腹板嵌入式鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、本文提出一種新型鋼—混凝土組合梁－腹板嵌入式鋼—混凝土組合梁。腹板嵌入式鋼—混凝土組合梁的鋼梁為倒T形截面，在腹板上部開出等腰梯形槽并嵌入到混凝土翼板中形成抗剪連接件，這種組合梁可以節(jié)省鋼梁材料和連接件費(fèi)用以及相應(yīng)的防火和防腐費(fèi)用，而且嵌入式抗剪連接件的抗剪承載力和剪切剛度都比較高，易于在組合梁中實(shí)現(xiàn)完全抗剪連接，是一種經(jīng)濟(jì)合理的新型鋼—混凝土組合梁形式。本研究主要內(nèi)容如下： ⑴嵌入式抗剪連接件基本性能的研究，主要有連接件抗剪性

2、能、抗拔性能、局部受壓性能以及抗沖切性能。通過連接件的10個(gè)推出試件和6個(gè)拔出試件的試驗(yàn)，研究了腹板嵌入式組合梁中，開等腰梯形槽形成的抗剪連接件在推出力和拔出力作用下的受力機(jī)理及破壞類型?；谠囼?yàn)結(jié)果，擬合出嵌入式組合梁連接件受剪承載力計(jì)算公式，并提出連接件的構(gòu)造要求。通過4個(gè)連接件的局部受壓試驗(yàn)研究了連接件承受局部荷載時(shí)的破壞過程，歸納各影響因素得到局部受壓承載力計(jì)算公式。通過8個(gè)連接件的沖切試驗(yàn)研究了腹板嵌入式組合梁試件沖切破壞性能

3、，分析了沖切承載力的不同影響因素，推導(dǎo)出腹板嵌入式組合梁中連接件的抗沖切承載力計(jì)算公式。 ⑵對腹板嵌入式組合梁的施工過程中的性能做出研究，針對倒T形鋼梁在承受施工荷載時(shí)易發(fā)生彎扭屈曲，提出了在倒T形鋼梁設(shè)置摯塊使荷載的作用點(diǎn)下移，從而提高倒T形鋼梁的彎扭失穩(wěn)承載力的方法。針對倒T形鋼梁的單側(cè)受力和雙側(cè)受力提出相應(yīng)的計(jì)算方法。雙側(cè)受力時(shí)可以鋼梁的彎扭屈曲理論束求解承載力；單側(cè)受力時(shí)，把荷載分解成了對稱和反對稱受力兩種情況，各自求解

4、其承載力，利用Rankine法則，求出了復(fù)合受力情況下的極限承載力。進(jìn)行了4根倒T形鋼梁的單側(cè)和雙側(cè)受載的受彎試驗(yàn)，觀測了倒T形鋼梁的彎扭屈曲現(xiàn)象，得到倒T形鋼梁的受彎承載力。通過試驗(yàn)值和理論值的比較驗(yàn)證了本文提出的計(jì)算公式的合理性。 ⑶對腹板嵌入式組合梁在使用階段的受彎性能做出了研究。通過4根腹板嵌入式組合梁試件的受彎試驗(yàn)，研究了這種組合梁的受彎承載力和滑移效應(yīng)以及變形特點(diǎn)。觀測了試件的受彎破壞現(xiàn)象，得到了各試件的抗彎承載力。

5、通過鋼—混凝土組合梁抗彎承載力的塑性計(jì)算方法得到了嵌入式組合梁各試件的抗彎承載力，和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了塑性計(jì)算方法對腹板嵌入式組合梁的適用性。對彈性狀態(tài)下的鋼—混凝土組合梁的滑移和變形規(guī)律進(jìn)行了分析，建立了交界面相對滑移微分方程，推導(dǎo)了滑移的計(jì)算公式，考慮滑移效應(yīng)，得到了組合梁的總變形計(jì)算公式。結(jié)合腹板嵌入式組合梁受彎試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了滑移和變形計(jì)算公式的可行性。 ⑷對腹板嵌入式組合梁在使用階段的受剪性能做出了研究。通過6根

6、腹板嵌入式組合梁試件的受剪試驗(yàn)，研究了這種組合梁的受剪破壞過程和受剪承載力。試驗(yàn)結(jié)果表明，嵌入式組合梁的受剪承載力是由混凝土翼板的受剪承載力和鋼梁腹板的受剪承載力組合而成的，混凝土翼板的受剪承載力占腹板嵌入式組合梁總受剪承載力的10％～20％，在腹板嵌入式組合梁抗剪時(shí)應(yīng)考慮混凝土翼板的影響。但是出于彎剪相關(guān)會降低組合梁的受彎承載力，并考慮到應(yīng)用到工程和簡單性和普通組合梁受剪承載力計(jì)算的一致性，腹板嵌入式組合梁的受剪承載力也只采用考慮鋼梁