钢与混凝土组合梁结构在水运工程中的应用研究

摘要

钢与混凝土组合梁结构充分利用了钢材受拉性能好和混凝土受压性能好的特点，是将两种材料通过连接件组合成整体而共同工作发挥作用的一种新型结构。近几十年来，钢与混凝土组合梁在国内外高层建筑、多层工业厂房、桥梁，特别是国内城市大跨立交桥等领域得到了越来越多的应用。目前，对组合梁的研究主要集中于建筑结构方面，在水运工程领域几乎没有应用，甚至没有规范条文的规定。鉴于此，本文对组合梁结构在水运工程中的应用做一些可行性研究。 具体研究工作如下：钢与混凝土组合梁结构在水运工程中的应用情况的调查研究；对简支组合梁的承载力计算方法、刚度及变形作了系统总结，包括：弹性计算方法、塑性计算方法、抗剪连接件的计算、刚度及变形的计算方法等；利用不同国家关于组合梁的规范（我国规范、美国规范和欧洲规范）对同一简支梁进行设计比较，得出结论；连续组合梁的设计方法，包括中间支座截面的受弯承载力、变形计算及裂缝宽度验算等；利用不同国家关于组合梁的规范（我国规范、美国规范和欧洲规范）对同一连续梁进行设计比较，得出结论；组合梁与其他结构形式（钢板梁、钢桁架及混凝土）的适用性和经济性比较；组合梁疲劳性能研究，主要包括组合梁疲劳寿命分析、抗剪连接件的疲劳性能及各国规范对组合梁疲劳问题的设计规定。 本文得到的主要结论：美国规范计算结果钢梁截面面积最大，我国规范计算结果次之，计算结果最小的是EC4；对于栈桥而言，当跨度在10m～50m时，组合梁更能显现出它的经济性和施工方便的优势。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 钢与混凝土组合结构的应用

1.2钢与混凝土组合梁结构的研究意义

1.3钢与混凝土组合梁结构的研究现状

1.3.1组合梁的弹性分析方法

1.3.2组合梁的塑性分析方法

1.3.3组合梁的抗扭性能

1.3.4组合梁的疲劳性能

1.4存在的主要问题及本项目主要工作

第二章组合梁在水运工程中的应用情况

2.1 调研情况

2.2钢与混凝土组合梁结构的防腐处理

2.2.1钢结构防腐

2.2.2混凝土防腐

2.2.3组合梁的防腐经济性

第三章 钢与混凝土简支组合梁结构的设计方法

3.1 钢与混凝土组合梁的弹性计算方法

3.1.1换算截面计算法的基本假定

3.1.2钢与混凝土组合梁的截面特性

3.1.3组合梁截面的弹性计算方法

3.2钢与混凝土组合梁的塑性计算方法

3.2.1钢与混凝土组合梁的塑性计算理论的概述

3.2.2组合梁截面塑性计算方法

3.3抗剪的设计方法

3.3.1抗剪连接件的设计计算方法

3.3.2混凝土板纵向抗剪计算

3.4箱形梁的截面特性

3.5 刚度及变形的计算

3.5.1滑移效应影响下组合梁的短期刚度

3.5.2组合梁的挠度计算

3.6国外钢与混凝土组合梁的计算方法

3.6.1翼缘有效宽度的确定

3.6.2弹性截面属性

3.6.3使用荷载作用下产生的应力分析

3.6.4完全组合截面的承载力计算

3.6.5抗剪连接件的设计

3.6.6组合梁结构设计方法

3.6.7组合梁结构变形的计算方法

3.7 EC4中钢与混凝土组合梁的计算方法

3.7.1翼缘有效宽度的确定

3.7.2荷载分项系数和抗力分项系数

3.7.3塑性分析时截面必须满足的条件及塑性应力分布

3.7.4单个栓钉连接件的承载力计算

3.8不同计算方法的比较

3.9本章小节

第四章 钢与混凝土连续梁的设计方法

4.1 中间支座截面受弯承载力

4.1.1负弯矩区段的受力状态

4.1.2负弯矩区组合梁抗弯承载力计算

4.2连续组合梁负弯矩截面的裂缝宽度验算

4.3美国钢与混凝土组合连续梁的计算方法

4.4 不同计算方法的比较

4.5本章小节

第五章 组合梁、钢板梁、钢桁架及混凝土梁的经济性比较

第六章 钢与混凝土组合梁的疲劳性能分析

6.1疲劳的基本概念

6.1.1疲劳的破坏特征

6.1.2疲劳强度、疲劳极限与疲劳寿命

6.2有限元软件简介

6.2.1 ANSYS模型的建立

6.2.2 MARC模型的建立

6.2.3计算结果与实验结果的比较

6.3组合梁疲劳寿命分析

6.4剪力连接件疲劳问题的研究

6.5各国规范对组合梁疲劳问题的规定及比较

6.5.1 各国规范对组合梁疲劳问题的规定

6.5.2各国规范栓钉抗疲劳承载力的比较

6.5本章小节

第七章结论与展望

8.1 结论

8.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢