PBL加劲肋方钢管混凝土界面力学性能试验

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一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁[实用新型专利]

专利名称：一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁专利类型：实用新型专利
发明人：周春利,陈伟,黄双华
申请号：CN201820254360.8
申请日：20180212
公开号：CN207878256U
公开日：
20180918
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种预应力PBL加劲型钢箱混凝土组合梁及其施工方法，具体涉及组合结构技术领域。

其提供了一种对混凝土约束更强、承载性能更好的组合梁，所述腹板和底板形成用于填充混凝土的箱室，所述箱室顶部为开口状，所述腹板内表面以及底板上表面均设置有PBL加劲肋，所述箱室受压区相对应的PBL加劲肋之间通过横向的拉杆相连，箱室受拉区两侧边缘设置有轴向的预应力筋。

PBL加劲肋和拉杆的共同作用，能够有效提高箱室对混凝土的约束程度，避免发生局部屈曲，减小混凝土与箱室的脱空面积进而减小界面滑移；箱室受拉区设置预应力筋，能明显提高承载力和抗弯刚度，使组合梁具有较好的抗震性能和稳定的后期承载能力，从而增大结构适用跨度。

申请人：攀枝花学院
地址：617000 四川省攀枝花市东区机场路10号
国籍：CN
代理机构：成都希盛知识产权代理有限公司
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PBL加劲肋方钢管混凝土界面力学性能试验

PBL加劲肋方钢管混凝土界面力学性能试验靳忠强;张宁;尚柏羽;李慧【摘要】The tight bonding between the two materials is the prerequisite for the performance of CFST, so the combination of the outsourcing steel tube and core concrete should be strengthened. Three forms of steel pipe cross-section were designed:no stiffener, setting stiffener and PBL stiffener.A total of 20 specimens of concrete-filled square steel tube short columns under axial compression. It analyzed the variation law of load transfer and interfacial bond strength between different cross sections. The reason of load-slip curve trend was revealed by 3D scanning technique. According to the testing results, setting stiffener significantly improved local buckling resistance of specimens and bond strength, and its bond-slip shear modulus is nearly doubled, but the influence of the rib plate is not obvious. PBL stiffener have the best interfacial bonding effect due to the formation of concrete dowels. Combining the experimental results with the previous experimental data, the relationship between interfacial average bond strength with coupling coefficient, the width to thickness ratio as well as slenderness ratio were analyzed.%钢管混凝土优良性能的发挥得益于两种材料接触面的紧密结合.为加强外包钢管与核心混凝土的结合效果,本文进行了在钢管内侧不设加劲肋、设置加劲肋以及PBL型加劲肋三种截面形式,3型共20个试件的方钢管混凝土轴压短柱推出试验.分析了不同截面形式试件的荷载传递及界面粘结强度的变化规律;通过3D扫描技术揭示了荷载-滑移曲线走势变化原因.结果表明:设置加劲肋显著提高了试件局部抗屈曲性能及粘结强度,其粘结-滑移剪切模量提升了近一倍,而肋板形式对其影响不显著;PBL加劲肋在普通肋板基础上形成混凝土榫,具有最佳的界面粘结效果;将试验结果同以往试验数据结合,回归分析了套箍系数、宽厚比、长细比同界面平均粘结强度的变化规律.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】7页(P94-99,112)【关键词】钢管混凝土;粘结强度;推出试验;PBL加劲肋;3D扫描【作者】靳忠强;张宁;尚柏羽;李慧【作者单位】西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100;长安大学公路学院,陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TU398+.9钢管混凝土结构能够充分发挥混凝土抗压性能好的优势，并通过核心混凝土与钢的良好结合而相互作用，具有承载力高、延性和塑性好、抗震性能优越、施工方便及耐火性能较好等特点[1]，在桥梁、大跨度房屋结构等实际工程中得到了较为广泛的应用。

PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力统一解

PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力统一解
令昀;赵均海;李艳;吴鹏
【期刊名称】《钢结构》
【年(卷),期】2014(029)010
【摘要】对于特定的PBL加劲型方钢管混凝土轴压短柱,考虑混凝土榫形成的剪力键提供的有效作用,对PBL加劲肋进行受力分析.引入混凝土有效约束系数,采用统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析.将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了所给公式的正确性.研究结果表明,PBL加劲型方钢管混凝土短柱的轴压承载力随双剪统一强度理论参数b、混凝土内摩擦角、加劲肋的宽度和厚度的增大而提高.所得结果可以为PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力的研究提供参考.
【总页数】5页(P13-17)
【作者】令昀;赵均海;李艳;吴鹏
【作者单位】长安大学建筑工程学院,西安 710061;长安大学建筑工程学院,西安710061;长安大学建筑工程学院,西安 710061;长安大学建筑工程学院,西安710061
【正文语种】中文
【相关文献】
1.锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究 [J], 陈梦成;林博洋;黄宏
2.方钢管混凝土短柱轴压承载力尺寸效应 [J], 陆新征;张万开;李易;叶列平
3.冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算 [J], 赵滇生;郑强;李萍
4.国内外规程对方钢管混凝土短柱轴压承载力计算对比分析 [J], 何夕平;张大伟;许前程
5.加劲薄壁高强方钢管混凝土短柱的轴压性能 [J], 杨有福;郭宏鑫
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PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点有效分布宽度

PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点有效分布宽度侯蓓蓓;刘永健;姜磊;张国靖【摘要】为研究PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点应力分布规律及其有效分布宽度,采用ABAQUS软件建立42个矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点有限元模型并进行位移加载;根据有限元计算结果拟合得到矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的有效分布宽度表达式,将拟合公式计算值与CIDECT规范计算值和有限元计算值进行对比.结果表明:在节点受力全过程中,PB L加劲型矩形钢管混凝土节点相对于矩形空钢管节点和钢管混凝土节点的应力分布不均匀性减小;当加载位移达到3%b0(b0为主管宽度)时,PBL加劲型节点的有效分布宽度更大,具有更好的受力性能,支板应力分布效率ξ随主管宽厚比2γ与支主管厚度比τ的增大而减小,其中τ对ξ的影响更大;支板应力分布效率ξ随支主管宽度比β变化较小,且呈抛物线变化;拟合公式计算值与CIDECT规范计算值及有限元计算值吻合良好,验证了公式的正确性.%In order to research the stress distribution and the effective distribution width of tension joints in the brace of rectangular concrete-filled steel tube stiffened with PBL ,42 finite element models of joints of rectangular hollow tube ,concrete-filled steel tube and PBL stiffened concrete-filled steel tube were established by ABAQUS software ,and the displacement loading was carriedout .According to the results of finite element calculation ,the expressions of effective distribution width of rectangular hollow tube , concrete-filled steel tube and PBL stiffened concrete-filled steel tubular joints were obtained .The results show that the stress distribution inhomogeneity of PBL stiffened concrete-filled steel tubular joint is lower than that of hollowtube and concrete-filled tubular joints during the whole stressing process of joint . When the load displacement reaches 3% b0 (b0 is width of chord) ,the effective distribution width of PBL stiffened joint is greater and it has better mechanical performance ,and the stress distribution efficiency ξof bran ch plate decreases with the increase of the width to thickness ratio 2γof chord and the thickness ratio τof brace to chord ,and the effect ofτon ξis more significant . The stress distribution efficiency ξof support plate varies little with the width ratio βof brace to chord ,and it shows quadratic parabola regularity .The calculated values of the fitted formula are in good agreement with the calculated values of CIDECT code and finite element method , and the correctness of the formula is verified .【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2017(034)006【总页数】11页(P116-126)【关键词】PBL加劲型矩形钢管混凝土节点;有效分布宽度;应力分布;受力全过程;节点承载力【作者】侯蓓蓓;刘永健;姜磊;张国靖【作者单位】长安大学公路学院 ,陕西西安 710064;长安大学公路学院 ,陕西西安 710064;长安大学公路学院 ,陕西西安 710064;皇后大学土木工程系 ,安大略金斯顿 K7L3N6;长安大学公路学院 ,陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TU375钢管结构以其造型美观、塑性和延性好、施工便捷等优点，在拱桥和桁架梁桥中得到广泛应用，并取得了良好的经济和社会效益。

混凝土力学性能的实验指导

混凝土力学性能的实验指导一、立方体抗压强度试验① 本实验采用150mm 的立方体标准试件，每组3个试件。

具体制作过程为：1)先干拌砂、石、水泥，直至拌匀，然后逐渐投入水，当全部投入后，再搅拌1min 。

2)拌和物搅拌完毕后，马上进行试件的制作。

小梁试件应采用卧式成型，小梁试件首先在中部装料。

3)用木槌振实时，截面尺寸为150×150mm 的试件，分作两层装料。

装料时用抹刀沿试模内壁略加插捣，用木槌敲试模侧壁，每层30次，将凹凸不平的表面振平，刮去多余的拌和物，并用抹刀抹平。

不允许用插棒或震动棒作内部振实，必要时可用震动棒接融试模外壁进行振动。

4)成型后用塑料和其它覆盖物覆盖试件表面,按规定养护一段时间后折模、编号。

然后进行养护至所需的龄期。

5)养护7d 和28d 后，将试件从养护室里拿出，立即进行实验。

② 实验步骤：（1）取出试件，检查其不平度，每100mm 不大于0.05mm ，承压面与相邻面的不垂直度不得大于1度。

（2）用试件成型时的侧面作为承压面，安放时试件轴心对准试验机下压板中心。

开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球铰座使接触均衡。

（3）对试验机连续均匀加载，试件强度低于30MPa 时，载荷速度取0.3～0.5MPa/s ，试件强度高于或等于30MPa 时，取0.5～0.8MPa/s ，当试件快要破坏时，变形速度增快，应停止调整试验机油门，直到试件破坏。

记录最大荷载，精确到0.1MPa 。

③ 混凝土立方体试件的抗压强度按下式计算：AF f cu max 式中 cu f ——混凝土立方体抗压强度（MPa ）；max F ——最大荷载（N ）；A ——试件承压面积（mm 2）；④ 试验结果取三试验值的算术平均值。

若最大值或最小值与中间值之差大于中间值的15%，则取中间值；若两值与中间值之差均大于中间值的15%，则试验结果无效。

二、劈裂抗拉强度① 试件采用边长为150mm 的立方体标准试件，每组3个试件。

带加劲肋方钢管混凝土柱抗震性能有限元分析

带加劲肋方钢管混凝土柱抗震性能有限元分析【摘要】基于一340m高的超高层建筑为背景，主要研究其内部方钢管混凝土柱的受力特性。

设计了相应的方钢管混凝土柱模型构件,针对此钢管混凝土柱，在Abaqus有限元软件中选取适当的本构模型、单元类型、界面摩擦系数等，模拟分析了拟静力荷载作用下钢管混凝土柱的滞回曲线及应力云图。

以轴压比、长细比、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢管钢材屈服强度、肋条等为主要变化因素，对方钢管混凝土柱利用有限元模拟方法进行模拟计算，得出不同参数对此钢管混凝土柱受力性能的影响。

【关键词】巨型钢管混凝土柱；抗震性能；非线性有限元分析1 引言高层建筑中，由于建筑物层数多、高度高，为了满足强度、刚度、稳定性，舒适性的要求，导致竖向构件需要承受巨大的竖向荷载，风荷载、以及地震作用引起的水平荷载、倾覆力矩。

钢——混凝土组合结构充分发挥钢和混凝土这两种材料的优势，使结构达到最好的各自性能。

钢管混凝土结构，就是一种介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的钢——混凝土组合结构，具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便等特点。

到目前为止，国内外众多学者对钢管混凝土结构进行了研究并取得了很多研究成果。

Tomii和Sakino0主要进行钢管混凝土柱受恒定轴压作用和往复荷载作用下滞回性能进行研究，主要考虑轴压比和截面宽厚比对构件的影响以及反复荷载作用下钢管和混凝土之间的粘结强度的变化规律。

Kang和Moon0对36个方钢管混凝土构件恒压下进行单调水平加载和往复加载进行了试验研究。

国内学者对钢管混凝土力学性能和设计方法开展了深入的研究工作，吕西林、余勇0进行了12根方钢管混凝土压弯构件在往复荷载作用下的滞回试验，主要考察了截面宽厚比、轴压比和混凝土强度三个参数。

韩林海0进行10根圆钢管高性能混凝土和8根方钢管高性能混凝土压弯构件的滞回性能试验研究，分析了轴压比、钢材强度、混凝土强度对钢管高性能混凝土荷载-位移滞回关系曲线、承载力和耗能等的影响，考察了荷载——位移滞回曲线抗弯刚度退化的情况，并初步探讨了钢管高性能混凝土构件的承载力的计算方法。

PBL加劲肋方钢管混凝土界面传力性能的有限元分析

PBL加劲肋方钢管混凝土界面传力性能的有限元分析刘纯【摘要】为探讨PBL加劲肋的方矩形钢混凝土界面抗剪粘结滑移的力学性能,研究PBL加劲肋对界面传力性能的影响以及PBL构件界面的传力规律.采用有限元分析软件ABAQUS对比了构件分别通过粘结作用和PBL键在剪力传递长度内应力的变化规律和传递效率.结果表明:PBL键在界面传力方面承担主要角色,在剪力传递长度内自然粘结作用和PBL的传力模式相同,界面应力的变化并不均匀,自然粘结作用的传力效率远小于PBL键.【期刊名称】《国防交通工程与技术》【年(卷),期】2017(015)004【总页数】5页(P47-51)【关键词】PBL键;矩形钢管混凝土;界面传力性能;粘结作用【作者】刘纯【作者单位】西安长安大学工程设计研究院有限公司,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】TU398.9国内外学者对钢管混凝土结构进行了大量的研究，也取得了丰硕的成果，但是现有的钢管混凝土柱力学性能的研究大多是假定界面的结合状态良好(界面无脱空或滑移)，在受力过程中不计界面效应的影响，两者应变协调，作为组合结构共同承受荷载。

这与结构的实际受力状态和界面结合状态并不完全相同：首先，不同的加载方式直接影响到钢管与混凝土的相互作用，对其界面力学状态的影响很大；同时，在正常服役状态下，结构一般为弹性工作阶段，此时混凝土的泊松比是小于钢管泊松比的，因此界面径向的粘结和套箍效应并没有发挥，并且核心混凝土受收缩徐变等其他因素的影响，界面径向和纵向也会产生脱粘现象。

因此，界面粘结作用在钢管混凝土结构受力过程中不可忽视。

近些年来，界面受力性能研究逐渐受到人们的重视，国内外的研究人员如Roeder(1999)[1]、赵鸿铁(2006)[2]、刘永健(2010)[3]、陈丽华(2015)[4]等都对未设加劲肋的钢管混凝土结构的界面力学性能进行了一定的研究。

以往的研究表明，钢管混凝土界面的粘结强度较低，且受截面形式、内表面状态、钢管径(宽)厚比、构件长细比等因素的影响。

钢-混凝土组合结构中PBL剪力连接件极限承载力比较

了以下计算公式：
Ｑ＝［．１４３Ａ一１１０ｘ１］２．０／
Ｑｕ０６４Ａｔｌ．３８
１１７Ａ１６９Ａ √ ．６３０．３６｛
［定稿日期］０１２— ８２１ —１０［作者简介］林云（９９一）男，士，１８，硕主要从事ＰＬ剪Ｂ
了很多不一样的ＰＬ剪力连接件。比如，ｗｎ—ＰＬ剪力连ＢＴｉＢ接件和ＳＢ —ＰＬ＋栓钉剪力连接件等。
Ｈｓｋ等人（０２认为贯通钢筋的影响较大，ｏａａ２０）应该加以考虑，以ＰＬ剪力键的承载力由混凝土榫和孑洞中的贯所ＢＬ通钢筋共同控制，并将试验数据进行回归分析提出了如下的计算公式。Ｑ＝１４［ｄ．５（一ｄ．］一２１０＋ｄ６０后来，ｇｅｏｒＨｓｉ进行了更多的试验并给出Ｏｕｊｆ和ｏａｉｏｎ又
Ｎｓｉ等人（９９则把贯通钢筋的影响看成是侧面ｉｕｈｍｉ１９）的约束力，根据试验中的贯通钢筋的应变大小，观察到达到最大承载力时钢筋都已屈服这一现象，为此把钢筋屈服时的作用力看成是最大承载力时的约束力。并根据试验数据建立了抗剪强度与侧面约束强度的回归曲线，出了下面的得
ＯｕｊｆｒＨｓｉ用梁上３５ｍｍ长的剪力键进行ｇｅｏ和ｏａｉｏｎ利７试验，ｍ剪力键破坏是因为混凝土板沿着连接线劈裂所得

基于PBL的混凝土动态压缩性能实验教学研究

基于PBL的混凝土动态压缩性能实验教学研究陈猛摘要：为了提高土木工程专业学生对混凝土动态力学性能和损伤机理的认识，在培养方案中开设混凝土动态压缩性能实验内容。

文章介绍了教学目标和基于PBL的教学设计;阐述了霍普金森压杆（SHPB）设备组成和测试原理，以C60混凝土动态压缩性能实验为例，介绍实验设计、试件制备和结果分析。

教学结果表明，基于PBL模式的实验教学可以有效提升学生的实践操作、理论应用和创新意识等方面的能力。

关键词：混凝土;动态性能;实验教学;PBL（Problem-BaedLearning）;霍普金森压杆（SHPB）Keyword：concrete;dynamicproperty;e某perimentalteaching;PBL（Problem-BaedLearning）;plitHopkinonpreurebar（SHPB）實验教学是土木工程专业学生培养目标达成的重要环节。

实验教学可以提高学生工程素养、实践能力和创新意识[1]。

PBL（Problem-BaedLearning）教学模式应用于实验教学过程中，可以将教学目标中的实际问题作为学生学习的动力，让学生围绕具体问题进行主动学习[2]，思考问题相关的基础知识，激发学生的创新思维和学习兴趣，提高学生沟通协作和解决实际问题的能力。

利用霍普金森压杆（SHPB）实验系统，以土木工程材料实验中的混凝土配合比设计和立方体抗压强度测试为基础，开设混凝土动态力学性能实验。

在实验教学设计中应用PBL教学模式，贯彻OBE教学理念，着重训练实验原理和操作方法，在教学过程中持续改进教学方法，增强学生对混凝土动态压缩性能和损伤模式的理解。

一、基于PBL的教学设计（一）教学目标通过混凝土动态压缩性能实验训练学生对混凝土材料动力特性和损伤规律的认识，以解决动态压缩性能测试和数据分析问题为目标，回顾土木工程材料课程中的混凝土配合比设计、制备及养护方法、混凝土静态抗压强度测试及数据分析等基本知识;让学生掌握SHPB测试动态压缩性能的基本原理和操作方法，熟悉应力波的相关知识，直观展示混凝土类材料的应变率效应、动态损伤模式，加深对动态冲击作用机理的理解。

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验赵强【摘要】对8根钢管再生混凝土柱界面粘结性能进行研究，探讨再生骨料取代率及再生混凝土强度对钢管再生混凝土界面粘结性能的影响。

结果表明：钢管再生混凝土荷载-滑移曲线大致经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段，不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有类似的特征；再生骨料的取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响显著，再生骨料取代率越高，界面粘结强度越低；再生混凝土强度对钢管再生混凝土强度有一定影响，随着再生混凝土强度提升，粘结强度逐渐增加，但增幅逐渐降低。

%To investigate the influence of different ratio and strength grade of recycled aggregate concrete on interfacial bond performance of concrete filled steel tube,the bond behavior of eight pieces of recycled aggregate concrete-filled steel tube is studied.The results indicate that load-slip curve of recycled aggregate concrete-filled steel tube consists of three stages,including the no slip stage,stress increase stage and stress decrease stage.The load-slip curves steel with differ-ent recycled aggregate replacement ratios have similar characteristics.The replacement ratio of recycled aggregate has a significant negative effect on the bond strength.With the increase of the replacement ratio of recycled aggregate,the bond strength decreases gradually.The strength of recycled concrete has a certain effect on the bond strength.With the in-crease of the strength of recycled aggregate concrete,the bond strength increases gradually,but the increase percent re-duces gradually.【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P115-119)【关键词】钢管混凝土;再生混凝土;粘结滑移;粘结强度【作者】赵强【作者单位】山西省建筑科学研究院，山西太原 030001【正文语种】中文【中图分类】TU528再生混凝土是在普通混凝土配合比基础上，采用废弃混凝土制成的再生骨料按一定比例取代天然骨料配置而成的混凝土[1].再生混凝土的发展是实现建筑骨料资源再利用的有益途径，有利于节约资源、保护环境，符合建筑业持续绿色发展的理念.钢管再生混凝土的相关研究是目前的一大热点.由于再生骨料在既有建筑破碎拆除及后续加工处理中产生新的损伤，且再生骨料与水泥基体粘结强度较低，再生混凝土的力学及耐久性能均不及普通混凝土，再生混凝土与钢管界面粘结性能的研究也极为必要[2-4].目前，已有较多学者对钢管再生混凝土构件力学性能进行了研究[5-9].然而，关于钢管与再生混凝土两者之间的粘结性能的研究相对较少[10-11].本文对8根方钢管再生混凝土界面粘结性能展开试验，分析再生粗骨料取代率、再生混凝土强度等级对钢管与混凝土界面粘结性能的影响.P.O 42.5普通硅酸盐水泥；再生粗骨料为某既有建筑物拆除产生(C30碎石混凝土)，经破碎、清洗、筛分后使用，粒径为5.0～31.5 mm；天然粗骨料为碎石，石子粒径为5.0～31.5 mm；中砂，细度模数为2.4；自来水.试验再生粗骨料取代率分别为0%，30%，50%，70%，100%.再生混凝土强度等级为C30，C40，C50，C60.再生混凝土配合比(ρ)及测试强度(fcu)，如表1所示.试验钢管为钢板焊接而成，试验测得钢管屈服强度为302.3 MPa，极限强度为389.92 MPa，弹性模量为1.932×105 MPa.试验共设计8根方钢管再生混凝土试件，试件为推出试件，试验变化的参数控制为再生骨料取代率和再生混凝土的强度等级，各试件编号如表1所示.钢管再生混凝土试件高度为500 mm，截面尺寸为150 mm×150 mm，钢板厚度为3 mm.试件制作时，对混凝土充分振捣，在钢管一端预留50 mm长度作为自由端.推出试验采用位移控制加载，加载速度为0.002 mm·s-1.加载时，在加载端设置略小于混凝土截面的钢垫块，垫块厚度为40 mm，截面尺寸为145 mm×145 mm.在试件加载端和自由端两侧分别设置位移计，以采集加载端及自由端钢管与混凝土之间的相对滑移.在试件加载前，应注意将试件对中，确保试件为轴心受压.在加载初期，钢管再生混凝土试件处于弹性受力的阶段，钢管与混凝土之间并无相对滑移.此时，混凝土与钢管加载端之间粘结力主要为混凝土泊松效应产生的约束粘结作用，粘结力由混凝土向钢管传递；而自由端钢管与混凝土间主要为化学胶结力起着传递荷载的作用，荷载由钢管向混凝土传递.随着荷载的继续增加，当荷载达到极限荷载5%～15%时，加载端钢管与混凝土之间产生相对滑移，并伴随着“嘶嘶”声响.继续加载，当荷载达到极限荷载75%～85%左右时，加载时发出“吱吱”声响，伴随混凝土不断剥落，自由端和加载端相对滑移均持续增长，呈线性上升趋势，且两者数值逐步接近.此时，仅试件中部存在化学胶结力，试件两端粘结力主要由机械咬合力构成.进一步加载，钢管与混凝土两者之间产生相对刚体滑移，试件承受的荷载开始逐渐减小，再生混凝土与钢管界面化学胶结力被完全破坏.此时，界面粘结力更多由钢管与混凝土间的粘结摩擦力承担.试验结束后，所有钢管均未发生屈服，部分试件角部出现撕裂破坏，验证了角部对混凝土的约束作用.钢管与混凝土接触界面存在一定量的混凝土粉末，这主要是钢管表面的凹凸界面与混凝土产生的机械咬合作用.不同再生骨料取代率和不同再生混凝土强度等级的钢管再生混凝土粘结滑移曲线呈现出类似的特征，部分典型的荷载-滑移(P-s)过程曲线，如图1所示.钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有以下3点特性.1) 钢管与混凝土之间滑移为持续累积的过程.起初，试件加载端产生局部滑移；随后，试件加载端滑移不断增大；最后，整个试件出现整体滑移.2) 试件滑移最初出现在加载端，当荷载达到极限荷载60%～90%时，自由端才开始产生滑移，加载端滑移量明显大于自由端.3) 钢管再生混凝土荷载-滑移曲线可分为无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段.无滑移阶段，钢管与混凝土之间由于化学胶结力的作用，钢管与混凝土之间无相对滑移；应力上升段，随着荷载的增加，滑移值逐渐增大，荷载滑移曲线斜率随后也开始降低，当荷载达到钢管与混凝土间机械咬合力与化学胶结力之和时，粘结-滑移曲线到达峰值点；应力下降段，曲线超过峰值荷载后开始走低部分.此时，整个试件产生整体滑移，化学胶结力已完全失去，界面粘结力由钢管与混凝土之间的摩擦及残余的机械咬合力提供.在试件界面粘结强度测试时，共准备8组方钢管再生混凝土推出试件，为确保试验结果的可重复性，每组共制备3个试件，以测试再生方钢管混凝土平均粘结强度.在粘结强度计算时，假定试件混凝土埋置长度内粘结应力均匀分布，采用起滑移粘结强度τa、极限粘结强度τu评价钢管与再生混凝土间的粘结性能.起滑移粘结强度和极限粘结强度计算公式为式(1)，(2)中：τa为钢管与混凝土间起滑移粘结强度，MPa；τu为极限粘结强度，MPa；Pa为起滑移粘结作用荷载，N；Pu为极限粘结作用荷载，N；D为钢管内边长，mm；L为钢管与混凝土粘结长度，mm.再生骨料取代率(η)对钢管再生混凝土起滑移粘结强度(Ta)及极限粘结强度(Tu)的影响，如图2，3所示.由图2可知：再生粗骨料取代率为0%～100%的钢管再生混凝土起滑移粘结强度为0.463～0.667 MPa，再生骨料取代率越大，钢管与再生混凝土界面起滑移粘结强度越小.当未掺加再生骨料时，钢管混凝土界面的起滑移粘结强度为0.667 MPa，而当再生骨料取代率为100%时，起滑移粘结强度则降至0.463 MPa，起滑移粘结强度最大下降幅度达到30.58%.由图3可知：不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土极限粘结强度为0.481～0.704 MPa，再生骨料对混凝土与钢管间界面粘结强度产生明显不利影响，再生骨料取代率越大，钢管与混凝土界面极限粘结强度越低；再生骨料取代率为0%时，极限粘结强度最大，约为0.704 MPa；当再生骨料取代率为100%时，极限粘结强度降至最低，约为0.481 MPa.因此，再生粗骨料的掺加不利于钢管再生混凝土界面粘结性能.通过试验数据分析可知：当在实际工程中使用钢管再生混凝土时，应考虑再生骨料掺入对粘结强度的不利影响，折减系数应根据再生骨料掺量选取，折减系数最低取0.69.相比于普通混凝土，再生混凝土有更大的体积收缩率，随着再生骨料取代率的增加，再生混凝土体积收缩率也逐渐增大，再生混凝土相对较大的体积收缩不利于再生混凝土与钢管之间机械咬合力及化学胶结力.此外，再生骨料在破碎过程中容易产生内部缺陷，再生骨料强度低于天然骨料，且部分骨料表面附着有水泥砂浆，这些都不利再生混凝土与钢管之间机械咬合力及两者界面摩阻力，进而对钢管再生混凝土界面粘结强度产生不利影响.再生混凝土强度对钢管再生混凝土初滑移粘结强度及极限粘结强度的影响，如图4,5所示.由图4可知：再生混凝土的强度对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响明显，再生混凝土强度等级越高，钢管再生混凝土起滑移粘结强度呈现出增大趋势.再生混凝土强度等级为C30～C60时，界面初滑移粘结强度为0.463～0.537 MPa.当再生混凝土强度等级为C30时，钢管再生混凝土起滑移粘结强度为0.463 MPa；当再生混凝土强度等级为C60时，钢管再生混凝土起滑移粘结强度为0.537 MPa，粘结强度提升幅度为13.78%.由图5可知：不同强度等级钢管再生混凝土界面极限粘结滑移强度为0.481～0.556 MPa，再生混凝土强度等级越高，界面极限粘结滑移强度越大.当再生混凝土强度等级为C30时，钢管再生混凝土极限粘结强度为0.481 MPa，而当再生混凝土强度等级为C60时，极限粘结强度达到最大，达到0.556 MPa，极限粘结强度增幅为15.59%.由此可知：混凝土强度等级较高有利于提高再生混凝土与钢管两者间机械咬合力，进而可以提高钢管再生混凝土界面的粘结强度.与此同时，再生混凝土强度等级不断地提高，钢管与混凝土间粘结强度增幅却逐渐减少，这主要是由于高强度等级混凝土较大的体积收缩性降低了钢管与混凝土之间的化学胶结力.因此，尽管再生混凝土强度等级有利于提高钢管再生混凝土界面粘结强度，但提升幅度较小，且当混凝土强度不断提高时，混凝土体积收缩也会在一定程度上影响混凝土与钢管之间的粘结.在实际中,不可过于依靠提高再生混凝土强度等级来改善钢管再生混凝土界面粘结强度.1) 不同再生骨料取代率对钢管再生混凝土荷载-滑移过程曲线呈现出类似的变化规律，均经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段.试件滑移先在加载端出现，加载端滑移量大于自由端.2) 再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土粘结强度影响较为明显，再生粗骨料取代率越大，钢管与再生混凝土两者界面粘结强度也就降低.当再生骨料掺量为100%时，钢管再生混凝土粘结强度降幅最大，达到31.68%.在钢管再生混凝土实际应用中，应考虑再生粗骨料取代率导致界面粘结强度的下降.3) 再生混凝土强度对再生钢管混凝土粘结强度影响较为显著，混凝土强度等级增大，界面粘结强度也呈现增大趋势，但增幅却逐渐减小.【相关文献】[1] 肖建庄，李佳彬，兰阳.再生混凝土技术最新研究进展与评述[J].混凝土,2003,25(10):17-20,57.[2] 李坤,张英华.再生混凝土粗骨料的基本性能试验研究[J].建筑科学,2006,22(5):58-60,99.[3]XIAO Jianzhuang,LI Jiabin,ZHANG C.Mechanical properties of recycled aggregate concrete under uniaxial loading[J].Cement and Concrete Research,2005,35(6):1187-1194.[4] 施养杭,吴泽进,彭冲,等.再生粗骨料混凝土棱柱体抗压强度试验研究[J].建筑科学,2011,27(9):44-47.[5]YANG Youfu,HAN Linhai.Experimental behaviour of recycled aggregate concrete filled ste el tubular columns[J].Journal of Constructional Steel Research,2006,62(12):1310-1324.[6] 吴波,刘伟,刘琼祥,等.钢管再生混合短柱的轴压性能试验[J].土木工程学报,2010,43(2):32-38.[7] 王玉银,陈杰,纵斌,等.钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究[J].建筑结构学报,2011,32(12):170-177.[8] 张兆强,熊高辉,杨丽萍,等.无端板方钢管再生混凝土短柱轴向局部受压性能试验研究[J].建筑科学,2014,30(5):73-77.[9] LIU Yixiang,ZHA Xiaoxiong,GONG Guobin.Study on recycled-concrete-filled steel tube and recycled concrete based on damage mechanics[J].Journal of Construc tional Steel Research,2012,71(4):143-148.[10] 陈宗平,徐金俊,李卫宁,等.再生粗骨料含量对钢管再生混凝土粘结强度及失效性态的影响研究[J].工程力学，2014,31(6):70-78.[11] 张卫东,王振波,孙文彬,等.方钢管再生混凝土界面粘结滑移性能试验研究[J].建筑结构，2015,45(8):64-68.。

PBL 键受力性能试验与理论研究键受力性能试验与理论研究

分类号：U44，U4510710-2009121080硕士学位论文PBL键受力性能试验与理论研究闫文华导师姓名职称狄谨教授申请学位级别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2012年6月3日论文答辩日期2012年6月9日学位授予单位长安大学PBL shear connectors' mechanical performance testand theoretical studiesA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate：Yan WenhuaSupervisor：Prof. Di JinChang’an University, Xi’an, China摘要近几十年来，钢-混组合结构桥梁在我国得到迅速的发展，PBL键作为一种新型剪力连接件用来连接钢和混凝土，其受力性能得到广泛的关注。

然而，国内外对新型PBL 键的研究相对较少，大多数为推出试验，且尚未形成明确统一的规范，对于应用在索塔锚固区中的PBL键的研究更是几乎没有。

本文依托青岛海湾大桥红岛航道桥，对其锚固区中的PBL键进行了试验和理论分析。

论文主要内容有：采用大型结构分析程序ANSYS对索塔锚固区进行节段有限元仿真理论分析，研究锚固区中PBL键的传力大小、分布及应力变化规律。

并与索塔锚固区足尺节段模型试验结果对比，对比结果表明有限元计算的PBL键的受力性能结果与试验结果较为吻合，证实了理论分析的准确性和可靠性。

为了进一步研究PBL剪力键的受力性能，对影响PBL剪力键受力性能的一些参数进行有限元仿真分析，研究钢筋直径、钢锚板厚度、不考虑钢-混之间的粘结、不设置隔板等这些因素对PBL键受力的影响，从而得出其变化规律。

最后针对PBL剪力键群现状，通过本文对PBL剪力键的受力性能、参数分析结果以及现存的一些问题，提出关于PBL键群的一些设计依据、设计思路及注意要点，为以后PBL键群的设计和研究提供参考。

带肋方钢管混凝土纯弯力学性能研究

１１４铁道建筑Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００９前，先将贴片位置打磨光滑，并用丙酮清洗干净，以尽可能消除由于试件表面不平整引起的误差，还在试件的四分点及支座处共设置了５个百分表，以测量试件的挠度变化。

另外，在试件的跨中位置处，还安置了一个自制的曲率仪，以监测跨中截面在试验过程中的曲率变化。

曲率仪见图３。

表１试件件参数及试验结果一览表图２试件贴片位置示意图３自制曲率仪１．２试验结果与分析试验结果表明，带肋方钢管混凝土纯弯构件表现出明显的延性破坏特征。

图４所示为２个试件的破坏形态。

无肋试件ＢＵＳｌ６的钢管表面出现了明显的向外鼓曲现象。

带肋试件ＢＳＳｌ６并未出现向外的鼓曲现象。

这说明在钢管内设置纵向加劲肋可以有效阻止局部鼓曲的发展。

在试验过程中，试件的承载力一直都在增长，直到挠度达到￡，５０（二为跨度）左右，为避免变形过大损坏仪器，才停止试验。

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—叭；ｆ啪‘咖６＼Ｚ卜＿村一＿蠹应－２００００．１００００２００００．应壹ｅ／Ｘ１０。

６图５构件弯矩一应变图６构件肘一关系曲线庐关系曲线度，中截面处的纵向应变稍有增大，但变化不大，表明中和轴基本没有上升，拉区混凝土处于初始开裂阶段。

当钢管最大纤维应变达到钢材的屈服应变后，构件变形的增长速度逐渐开始快于外荷载的增长速度，构件进入弹塑性阶段，曲率急剧增长，弯矩仍处于相对缓慢的增长中。

即使在塑性变形阶段，弯矩一曲率曲线都未见下降段，表明构件具有良好延性，这主要是由于钢管和核心混凝土之间存在组合作用的缘故。

在弹性变形阶段，带肋试件ＢＳＳｌ６与无肋试件ＢＵＳｌ６的弯矩增长幅度大致相同；进入弹塑性变形阶段以后，带肋试件的弯矩增长幅度开始大于无肋试件，这说明在管壁内设置纵向加劲肋可改善构件的延性和提高构件的后期承载能力。

２有限元建模与计算利用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ的非线性计算功能，对本文的两个纯弯试件的荷载一变形关系进行计算。

２．１材料的本构关系模型钢材的本构关系采用五段式的模型，分别力弹性图４试件破坏形态段、弹塑性段、塑性段、强化段和二次塑流段。

PBL

ＬＩＵＹｏｎｇ — ｊｉａｎ，ＬＩＨｕｉ，ＺＨＡＮＧＮｉｎｇ，ＬＩＵＪｕｎ — ｐｉｎｇ。，ＳＵＮＸｉａｏ — ｂｏ。
（１．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＢｒｉｄｇｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｓｈｅａｒｂｅｈａｖｉｏｒｐｕｓｈ — ｏｕｔｔｅｓｔｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎＰＢＬｓｔｉｆｆｅｎｅｒｈｏｌｅｓｐａｃｉｎｇ，ｈｏｌｅｄｉａｍｅｔｅｒ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏａｒｓｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｉｚｅ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅ
开孔间距、开孔孔径、混凝土粗骨料粒径为参数，进行了该类试件抗剪性能的推出试验，并与普通钢管混凝土试件进行了界面粘结强度、抗剪刚度等参数的对比分析，提出了钢管混凝土内ＰＢＬ加劲肋承载力受混凝土粗骨料含量影响的修正计算方法。结果表明：通过设置ＰＢＬ加劲肋可以明显提高钢管混凝土的界面抗剪承载力和刚度，其粘结强度受加劲肋开孔参数的影响；引入的ＰＢＬ抗剪

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