简支钢-混凝土组合梁弹塑性阶段有效宽度分析研究

摘要

组合结构是近几十年来发展较快的一种结构形式。钢一混凝土组合梁是其基本构件之一。它是通过剪力连接件把钢筋混凝土板和钢梁组合在一起，使之成为整体而共同工作的受弯构件。因为钢一混凝土组合梁充分发挥了钢梁受拉混凝土受压的特性，对于重荷、大跨和建筑上要求梁截面高度低的梁更显示出它的优越性。钢一混凝土组合梁具有较大的应用范围，是工程中较为普遍、适用的简单构件。 在钢一混凝土组合梁的计算理论中，混凝土翼板的有效宽度是一个极其重要的截面特征量，它的取值直接影响到组合梁的承载力及挠度的计算。因为剪力滞效应的存在，混凝土翼板中纵向应力沿横向的分布并不是如材料力学分析时的那样处处相等，而是翼板中间位置的应力要大于一定距离处的应力，而非均匀分布。国内外对组合梁混凝土翼板有效宽度的研究，弹性分析较多。现今规范规定的有效宽度的取值也是基于弹性分析给出的结果。但组合梁受载时塑性阶段的内力重分布能够极大的提高组合梁的承载力。所以，使用基于弹性分析的结果计算组合梁的极限承载力，这就加大了计算误差。影响有效宽度取值的因素较为复杂，因为资金等方面的问题，用试验研究的手段难以对组合梁有效宽度进行统计意义上的精确分析。 近年来，对有限元方法的研究逐步深入，各种大型有限元软件也发展很快。因为其借助计算机快速求解方程的优点，使得对非线性方程组在一定精度内的求解成为可能。研究者越来越多地采用有限元方法来替代试验研究，这已经成为工程人员可选用的一种研究手段。本方采用有限元分析的方法对某文献试验组合梁进行了非线性有限元分析模拟。计算结果表明，有限元方法的分析结果足够精确，能够满足工程研究的要求。 为了较为系统地研究组合梁塑性阶段有效宽度的取值，针对上述各个因素的影响，本文设计了二十多根钢一混凝土组合梁，分别分析了组合梁的宽跨比、混凝土板厚、剪力连接程度、混凝土强度等级、钢材屈服强度、荷载作用形式对组合梁弹性及塑性阶段有效宽度的影响。对组合梁的加载全过程进行了非线性有限元分析模拟，计算出各个阶段不同荷载值时的组合梁跨中截面混凝土板的有效宽度，得到塑性阶段时组有效宽度大于弹性阶段之值的结论。这是因为达塑性阶段时，截面应力发生重分布，整个截面应力分布趋于均匀，有效宽度值增大。其增加的趋势以及增大的同幅度随计算参数的不同而各不相同。综合来说，塑性阶段有效宽度较弹性阶段有效宽度增大的幅度在20％以内之间。本文将各个不同计算参数时的有效宽度值作数据汇总，给出了组合梁塑性阶段有效宽度取值的一些建议，可以作为工程计算的参考。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

第一章绪论

第二章计算机数值模拟方法简介

第三章钢-混凝土组合梁受弯强度数值模拟分析

第四章简支钢-混凝土组合梁有效宽度计算

第五章结论与展望

参考文献

致谢