判定准则,研究了不同参数对组合连梁屈服模式的影响规律。结果表明:减小截面高度、钢腹板高厚比、钢材屈服强度、混凝土强度,增大剪跨比、钢翼缘宽厚比、截面高宽比等措施均使耗能梁段更容易弯曲屈服。轴向受压时,弯曲屈服型构件的延性普遍优于剪切屈服型构件;轴向受拉时,剪切屈服型构件的延性优于弯曲屈服型构件。剪切屈服型构件的弹性段刚度、屈服荷载、极限荷载以及能量耗散系数普遍大于弯曲屈服型构件。

    2024年01期 v.54;No.613 9-16+8页 [查看摘要][在线阅读][下载 3966K]
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  • C型外包花纹钢-混凝土界面粘结强度推出试验研究

    陈丽华;周璐洁;徐海波;董丽娟;

    为探究带拉条式C型外包花纹钢-混凝土的粘结强度及粘结滑移性能,考虑钢板的花纹高度、混凝土强度、拉条间距、截面宽度和翼缘截面形式对试件粘结强度的影响,设计制作了12个带拉条的C型外包花纹钢-混凝土推出试件。分析各试件的破坏过程、荷载-滑移曲线、钢板应变沿纵向分布规律及特征粘结强度;综合考虑各影响因素,统计回归得出特征粘结强度的计算公式。研究结果表明:增大花纹高度是改善粘结性能最有效的途径;特征粘结强度随着混凝土强度的增大呈增大趋势,随着截面宽高比和拉条间距的增大呈减小趋势;在同等条件下,翼缘内翻试件的粘结性能优于翼缘外翻试件;特征粘结强度的回归公式能够较好地拟合试验结果。

    2024年01期 v.54;No.613 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2636K]
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  • 不同方案钢板混凝土防爆墙的抗爆性能分析

    周清;齐麟;

    减小爆炸破坏的有效方法是在爆炸点与建筑物之间设置一道防爆墙。采用LS-DYNA软件借助已有文献推荐的方法建立数值分析模型。研究了不同药量爆炸荷载下钢筋混凝土防爆墙(RCBW)的破坏过程。提出了4种不同方案的钢板混凝土防爆墙并对其抗爆性能进行分析、排序。最后,利用RC框架作为防护对象,分析不同钢板混凝土防爆墙的防爆效果。结果表明:爆炸荷载下钢筋混凝土防爆墙的破坏过程分为3个阶段,处于第3阶段的钢筋混凝土防爆墙发生严重的破坏。相比较于钢筋混凝土防爆墙,4种不同方案的钢板混凝土防爆墙的抗爆性能均有明显的提高,其中双面钢板混凝土防爆墙的防爆效果最好。爆炸荷载下,经双面钢板混凝土防爆墙防护后的RC框架柱没有发生任何破坏,而经其他3种方案防护的框架柱均有一定程度的塑性损伤。

    2024年01期 v.54;No.613 25-33+24页 [查看摘要][在线阅读][下载 3832K]
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  • 简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究

    成子满;

    以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。

    2024年01期 v.54;No.613 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1813K]
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  • 简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

    王荣霞;陈中宇;万田宝;孙建诚;

    以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。

    2024年01期 v.54;No.613 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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  • 钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

    王荣霞;李军;万田宝;张蒙;董天啸;

    以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

    2024年01期 v.54;No.613 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K]
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  • 波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯性能研究

    姜开明;王阳春;查上;彭悟焯;邓文琴;张建东;

    针对波形钢腹板组合板梁桥,为研究负弯矩区关键设计参数和极限抗弯承载能力计算方法,以某三跨波形钢腹板组合板梁桥为背景,采用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区的受力性能,基于参数敏感性分析明确了负弯矩区钢梁设计参数的合理取值范围,揭示了波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯特性,提出适用于波形钢腹板组合板梁桥的负弯矩区抗弯计算方法。结果表明:支点波形钢腹板厚度由抗剪及屈曲强度控制,负弯矩区受压下翼缘板宽厚比不宜大于28,波形钢腹板抗弯贡献仅约5.7%,实际工程中负弯矩区抗弯承载力计算可忽略波形钢腹板影响。

    2024年01期 v.54;No.613 54-58+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K]
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  • 新型FRP-金属组合T型梁桥及扭转刚度简化计算方法的研究

    莫昌金;袁辉;孙峰;杨军;

    基于应急桥梁的轻量化、高强化和模块化的发展需求,提出了一种模块化纤维增强复合材料(FRP)-金属组合T型梁桥。首先,介绍了该T型梁桥的结构尺寸、空间布置、杆件类型、连接方式以及现场快速架设方法。其次,基于开口、闭口薄壁截面杆扭转理论,推导了该T型梁桥结构扭转刚度简化计算公式。最后,基于通用软件ANSYS开展了有限元分析,利用所推导的简化计算公式进行了结构扭转刚度影响因素分析。结果表明:相较于传统单车道钢结构应急桥梁,该组合T型梁桥达到了明显的减重效果;结构扭转刚度理论计算值与有限元值吻合较好,所建立的理论简化计算模型可便于单片T型梁扭转刚度的预测;单片T型梁的外扭矩主要由各纵向构件和斜腹杆共同抵抗。

    2024年01期 v.54;No.613 59-65+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K]
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  • 嵌套加强的LQ550高强冷弯薄壁C型钢连续檩条受力性能研究

    袁焕鑫;房铭坤;杜新喜;柯善夫;谭美超;

    为提高LQ550级高强冷弯薄壁C型钢连续檩条的承载能力,采用在支座处嵌套的方法来加强连续檩条。对未加强和采用两种嵌套方式加强的檩条共7组试件进行三点受弯试验,得到了试件的承载性能和破坏形态,试验结果表明加强后的试件出现跨中局部屈曲和嵌套端部局部屈曲两种破坏形态。采用ABAQUS软件建立了非线性有限元模型对嵌套加强的檩条进行数值模拟,有限元分析得到的承载力和破坏形态与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。基于验证的有限元模型,分析了两种嵌套方式和不同嵌套长度对檩条承载力的提升,且表明嵌套檩条的长度宜取为连续檩条跨度的1/5~1/4。

    2024年01期 v.54;No.613 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1689K]
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混凝土结构

  • 边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

    周赫;赵倚榕;张建伟;李宜达;曹万林;

    为研究不同剪跨比、不同边缘构造形式对边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙抗震性能的影响规律,进行了3个C50再生混凝土剪力墙低周往复荷载试验,包括1个现浇高剪力墙、1个现浇中高剪力墙、1个装配式中高剪力墙。分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力。结果表明:边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙破坏形态均以弯曲破坏为主,各试件滞回曲线较饱满,耗能能力较好;中高剪力墙的承载力和刚度比高剪力墙明显提高,但延性系数降低;装配式再生混凝土中高剪力墙在达到峰值荷载之前整体性良好,但由于后浇结合面相对薄弱,试件破坏相对较早,承载力下降较快,延性稍差。基于试验结果,建立了边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土中高及高剪力墙承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

    2024年01期 v.54;No.613 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2337K]
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  • 新型高强钢筋混凝土梁短期抗弯性能研究

    彭慧;商怀帅;冯海暴;宁宁;解宗龙;

    为研究一种高强、高应变、高抗腐蚀性的新型钢筋替代普通钢筋应用于混凝土梁后构件的抗弯性能,对等强度设计的两种新型高强钢筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁进行短期受弯性能试验,对比分析两种梁的承载力、变形、裂缝及破坏形态,并基于试验结果,将新型高强钢筋混凝土梁受弯承载力、最大裂缝宽度、挠度的试验值与规范计算值进行对比。结果表明:等强度设计的两种梁承载力相近,但破坏形态有较大的不同,相同外力下,新型钢筋混凝土梁的挠度、最大裂缝宽度、裂缝高度都大于普通钢筋混凝土梁的。新型钢筋混凝土梁的开裂弯矩和极限弯矩按现行规范公式进行计算具有足够的安全储备,正常使用阶段,短期荷载作用下新型钢筋混凝土梁挠度试验值与规范计算值吻合较好,最大裂缝宽度的试验值与规范计算值相比偏大。

    2024年01期 v.54;No.613 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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  • 钢筋PVA-ECC柱复合受扭性能试验研究及损伤分析

    吴桐;邵永健;李国建;

    为研究复合受力状态下钢筋PVA-ECC构件的受扭性能,进行了9根PVA-ECC柱和1根普通混凝土(RC)柱的单调加载试验,考虑不同轴压比、扭弯比、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距等参数,研究其破坏特征、扭矩-扭率曲线特征,并进行了损伤演变分析。结果表明,PVA-ECC试件受力过程均经历了弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;PVA-ECC试件在受扭承载能力和扭转变形方面与RC试件相比有很大提升;降低轴压比、增大扭弯比和剪跨比可有效提高试件的扭转延性,减小箍筋间距和剪跨比、增大轴压比可有效延缓试件开裂;采用PVA-ECC材料能有效抑制试件的损伤发展;剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距对复合受扭作用下试件的损伤有较大影响;纵筋配筋率越大和剪跨比、箍筋间距越小,试件复合受扭的损伤程度越小。

    2024年01期 v.54;No.613 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2018K]
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  • 带凹槽剪力墙-混凝土梁节点性能分析

    刘梓洋;徐斌;张艳霞;张贺昕;

    在高层、超高层钢框架-混凝土混合结构核心筒的施工中,滑模、爬模施工工艺得到广泛应用。但在实际工程中,核心筒内部往往采用混凝土次梁,这使得滑模、爬模施工工艺的应用受到限制。针对这一实际问题,提出了带凹槽剪力墙-混凝土梁节点。在对3个不同凹槽尺寸的带凹槽剪力墙-混凝土梁节点进行加载试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS模拟3个墙梁节点,将有限元计算结果与试验结果对比。结果表明:带凹槽剪力墙-混凝土梁节点拥有良好的承载能力,且屈服荷载与极限荷载相差较大。凹槽构造可提升节点抗剪能力,且凹槽截面尺寸的大小是带凹槽剪力墙-混凝土梁节点抗剪能力提高的主要原因。

    2024年01期 v.54;No.613 93-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 5309K]
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  • 不锈钢钢筋钢纤维混凝土梁撞击力学性能试验研究

    周锡武;张稳;展猛;张文超;

    为研究不锈钢钢筋钢纤维混凝土(SFSRC)梁在冲击荷载作用下的动态力学性能,采用超高重型多功能落锤冲击试验系统,对4根不同掺率的SFSRC梁进行落锤冲击试验。结果表明:钢纤维体积掺量由0%提升至2%的过程中,试件冲击力峰值逐渐增加,跨中峰值位移逐渐降低,整体的耗能阻裂能力逐渐增强,破坏模式由弯剪破坏向弯曲破坏过渡;而钢纤维体积掺量由2%提升至3%的过程中,试件冲击力峰值增长缓慢,跨中峰值位移反而增大,破坏模式由弯曲破坏向弯剪破坏过渡。钢纤维的掺入可以明显抑制梁锤接触区域的局部损伤,并提升试件的抗冲击刚度;较高冲击能量下,与普通混凝土相比,钢纤维混凝土能充分使不锈钢钢筋发挥作用,试件表现较好的延性。

    2024年01期 v.54;No.613 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2182K]
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  • 宽热滞NiTiNb形状记忆合金在混凝土结构主动约束加固中的应用研究进展

    刘博;谢江胜;仲维玲;杨涛;李彬彬;

    形状记忆合金(SMA)是一种性能优良的智能驱动材料,通过加热即可产生可观的回复力。宽热滞NiTiNb SMA的热触发回复力更是可在工程结构所处的环境温度下永久保持,若将其应用于混凝土结构主动约束加固,可克服传统主动约束加固方法存在的预应力施加步骤繁琐、施工机械繁重以及预应力损失严重等问题,并有效地提升加固施工质量和速度。从宽热滞NiTiNb SMA的晶体结构和马氏体相变等形状记忆效应机理出发,阐释其回复力输出特性,进一步综述宽热滞NiTiNb SMA作为智能驱动器在混凝土结构主动约束加固中的应用研究进展,提出存在的问题,并探讨未来的发展方向及研究重点。

    2024年01期 v.54;No.613 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K]
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  • 往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

    周俊浩;商怀帅;

    采用梁式试件进行25次往复荷载(25%、45%和65%极限荷载)作用下锈蚀钢筋(理论锈蚀率为2%、4%和6%)混凝土间黏结性能试验研究。结果表明:钢筋混凝土梁式试件均发生劈裂破坏;钢筋混凝土间的滑移在前十个往复荷载循环周期内基本完成,而后试件加载前后滑移差逐渐缩小,滑移量基本不再增加;在试件所受荷载等级一定时,试件加载端与自由端钢筋混凝土间的滑移随着锈蚀率增加而增大;而控制纵筋的锈蚀率不变,试件纵筋与混凝土之间自由端和加载端的滑移量随着荷载等级的提高而增加明显;往复荷载等级对于试件滑移量的影响较钢筋锈蚀相比更加明显。

    2024年01期 v.54;No.613 119-123+137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1840K]
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  • 不锈钢筋混凝土粘结锚固性能研究

    赵晶;侯楠;李海云;李然;郑宝锋;

    为研究不锈钢筋混凝土的粘结性能,制作了11组33个试样进行中心拉拔试验,研究了混凝土强度、钢筋类型、相对保护层厚度和相对锚固长度对不锈钢筋混凝土粘结锚固性能的影响。根据试验结果,通过统计回归对钢筋混凝土粘结强度计算公式进行了修正,利用修正后计算公式进行了粘结强度的计算,并将粘结强度计算值与试验值进行对比。结果表明,修正的粘结强度计算公式可较为准确地求出不锈钢筋混凝土的粘结强度。

    2024年01期 v.54;No.613 124-127+158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1289K]
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  • 钢纤维和碳纳米管对超高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

    王涛;赵进阶;杨勇新;

    碳纳米管的掺入对超高性能混凝土(UHPC)的抗氯离子渗透性能的影响尚不清晰,且很少有涉及加载对UHPC抗氯离子渗透性能影响的研究。因此,通过氯离子扩散系数测试法测定氯离子扩散系数,盐溶液浸泡下测定不同深度处氯离子浓度,观察微观结构等试验方法来探究碳纳米管和加载对UHPC抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:加载造成的损伤会降低UHPC的抗氯离子渗透性能;在不同的加载程度下,不同浓度的碳纳米管对UHPC的抗氯离子渗透性能的影响是有区别的;碳纳米管既起到了填充孔隙的作用,又起到了促进钢纤维电化学腐蚀的作用。

    2024年01期 v.54;No.613 128-132+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • 干湿循环作用下融雪剂对玻璃纤维水泥土力学性能影响的试验研究

    徐丽娜;刘启龙;牛雷;孙爽;

    为研究在干湿循环作用下不同种类融雪剂对玻璃纤维水泥土力学性能的影响,制备浓度为0.2mol/L的醋酸钾、氯化镁和硫酸钠溶液作为融雪剂溶液,将养护后的无纤维水泥土和有纤维水泥土试块在不同种类的融雪剂溶液中浸泡3d,然后将试块取出放入烘干箱内分别进行8~10次干湿循环。进而分析融雪剂类型、干湿循环次数对试块表面破坏状态、强度和质量等的影响。试验结果表明:经过10次干湿循环后,醋酸钾融雪剂溶液对试块质量和强度的影响程度小于氯化镁溶液和硫酸钠溶液,说明醋酸钾融雪剂对水泥土侵蚀作用较小;试块表面裂纹随着干湿循环次数的增加逐渐增多加深,在经历相同干湿循环次数后,有纤维水泥土试块的裂纹发展程度、质量损失率和强度损失率均低于无纤维水泥土试块,说明通过添加玻璃纤维可有效提高水泥土抗干湿循环和融雪剂侵蚀的能力。

    2024年01期 v.54;No.613 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2198K]
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装配式结构

  • 混凝土叠合板分类及研究综述

    冯鑫;陈明;田志昌;

    叠合板因为施工方便快捷、整体性好,近几年在我国得到快速发展和应用。开展叠合板的研究,可以进一步优化叠合板相关性能,拓宽叠合板应用范围,推动其在装配式建筑中的应用,有利于加速推进建筑工业化发展进程。根据底板构造形式不同将叠合板分为平板型、钢筋桁架型、预制带肋型、空心底板型、双向密肋夹芯叠合板几大类,全面系统地论述了不同类型叠合板的研究进展,并对各类型叠合板以及不同类型板间连接技术的优缺点进行了归纳总结,提出现阶段叠合板研究中的问题和不足。

    2024年01期 v.54;No.613 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1101K]
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  • 人致激励下钢筋桁架叠合板振动舒适度评价

    杨武骏;王满;高江龙;杨涛;段晓敏;

    为了研究钢筋桁架叠合板的振动舒适度,对某高层住宅楼钢筋桁架叠合楼板进行了竖向振动响应试验和有限元分析。实测钢筋桁架叠合板在单人行走、三人行走、单人慢跑和三人慢跑这四个人致激励作用下的竖向振动响应,分析得到叠合板自振频率和人致激励下的峰值加速度。在验证有限元模拟结果准确性的基础上,分析叠合板边界条件对其自振频率的影响,并对比分析叠合板与现浇板的自振频率差异。结果表明:叠合板的自振频率和人致激励下的峰值加速度满足规范舒适度限值的要求;相同条件下,叠合板的自振频率在四边铰支边界条件下最大,在两短边铰支条件下最小;叠合板和现浇板的自振频率误差小于14%,两者舒适度差别不大。

    2024年01期 v.54;No.613 145-150+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 2612K]
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  • 预埋吊件的拉剪耦合力学性能试验研究

    孟宪宏;张卢雪;李宗起;韩帅;

    在预制构件吊装施工过程中,预埋吊件起到了举足轻重的作用。随着对预埋吊件需求量的迅速增大,需对正在生产使用的预埋吊件的安全性能问题进行深入的研究,为了深入研究预埋吊件的拉剪耦合力学性能,选取了三类三种共18个预埋吊件,并将其设计成三组共9个混凝土试件进行拉剪耦合试验。通过对试验现象的分析可知,9个混凝土试件均发生了混凝土破坏,通过对试验数据和荷载-位移曲线进行处理分析,可计算出每个预埋吊件的极限承载力,验证了该试验方案的可行性;将试验数据代入三个规范中关于拉剪耦合的计算公式进行验算,结果表明美国规范ACI 318规定的计算方式在计算拉剪耦合作用力时更为安全。

    2024年01期 v.54;No.613 151-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K]
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