部分外包钢梁受力性能试验研究及有限元分析

摘要

部分外包钢梁是指在H型钢上、下翼缘所围成区域内浇筑混凝土,并配置纵向钢筋而形成的钢梁.为研究部分外包钢梁在正弯矩作用下的受力性能和破坏模式,对两根部分外包简支钢梁进行了试验研究,并采用ANSYS有限元软件对混凝土强度、受拉钢筋配筋率等因素对部分外包钢梁受力性能的影响进行分析.试验结果表明:部分外包钢梁具有良好的延性,钢梁与其腹部混凝土能有效地共同T作;达到承载能力极限状态时,跨中截面的钢梁上下翼缘、腹板大部分及纵向钢筋均进入屈服状态,受压翼缘没有发生局部屈曲.有限元分析结果表明,混凝土强度对部分外包钢梁的受弯承载力和抗弯刚度的影响不大,而受拉钢筋配筋率则对部分外包钢梁受弯承载力和抗弯刚度均有较大影响.在试验和有限元分析的基础上,采用3种不同的计算方法对部分外包钢梁抗弯刚度进行了比较,结果表明,采用换算截面法和欧洲规范EN1994-1-2附录计算方法的计算值均偏不安全,而采用JGJ1382001《型钢混凝土组合结构技术规程》中短期刚度计算公式的计算值与试验结果吻合较好.