简支外包U型钢与混凝土组合梁承载力理论分析与试验研究

摘要

新型外包U型钢与混凝土组合梁是采用薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接成U形截面，然后在U形截面内部填充混凝土作为T形梁的肋部，翼缘为现浇混凝土板，并通过适当的剪力连接件使钢与混凝土共同工作的一种新型的钢与混凝土组合梁。
　　 本文对2种不同抗剪连接方式的简支外包钢与混凝土组合梁进行了系统的试验研究及理论分析，主要进行了以下几个方面的工作：
　　 (1)对6根足尺外包钢与混凝土组合梁足尺试件进行了试验研究(一种是在两侧钢板的上翼缘焊栓钉，且在U型截面内焊内隔环；另一种是只在两侧钢板的上翼缘焊角钢)。试验通过研究构件的破坏形态、底部钢板荷载一应变的变化、跨中荷载一挠度的变化以及应变沿截面的分布等来比较这2种剪力连接方式对外包钢与混凝土组合梁受力性能的影响。
　　 (2)根据试验研究结果，采用合理的计算模型及计算假定，对外包钢与混凝土组合梁的正截面抗弯承载力、变形计算公式、竖向抗剪承载力、纵向水平抗剪承载力和纵向滑移进行理论推导，并与试验结果相比较，得出合理简便的用于工程计算的公式。
　　 (3)对外包钢与混凝土组合梁进行ANSYS模拟，获得了构件应力云图及荷载-位移曲线图等，比较了两种剪力连接方式的组合梁的性能，并将软件模拟结果与试验结果进行比较，探讨组合梁正截面承载能力和挠度变形情况，从而验证了试验研究结果与理论计算结果的正确性，并在此基础上对一些参数进行了分析，得出相关结论。
　　 (4)最后，本文根据试验研究与理论分析，对全文进行总结，提出了对外包钢与混凝土组合梁的研究展望。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 钢-混凝土组合结构的特点

1.2 钢-混凝土组合梁的研究现状

1.2.1 国外的研究现状

1.2.2 国内的研究现状

1.3 外包钢-混凝土组合梁的研究现状

1.3.1 国外的研究现状

1.3.2 国内的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 简支外包钢与混凝土组合梁的试验研究

2.1 试验研究的概况

2.2 试件材性及试验仪器设备

2.2.1 试件的设计与制作

2.2.2 材性

2.2.3 主要试验仪器设备

2.3 JZL1-6的试验研究

2.3.1 加载模式及测点布置

2.3.2 应变花、应变片编号说明

2.3.3 加载步骤及试验现象

2.4 测试结果及分析

2.4.1 荷载挠度曲线图

2.4.2 试件外包钢与混凝土交界面纵向水平滑移曲线图

2.4.3 试件外包钢和混凝土交界面竖向掀起位移曲线图

2.4.4 试件跨中上表面混凝土荷载-压应变曲线

2.4.5 试件跨中底部钢板荷载一应变曲线

2.4.6 试件沿截面高度应变分布

2.5 小结

第3章 新型简支外包钢与混凝土组合梁承载能力的理论分析

3.1 概述

3.2 外包U型钢与混凝上组合梁翼缘板有效宽度

3.3 简支外包U型钢与混凝土组合梁在正弯矩作用下的极限受弯承载力

3.3.1 完全剪力连接外包钢与混凝土组合梁

3.3.2 受滑移效应影响的外包钢与混凝土组合梁

3.4 简支外包U型钢与混凝土组合梁的跨中挠度计算

3.4.1 基本假定

3.4.2 挠度计算方法

3.5 简支外包U型钢与混凝土组合梁竖向抗剪分析

3.5.1 用钢筋混凝土梁理论计算竖向抗剪承载力

3.5.2 用型钢混凝土梁理论计算竖向抗剪承载力

3.6 简支外包U型钢与混凝土组合梁纵向水平抗剪分析

3.7 小结

第4章 新型简支外包钢与混凝土组合梁的非线性有限元分析

4.1 概述

4.2 有限元建模基本假定

4.3 单元类型的选择

4.4 材料的本构关系及破坏准则

4.4.1 混凝土单元的本构关系及破坏准则

4.4.2 钢材的本构关系

4.4.3 抗剪连接件

4.4.4 接触问题

4.5 新型简支外包钢与混凝土组合梁有限元模型

4.5.1 模型建立和网格划分

4.5.2 接触单元参数取值

4.5.3 约束条件和荷载布置

4.5.4 求解设定与收敛准则

4.5.5 后处理

4.6 有限元模拟及结果分析

4.6.1 两种连接方式性能对比

4.6.2 ANSYS模拟与试验的验证

4.7 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况