鋼-混凝土組合梁純扭及復(fù)合受扭性能及其損傷研究.pdf

1、本文所提出的新型外包鋼—混凝土組合梁是針對普通鋼—混凝土組合梁的一些缺陷加以改進(jìn)而形成的鋼—混凝土組合梁，該組合梁具有結(jié)構(gòu)受力合理、施工工序優(yōu)化、防火性能改善、綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高等優(yōu)點(diǎn)。工程中的鋼—混凝土組合梁處于受扭狀態(tài)是不少的，且大多處于復(fù)合受力狀態(tài)，國內(nèi)外對組合梁受扭情況研究較少。因此，對此新型組合梁的抗扭性能進(jìn)行研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的工程應(yīng)用前景。本文在對此新型組合梁抗彎性能研究的基礎(chǔ)上，對其抗扭性能進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究及

2、理論分析。具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 1.完成了2根外包鋼—混凝土T形截面組合梁的純扭試驗(yàn)和3根外包鋼—混凝土T形截面組合梁的彎剪扭試驗(yàn)，得到了組合梁的扭矩—扭率、荷載—撓度、截面應(yīng)變等關(guān)系曲線。研究了此新型外包鋼—混凝土T形截面組合梁在純扭及彎剪扭作用下的破壞形態(tài)，工作機(jī)理及裂縫發(fā)展和分布情況。 2.在試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，對純扭和復(fù)合受扭作用下該外包鋼—混凝土T形截面組合梁的受力性能進(jìn)行了理論分析。通過對組合梁受扭性

3、能的彈塑性理論分析，提出了組合梁純扭及復(fù)合受扭作用下開裂扭矩的計(jì)算公式；采用變角空間桁架模型，提出了組合梁在純扭及復(fù)合受扭作用下的極限扭矩計(jì)算公式。對組合梁的抗扭剛度進(jìn)行了研究，推導(dǎo)了組合梁開裂前階段、從開裂到極限破壞階段和極限破壞階段的抗扭剛度計(jì)算公式；對組合梁彎剪扭復(fù)合作用下的相關(guān)性進(jìn)行了研究，分別推導(dǎo)了組合梁在大、小彎扭比以及彎剪扭復(fù)合作用下的相關(guān)方程。研究了彎剪扭作用下直線組合梁連接件的設(shè)計(jì)方法，在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，把受彎扭的直

4、梁等效為受扭的圓弧曲梁，經(jīng)過理論推導(dǎo)，提出了復(fù)合受扭組合梁中剪力連接件的實(shí)用設(shè)計(jì)方法。 3.對組合梁結(jié)構(gòu)的斷裂形態(tài)進(jìn)行了分析，研究了其受力過程中混凝土損傷—斷裂機(jī)理及其交織性，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)損傷力學(xué)的概念并借助于ANSYS軟件，分析了外包鋼—混凝土T形截而組合梁這一新型結(jié)構(gòu)形式從加載到破壞全過程中混凝土損傷的力學(xué)行為，與混凝土損傷模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比，兩者吻合較好。 4.根據(jù)試驗(yàn)研究、理論分析，提出了外包鋼—混