钢-混凝土组合梁翼板有效宽度的试验与分析

摘要

钢-混凝土组合结构继承了钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点，成为一种新型结构体系，在世界各地广泛使用。对于组合结构中的基本构件——钢-混凝土组合粱，国内外都进行了比较广泛而深入的研究，形成了较为成熟的设计理论和规范条款(如《钢结构设计规范GB50017-2003》)。但是，对于钢-混凝土组合梁，各国规范关于混凝土翼板的有效宽度取值相差比较大。 组合梁的承载力及刚度与截面尺寸、挠跨比允许值、跨高比、钢梁与混凝土翼板之间的剪切滑移以及钢梁的局部屈服等因素有关，其中混凝土翼板有效宽度取值的正确与否非常关键，不仅关系到组合梁的实际受力状况，更直接影响到组合梁的截面尺寸，从而影响组合梁的承载力和刚度计算。各国规范对于组合梁翼板有效宽度的取值都是按弹性阶段工作状态时采用的，对于目前广泛用于楼盖内力分析中塑性内力重分布的方法，并不适用。目前，各国规范中组合梁的混凝土翼板的有效宽度取值不一，中国现行规范更是没有进行深入的研究，直接套用的钢筋混凝土结构T形梁有效宽度的计算方法。而现有的组合梁试验构件的设计翼缘宽度都远小于根据规范限定的有效宽度。 针对上述现状，作者设计了四根大尺寸、足尺组合梁来研究组合梁中混凝土翼板的有效宽度取值。本文结合国内外组合梁研究的最新成果，讨论了各国规范在混凝土翼板有效宽度取值不同时，简支组合梁刚度和挠度变化，并与已有实验数据相比较，发现有效宽度的取值在弹性阶段时，各国规范相差不大，基本上与试验所得结果一致。在塑性阶段时，各国规范都偏保守。 最后，本文还采用了有限元分析软件研究了组合梁的承载力、挠度和混凝土翼板的应力分布等问题，并且与足尺试验结果进行了比较，吻合良好。本文对组合粱翼板有效宽度合理的取值提出了建议，可供工程设计参考。

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文摘

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第1章绪论

1.1钢-混凝土组合结构的应用和发展

1.1.1组合结构的应用类型和特点

1.1.2组合结构的发展和应用

1.2钢-混凝土组合梁的应用和发展

1.2.1组合梁的特点

1.2.2组合梁的研究

1.2.3组合梁的应用

1.3本文构想

1.3.1组合梁的研究方法和主要研究方向

1.3.2研究目的、意义及内容

第2章组合梁的试验研究

2.1试件设计和材料性能

2.1.1试件设计

2.1.2材料性能

2.2加载方案及仪表布置

2.2.1加载方案

2.2.2测点布置

2.3试验结果

2.3.1组合梁的承载能力及破坏形态

2.3.2组合梁的变形性能

2.3.3钢梁和混凝土翼板之间的剪切滑移

2.3.4钢梁和混凝土翼板的应力分布

第3章试验结果分析及有限元计算

3.1试验结果分析

3.1.1组合梁有效宽度取值对其承载力的影响分析

3.1.2组合梁有效宽度取值对其挠度的影响分析

3.1.3组合梁有效宽度在不同受力阶段的分析

3.1.4负弯矩区组合梁裂缝分析

3.2组合梁有限元分析

3.2.1计算参数及计算模型

3.2.2数值模拟结果与分析

3.2.3组合梁参数分析

3.2.4小结

结论与建议

参考文献

致谢

附录攻读硕士学位期间发表的论文