根据连接件轴力和剪力计算方法设计的抗扭组合梁板

摘要

本发明涉及依据特定设计计算方法的组合梁结构改进，属于建筑和交通桥梁技术领域。该组合梁由翼缘板和支撑在翼缘板下面的结构梁构成，翼缘板下表面附着通过连接件固连的压形板，结构梁至少由两侧的斜面和底面构成，两侧斜面的下边缘分别与底面的两侧边固连，且上边缘分别与压形板的两侧固连，底面的宽度小于压形板的宽度。本发明在建立合理数学模型的基础上推导出组合梁板受弯扭时剪力的设计计算方法，进而在理论依据指导下，设计出结构科学合理、具有更高承载能力的组合梁结构，可以更好的满足工程建筑发展的需要。

说明书

技术领域

本发明涉及抗扭组合梁板结构，尤其是依据特定设计计算方法的抗扭组合梁结构改进，属于建筑技术领域。

背景技术

目前，两种材料组成的组合梁板结构越来越多地应用于桥梁及高层建筑结构中。组合梁跨度的不断增大，实际的组合梁往往处于弯扭等复合受力状态。

剪力连接件的工作性能与组合梁的受力特性密切相关。然而至今对剪力连接件的性能分析都建立在试验基础上，剪力连接件在组合梁受复合弯扭作用时没有成熟的设计计算方法，国内外规范均是空白。

检索发现，申请号为96190324.4的中国授权发明专利公开了一种钢筋混凝土梁的钢筋尺寸的确定方法及其改进，其中钢筋混凝土梁和立柱的钢筋结构的尺寸确定和制造方法包括独立地计算横向钢筋的水平和垂直筋条构件，取代传统的箍筋，利于进行任何钢筋混凝土结构的预制，具有相当的材料及贮存混凝土钢筋结构构件所需的空间的节约。但该专利并不能解决组合梁板结构在受复合弯扭时的设计计算。因此，无法根据科学的计算，设计出具有尽可能合理的组合梁结构。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有抗扭组合梁结构设计存在的盲目性，无理论依据，无章可循，通过建立科学的数学模型，推导出抗扭连接件轴力和剪力计算方法，在此基础上提出承载能力显著提高的新型抗扭组合梁板结构，从而更好的满足工程建设发展的需要。

通常，组合梁由A和B两种材料组成，相互之间通过连接件连接而成。实验表明，剪力连接件可承受水平X、Y两方向的剪力，由于连接件自身受扭及其端部受弯矩作用都很小，因此剪力连接件的破坏主要是由剪切及轴向变形引起。

为了达到以上发明目的，申请人通过反复推演以及必要的验证，归纳出的总体思路为：首先假设上翼板发生微虚拟转动，找到求抗扭连接件上轴力的方法；接着，为了求出作用于连接件上的剪力，把组合梁等效为半跨圆弧曲梁，从而使连接件的受力状况完全等同于直线组合梁上连接件的受力状况，在此合理数学模型上推导出组合梁板受弯扭时剪力的计算确定方法；最后根据上述计算公式和方法，设计出本发明承载能力显著提高的抗扭组合梁板结构。

具体计算公式推演过程如下：

1扭矩引起的连接件上轴向力确定方法

设连接件受力前后变形如图1。组合梁板之间传递扭矩T时，连接件L上受到轴向力N(参见图2和图3)。

S表示栓钉连接件间的横向间距；d表示连接件到旋转中心(图2中o点)的距离，可以认为每个连接件的受力与到o点的距离成正比。由力矩平衡方程可以得到在任意连接件上受到的最大竖向轴力。为确定在扭矩T的作用下每个剪力连接件的轴向受力N_i，记N为同一排N_i中最大值，T′为每排连接件所承担的扭矩。

假设上翼板绕o点发生微小刚体转动，从图2和图3可得：