U型外包钢-内置空心钢管混凝土组合梁抗弯性能研究

摘要

U型外包钢-内置空心钢管混凝土组合梁是一种新型梁结构。该梁结构是将钢板通过焊接成U字形作为整个梁体的外包钢，并在钢板内部放置空心钢管和适量的连接板、加颈板后浇筑混凝土而成。由于该结构利用钢板作为外包钢，其受弯承载力大大提高，同时改善了构件的变形及抗裂性能，较传统钢管混凝土结构及型钢混凝土结构可以在一定程度上减少梁的截面高度，提高梁的有效净空高度，在大跨度结构及对净空要求较高的写字楼等办公场所有一定的推广意义。同时，由于内置空心钢管，在相同承载力条件下可以减轻梁体自重。在施工时，用U型钢梁的腹板和底板充当梁的侧模和底模，可以方便施工，节省工期，便于拆除、加固和改扩建。
　　本文以U型外包钢-内置空心钢管混凝土组合梁为研究对象，通过理论分析和数值分析相结合的方法，主要研究了该梁在静荷载作用下的抗弯性能及极限抗弯承载力。在理论分析中，结合相关规范和计算公式，建立了该梁的计算基本假定和极限抗弯承载力计算公式，分别比较和讨论了不同形式梁、高宽比、混凝土强度等级、内置钢管直径下梁极限抗弯承载力。在数值分析中，建立了该梁的计算单元和单元模型，利用数值软件ABAQUS计算了不同形式梁、高宽比、混凝土强度等级、内置钢管直径下梁极限抗弯承载力。并将理论分析和数值模拟的结果进行比较研究了该种新型梁结构的抗弯性能，为认识该种新型梁结构提供了理论支撑。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 钢—混凝土组合梁的国内外研究现状

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 国内研究现状

1．4 空心钢管混凝土结构的研究状况

1．4．1 国外的研究现状

1．4．2 国内的研究现状

1．5．1 U型外包钢—内置空心钢管混凝土组合梁简述

1．5．2 研究内容概括

1．6 技术路线图

2 U型外包钢—内置空心钢管混凝土组合梁抗弯性能理论分析

2．1 基本假定

2．2 U型外包钢—内置空心钢管混凝土组合梁极限受弯承载力计算公式

2．3 梁的抗弯性能理论分析

2．3．1 不同形式梁的极限受弯承载力理论计算值比较

2．3．2 不同高宽比截面下梁的抗弯性能理论分析

2．3．3 不同混凝土强度等级下梁的抗弯性能理论分析

2．3．4 不同钢管直径下梁的抗弯性能理论分析

2．4 本章小结

3 U型外包钢—内置空心钢管混凝土组合梁抗弯性能有限元分析

3．1 材料本构关系

3．1．1 钢材本构模型及破坏准则

3．1．2 混凝土本构关系和破坏准则

3．2 建模过程简述

3．3 梁的抗弯性能有限元分析

3．3．1 不同形式梁的抗弯性能有限元分析

3．3．2 不同高宽比截面下梁的抗弯性能有限元分析

3．3．3 不同混凝土强度等级下梁的抗弯性能有限元分析

3．3．4 不同钢管直径下梁的抗弯性能有限元分析

3．4 梁的抗弯性能影响因素分析

3．4．1 不同形式梁的抗弯性能比较分析

3．4．2 不同高宽比截面下梁的抗弯性能比较分析

3．4．3 不同混凝土强度等级下梁的抗弯性能比较分析

3．4．4 不同钢管直径下梁的抗弯性能比较分析

3．5 本章小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果