外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点抗剪机理分析与试验研究

摘要

新型外包U型钢与混凝土组合梁采用薄钢板直接冷弯或冷弯薄壁型钢焊接成外包U型钢，然后在外包U形钢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。
　　 本文对此种外包U型钢与混凝土组合梁的主次梁节点进行了系统的试验研究、理论分析及有限元模拟，主要研究工作如下：
　　 1.对3个足尺的外包U型钢与混凝土组合梁的主次梁节点试件进行静力加载试验，得到了静力作用下主次梁节点的极限抗剪承载力和破坏形态，以及连接区域连接板和外包钢的应力、应变分布，节点滑移曲线。
　　 2.采用合理的计算模型和计算假定，推导此种形式的主次梁连接节点的极限抗剪承载力公式，使公式计算简便，宜于工程应用。将试验研究结果与理论计算值进行比较，结果表明主次梁节点抗剪承载力理论值与试验值较接近，理论计算公式准确合理。
　　 3.利用ANSYS软件，对外包U型钢与混凝土组合梁的主次梁节点进行非线性有限元分析，分析主次梁节点连接板、螺栓、外包钢、混凝土的应力、变形云图，混凝土翼缘板的裂缝分布及螺栓的滑移曲线，探讨主次梁节点抗剪连接的强度和节点的破坏机理。将有限元分析结果与试验结果进行比较，结果表明有限元分析结果与试验结果相符，理论分析正确。
　　 4.根据试验研究、理论分析与计算机模拟结果，提出对外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点的抗剪连接设计建议与研究展望。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 组合结构的类型及特点

1.2 钢与混凝土组合梁在国外的发展

1.2.1 萌牙阶段

1.2.2 发展阶段

1.2.3 全面研究实用阶段

1.2.4 深入研究,推广应用,完善规范阶段

1.3 钢与混凝土组合梁在我国的发展和应用概况

1.4 钢与混凝土组合梁的理论研究现状

1.4.1 钢-混凝土组合梁

1.4.2 型钢混凝土组合梁

1.4.3 钢管混凝土组合梁

1.4.4 外包钢-混凝土组合梁

1.5 本文的主要研究工作

第2章 外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点抗剪性能的理论分析

2.1 概述

2.2 外包U型钢主次梁节点抗剪强度理论计算公式的推导

2.2.1 主次梁节点理计算假定

2.2.2 主次梁节点混凝土翼缘板抗剪承载能力计算

2.2.3 主次梁节点高强螺栓抗剪承载能力计算

2.2.4 主次梁节点抗剪承载能力

2.3 外包U型钢主次梁节点抗剪强度计算

2.4 本章小结

第3章 外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点抗剪性能试验研究

3.1 试验研究概况

3.1.1 试验研究的目的

3.1.2 试验研究的内容

3.2 试件设计及制作

3.2.1 试件设计参数

3.2.2 试件制作

3.3 试验程序

3.3.1 试验装置及加载步骤

3.3.2 试验测点布置及量测内容

3.4 试验结果及分析

3.4.1 破坏过程及破坏形态

3.4.2 连接区域外包U型钢的应变分析

3.4.3 连接板的应变分析

3.4.4 主次梁节点的位移分析

3.4.5 试验值与理论值的比较

3.5 本章小结

第4章 外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点连接性能的有限元分析

4.1 概述

4.2 外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点有限元模型的建立

4.2.1 单元类型的选择

4.2.2 材料的本构关系及破坏准则

4.2.3 接触问题

4.2.4 模型建立和网格划分

4.3 求解设定与收敛准则

4.4 通用后处理和时程分析

4.5 有限元模型及结果分析

4.5.1 单个螺栓的有限元模型

4.5.2 外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点的有限元模型

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

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