考慮滑移效應(yīng)的高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁受力性能研究.pdf

1、高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土組合梁，是一種可以充分發(fā)揮鋼材的受拉性能及混凝土受壓性能的組合結(jié)構(gòu)，通過在鋼梁底板及翼緣焊接栓釘連接件，使型鋼與混凝土能夠較好的協(xié)同工作，內(nèi)部澆灌的高強(qiáng)混凝土，可提高該組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。相比傳統(tǒng)的鋼-混凝土組合梁，該組合結(jié)構(gòu)受力較合理、承載力大、可在工廠預(yù)制施工、防火性能佳、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，是一種值得大力推廣的組合結(jié)構(gòu)。
　　為了能夠充分發(fā)揮該組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，以抵抗各種外部荷載的作用，必須確保鋼板、鋼

2、筋以及混凝土這三種材料能夠較好的協(xié)同工作。而該種組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼板和混凝土能夠協(xié)調(diào)工作的基礎(chǔ)即是要保證鋼板和混凝土之間良好的粘結(jié)性能。該組合梁結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)性能、損壞形式、計(jì)算假定、構(gòu)件的承載能力、裂縫的計(jì)算與分析及變形的發(fā)展理論和方法等，均受鋼板和混凝土之間粘結(jié)滑移性能的影響。工程中主要以簡支的形式存在，因此本文主要研究簡支組合梁的滑移性能。
　　高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁存在2個滑移面，不論是部分剪力連接，或是完全剪力連

3、接，鋼板與混凝土交界面之間都存在相對粘結(jié)滑移問題，這會削弱組合梁的組合效應(yīng)，增大組合梁的變形量、降低組合梁的承載能力。因此，在進(jìn)行外包鋼-混凝土組合梁設(shè)計(jì)時，需要考慮型鋼、混凝土兩者之間的粘結(jié)滑移效應(yīng)。本文從理論分析、試驗(yàn)研究以及有限元模擬三個角度分析了高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁的粘結(jié)滑移性能。主要工作及成果如下:
　　(1)在前人研究的基礎(chǔ)上，考慮高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的折減，利用解析方法，推導(dǎo)了兩個滑移面上，高強(qiáng)U型鋼外包鋼

4、-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁，鋼板-混凝土交界面的滑移及滑移應(yīng)變方程，建立起相對滑移與剪力連接系數(shù)之間的相互關(guān)系。
　　(2)按照簡化塑性理論，即等效矩形應(yīng)力方法，計(jì)算部分剪力連接簡支組合梁的正截面極限抗彎承載力?；诘贸龅幕茟?yīng)變方程，推導(dǎo)了在粘結(jié)滑移效應(yīng)作用下，高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁的撓度計(jì)算公式。
　　(3)對3根不同剪力連接系數(shù)1/2縮尺簡支梁進(jìn)行了試驗(yàn)研究，獲得了組合梁的荷載-撓度曲線、荷載-滑移曲線以及截

5、面應(yīng)變關(guān)系曲線等。通過對比分析高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁，交界面的相對滑移發(fā)展過程以及分布規(guī)律，并結(jié)合理論計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果，可知，理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　(4)結(jié)合高強(qiáng)U形外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁的特點(diǎn)，本文的研究目的，在ANSYS有限元軟件中選擇合理的單元進(jìn)行建模。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，所建有限元分析模型在應(yīng)力、應(yīng)變、變形和滑移等方面與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。利用所建有限元模型，對高強(qiáng)外包鋼-高強(qiáng)混凝土簡支組合梁進(jìn)